Stand der Technik EP 0 987 432 A2 betrifft einen Kraftstoffinjektor. Dieser umfasst eine Düsennadel, welche über ein Federelement in ihren Sitz gedrückt wird. Die Stirnfläche der Düsennadel wird über den Kraftstoffdruck in einem Steuerraum beaufschlagt, in welchem Kraftstoff über eine Versorgungsleitung einströmt, in der ein Drosselelement aufgenommen ist. Im Kraft- stoffinjektor ist ferner ein Ablaufventil aufgenommen, welches das Ablaufen des Kraft- stoffs von der Versorgungsleitung in einen Niederdruckbereich steuert, ferner ein Steuer- ventil, welches die Verbindung zwischen Steuerraum und dem Niederdruclcbereich freigibt oder verschließt. Das Ablaufventil und das Steuerventil werden über einen gemeinsamen elektromagnetischen Aktor betätigt. Der Aktor ist in einem Gehäuse aufgenommen, wel- ches das Ablaufventil und das Steuerventil umschließt. Das Steuerventil, das Ablaufventil und der Aktor sind so angeordnet, dass im deaktivierten Zustand das Ablaufventil und das Steuerventil in ihrer jeweiligen Offenstellung stehen. Wird der Aktor in eine erste Stellung bewegt, welche einem ersten Stromniveau entspricht, wird das Ablaufventil geschlossen, während das Steuerventil in seiner Offenstellung verbleibt. Wird der elektromagnetische

Aktor hingegen weiterbestromt und erreicht ein zweites, höherliegendes Bestromungsni- veau, wird auch das Steuerventil geschlossen.

Mit dieser Lösung wird die Einspritzung durch die Deaktivierung des Aktors beendet, wo- bei das Ablaufventil zunächst öffnet. Da kurz vor dem Öffnen des Ablaufventils das Steu- erventil noch offen steht, kann der Druck, gegen den das Federelement der Düsennadel beim Schließen der Düse arbeitet, abgesenkt werden, so dass ein schnelleres Nadelschlie- ßen erzielbar ist.

EP 0 994 248 A2 bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit Einspritzverlaufformung durch einen Piezoalctor. Am Injektorkörper des Kraftstoffinjektors ist eine Einspritzöffnung ausgebildet. Im Injektorkörper ist eine Düsennadel bewegbar aufgenommen, die zwischen einer Freigabestellung der Einspritzöffnung und einer Schließstellung der Einspritzöffnung hin-und her bewegbar ist. Ein piezoelektrischer Aktor ist im Injektorkörper aufgenommen und zwischen einer aktiven und einer inalctiven Position bewegbar. Mittels eines Kupp- lungselementes sind die Düsennadeln und der piezoelektrische Aktor miteinander verbun- den, um die Bewegung des piezoelelctrischen Aktors in eine größere Bewegung der Düsen- nadel bei deren Hub im Injektorkörper umzuwandeln.

DE 197 15 234 Al bezieht sich auf ein magnetventilgesteuertes Kraftstoffeinspritzventil für Speichereinspritzsysteme von mehrzylindrigen Brennkräftinaschinen. Dieses umfasst eine in jedes Ventilgehäuse einer federbelasteten Düsennadel führende und durch einen Steuerblock mit Ventilfunktion absperrbare Zuführleitung. Ferner ist eine sich in einem Federraum abstützende und die Düsennadel auf ihren Nadelsitz drückende Düsennadelfe- der vorgesehen, ferner ein auf der Rückseite des unter Systemdruck stehenden Steuerkol- bens angeordneter Steuerraum sowie ein Magnetventil, durch das der Steuerraum mit einer Entlastungsleitung verbindbar und gleichzeitig zur Einspritzung die Absperrung der zur Düsennadel führenden Zuführleitung durch einen Ansteuerkolben angeordnetes Hoch- druckventil aufhebbar ist. Zwischen der Zuführleitung und der Entlastungsleitung erstreckt sich eine gedrosselte Leitungsverbindung, wobei die Leitungsverbindung ein mit dem Ma- gnetventil in Rückverbindung stehendes Leckageventil umfiasst, durch das während der Einspritzung die Leitungsverbindung unterbrochen werden kann.

Darstellung der Erfindung Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich die Bewegung der Düsenna- del im Injelctorgehäuse eines Kraftstoffinjektors durch Steuerung der Druckentlastung eines im Injektorgehäuse integrierten Steuerraums herbeiführen, wobei der Steuerraum über zwei

Ablaufdrosseln druckentlastet werden kann. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann ein Ventilglied eines 3/2-Weg-Ventils zwischen individuellen Schaltstufen hin-und her geschaltet werden, wobei sich das Ventilglied an einem ersten Sitz im Ventil- raum sowie in einen zweiten Sitz im Ventilraum sowie eine Zwischenstellung zwischen den Sitzen schalten lässt. Dazu lässt sich das 3/2-Weg-Ventil mittels eines Piezoaktors oder eines Magnetventils betätigen.

In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung kann die den Steuerraum mit unter hohem Druck stehenden Steuervolumen beaufschlagende Zulaufdrossel unmittelbar in den Steuerraum, der eine Düsennadelstirnfläche beaufschlagt, münden ; eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Zulaufdrossel im Injektorkörper zu positionieren, so dass diese den Ventilraum eines 3/2-Weg-Ventils beaufschlagt und ein oder beide Ablaufkanäle mit integrierten Ablaufdrosseln als Zuläufe mit Zulaufdrosseln zum Steuerraum genutzt werden können.

Mit den erfindungsgemäßen Lösungsvarianten kann ein Ansteuern eines zum Beispiel ku- gelförmig konfigurierten Steuerventilkörpers in einen zweiten Sitz oder eine Zwischen- stellung zwischen zwei Sitzen erzielt werden, sodass sich eine langsamere Druckentlastung des Steuerraumes über lediglich eine Ablaufdrossel oder eine schnellere Druckentlastung des Steuerraumes über zwei geöffnete Ablaufkanäle mit darin aufgenommenen Ablauf- drosselelementen erzielen lässt. Über das Vorsehen einer zweiten Ablaufdrossel zum die Düsennadel des Kraftstoffinjektors beaufschlagenden Steuerraum lässt sich ein individuel- les Öffnen und Schließen der Düsennadel einstellen, so dass die Einspritzrate, mit der der Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird, dement- sprechend beeinflusst werden kann.

Daneben ist eine Beeinflussung des Düsennadelhubes durch schnellen Druckaufbau und schnelle Druckentlastung auch dadurch möglich, dass die den Steuerraum entlastenden beiden Ablaufdrosseln mittels eines 3/3-Wege-Steuerventiles auch als Zulaufdrosseln be- ziehungsweise Zulaufkanäle einsetzbar sind. Dadurch kann ein Druckaufbau sowohl über beide Drosseln als auch über eine der beiden Drosseln folgen, sodass der Düsennadel über eine in den Düsenraum hineinragende Druckstange beziehungsweise deren Stirnfläche zwei Schließgeschwindigkeiten aufgeprägt werden können.

Beide Ausführungsvarianten des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens erlauben somit eine Einspritzverlaufsformung durch Erzeugung einer Boot-Phase oder eines ram- penförmigen Einspritzverlaufes. Die Einspritzverlaufsformung stellt einerseits ein probates Mittel dar, das Emissionsverhalten der Verbrennungslcraftmaschine positiv zu beeinflussen,

indem Einspritzungen gegen Ende der Verbrennung, die zu hohen HC-Emissionen führen würden, vermieden werden.

Zeichnung Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher beschrieben.

Es zeigt : Figur 1 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung mit 3/2-Wege-Ventil und in den Steuerraum mündender Zulaufdrossel, Figur 2 die Gegenüberstellung sich einstellender Einspritzraten abhängig von der Schalt- stellung des Ventilkörpers gemäß der Ausführungsvariante in Figur 1 und Figur 3 eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung, bei der die Zu- laufdrossel in den Ventilraum eines 3/3-Steuerventiles mündet.

Ausführungsvarianten Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lö- sung mit 3/2-Wege-Ventil und in den Steuerraum direkt mündender Zulaufdrossel.

Gemäß der Darstellung in Figur 1 umfasst ein Injeldorgehäuse 1 eines Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungslcraftmaschine einen Ventilraum 3. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 ist im Ventilraum 3 im Injektor- gehäuse 1 ein kugelförmig konfigurierter Steuerventilkörper 6 eines 3/2-Weg- Steuerventiles 5 aufgenommen. Wie bei einem hier nicht dargestellten Steller, sei es einem Piezoalctor oder ein schnell schaltendes Magnetventil, wird der Steuerventilkörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles über ein schematisch dargestelltes Übertragungselement 2 betä- tigt. Das Übertragungselement 2 durchsetzt eine Ablaufbohrung 4 im Injektorgehäuse 1, über welches in den Ventilraum 3 abgesteuertes Steuervolumen bei Druckentlastung eines Steuerraumes 21 abströmen kann.

Am Ventilraum 3 im Injektorgehäuse 1 ist ein erster Sitz 7 ausgebildet, dem ein zweiter Sitz 8 gegenüberliegt. In gestrichelter Darstellung ist eine Zwischenstellung 9 wiedergege- ben, in welche der Steuerventillcörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles 5 mittels des Übertra- gungselementes 2 stellbar ist. In den Ventilraum 3 im Injektorgeliäuse 1 mündet ein erster

Ablaufkanal 10 des Steuerraumes 21. In diesen ist eine erste Ablaufdrossel 12 integriert, die in einem Drosselquerschnitt 13 ausgebildet ist. Weiterhin erstreckt sich vom druckent- lastbaren. Steuerraum 21 ein zweiter Druckablaufkanal 14, in welchem eine zweite Ablauf- drossel 15 aufgenommen ist. Die zweite Ablaufdrossel 15 ist in einem Drosselquerschnitt 16 ausgebildet ; der Querschnitt des mit einem Knie 11 versehenen Ablaufkanals 14 ist mit Bezugszeichen 18 gekennzeichnet. Auch der zweite Ablaufkanal 14 mündet in den Ventil- raum 3, in welchem der Steuerventilkörper 6 aufgenommen ist.

In der Ausführungsvariante gemäß der Darstellung in Figur 1 wird der Steuerraum 21 im Injektorgehäuse 1 über eine Zulaufdrossel 19 mit einem Steuervolumen aufschlagt. Die Zulaufdrossel 19 ist in einen Zulauf 20, der sich von einem nicht dargestellten Hochdruck- sammelraum (Common rail) aus erstreckt, integriert. Der Steuerraum 21 wird einerseits durch eine Wandung 22 des Injelctorgehäuses 1 begrenzt, andererseits ist der Steuerraum 21 durch eine Stirnfläche 24 einer Druckstange 23 begrenzt, die ihrerseits die Vertikalbe- wegung einer in Figur 1 nicht dargestellten Düsennadel im Injektorgehäuse 1 des Kraftstof- finjektos steuert.

Wird der Steuerventilkörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles 5 über das Übertragungsele- ment 2 in seinem ersten Sitz 7 gestellt, ist der Steuerraum 21 ablaufseitig geschlossen.

Über die Zulaufdrossel 19 und den Zulauf 20 vom Hochdrucksammelraum (Common rail) steht hoher Druck im Steuerraum 21 an, der die Druckstange 23 und damit die Düsennadel im Injektorgehäuse 1 in ihre Schließstellung zwingt. Wird nach Betätigung des hier nicht dargestellten Aktors der Steuerventilkörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles 5 über das Übertragungselement 2 in seinen zweiten Sitz 8 gestellt, wird der erste Ablauflcanal 10 verschlossen, so dass eine Druckentlastung des Steuerraumes 21 nur über die Ablaufdros- sel 15 im zweiten Ablaufkanal 14 erfolgt. Die Druckentlastung des Steuerraumes 21 ist vom Ablaufdrosselquerschnitt 16 des im zweiten Ablaufkanal 14 aufgenommenen Ablauf- drosselelementes 15 abhängig. Entsprechend der Druckentlastung des Steuerraumes 21 durch abströmendes Steuervolumen über den zweiten Ablaufkanal 14 in den Ventilraum 3, erfolgt ein Auffahren der Druckstange 23 in den Steuerraum 21, so dass die Düsennadel mit einer ersten Öffnungsgeschwindigkeit öffnet.

Wird hingegen über den nicht dargestellten Aktor und das Übertragungselement 2 der Steuerventilkörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles 5 in eine in gestrichelter Darstellung wiedergegebene Mittelstellung 9 gefahren, sind beide Ablaufkanäle 10 beziehungsweise 14 des Steuerraues 21 mit dem Ventilraum 3 verbunden, so dass eine schnellere Druclcentla- stung des Steuerraumes 21 durch über zwei Ablaufkanäle 10 beziehungsweise 14 erfolgen-

des Abströmen von Steuervolumen erfolgen kann. In diesem Falle öffnet die über die Druckstange 23 betätigte Düsennadel schneller.

Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht eine Gegenüberstellung sich einstellender Ein- spritzraten abhängig von der Schaltstellung des Ventilkörpers gemäß der in Figur 1 wie- dergegebenen Ausführungsvariante hervor.

Wird der Steuerventilkörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles 5 von seinem ersten Sitz 7 un- mittelbar in seinen zweiten Sitz 8 gemäß des geschlossenen Kurvenzuges im unteren Dia- gramm der Darstellung nach Figur 2 gestellt, erfolgt ein allmählicher Einstieg der Ein- spritzrate gemäß des im oberen Diagramm der Darstellung gemäß Figur 2 gezeigten, in durchgezogenen Linien wiedergegebenen Kurvenzuges 50. Es stellt sich demnach ein lang- samer Druckabbau im Steuerraum 21 über den Ablaufkanal 14 in dem Ventilraum 3 ein, der ein allmähliches Öffnen der Düsennadel durch die in den Steuerraum 21 einfahrende Druckstange 23 zur Folge hat.

Wird der Steuerventilkörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles 5 hingegen entsprechend des im unteren Diagramm der Darstellung nach Figur 2 mit 43 bezeichneten Verlaufs der Schaltstellungen in eine Mittelstellung 9 gefahren, erfolgt eine Einspritzung, die im oberen Diagramm der Darstellung gemäß Figur 2 mit dem Kurvenzug 43 in punktförmiger Dar- stellung wiedergegeben ist. Durch den in Mittelstellung 9 gefahrenen Ventilkörper 6 des 3/2-Wege-Steuerventiles 5 erfolgt eine schnellere Druckentlastung des Steuerraumes 21, der eine schnellere Öffnungsbewegung der Düsennadel zur Folge hat, da sich durch schnellere Druckentlastung des Steuerraumes 21 die Druckstange 23 schneller in diesen bewegt und die Düsennadel daher schneller öffnet. Am Durchschaltezeitpunkt 48 wird der Ventilkörper 6 in seinen zweiten Sitz 8 geschaltet, so dass sich dem Durchschaltezeitpunkt ein langsamer Druckabbau im Steuerraum 21 vollzieht, was eine Verlangsamung der Öff- nungsbewegung der Düsennadel im Injektorgehäuse l nach sich zieht.

Wird der Ventilkörper 6 des 3/2-Wege-Ventils zunächst von seinem ersten Sitz 7 in seinen zweiten Sitz 8 geschaltet, erfolgt gemäß der strichpunktierten Linie 44 im oberen Dia- gramm in Figur 2 ein rampenförmiger, dem Einspritzratenanstieg 40 entsprechender An- stieg der Einspritzrate. Erfolgt dann eine weitere Ansteuerung des Ventilkörpers 6, um die- sen mittels des Übertragungselementes 2 in seine Mittelstellung 9 zwischen dem ersten Sitz 7 und dem zweiten Sitz 8 zu überführen, folgt gemäß des mit Bezugszeichens 44 be- zeichneten Einspritzratenverlaufes im oberen Diagramm der Darstellung nach Figur 2 eine abrupte Erhöhung der Einspritzrate auf ihren Maximalwert, da nun die Düsennadel über die Druckstange 23 in den Düsenraum 21 mit höherer Geschwindigkeit auffährt

Figur 3 stellt eine 2. Ausführungsvariante dar, bei der die Zulaufdrossel den Ventilraum eines 3/3-Wege-Steuerventiles mündet.

In der Darstellung gemäß Figur 3 ist der druckentlastbare Steuerraum 21 über zwei Ab- laufkanäle 10 beziehungsweise 14 sowohl in Entlastungsrichtung zum Ventilraum 3, als auch in Zulaufrichtung 26 zum Düsenraum 21 steuerbar. Im Ventilraum 3 münden neben den Ablaufkanälen 10 beziehungsweise 14 mit darin aufgenommenen Ablaufdrosseln 12 beziehungsweise 15 die Zulaufdrossel 19 vom Zulauf 20 des Hochdrucksammelraumes (Common rail). Der Ventilkörper 6 eines 3/3-Wege-Steuerventiles 256 ist analog zur Dar- stellung der ersten Ausführungsvariante in Figur 1 als kugelförmiger Körper konfiguriert und im Ventilraum 3 in einen ersten Sitz 7 beziehungsweise in einen zweiten Sitz 8 stell- bar. Dazu wird der Steuerventilkörper 6 des 3/3-Wege-Steuerventiles 25 mittels eines Übertragungselementes 2 betätigt, welches über einen hier nicht dargestellten Aktohr, sei es ein Piezoaktor oder ein Magnetventil, betätigt werden kann. Analog zur Darstellung des ersten Ausführungsbeispieles durchsetzt das Übertragungselement 2 eine Leckölablauf 4 und begrenzt durch die so gebildete Drosselstelle das Ablaufvolumen aus dem Ventilraum 3, in welchem der vorzugsweise kugelförmig konfigurierte Steuerventilkörper des 3/3- Wege-Steuerventiles 25 aufgenommen ist.

Die Wirkungsweise der zweiten in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante wird nach- folgend beschrieben : Ist der Ventilkörper 6 des 3/3-Wege-Steuerventiles 25 in seinen ersten Sitz 7 gefahren, erfolgt eine Druckbeaufschlagung des Steuerraumes 21 über Einschießen des Kraftstoffes vom Zulauf 20 des Hochdrucksammelraumes über die Zulaufdrossel 19 in den Ventilraum 3 und von dort in Zulaufrichtung 26 über die Drosselelemente 12 beziehungsweise 15 in den in dieser Schaltstellung als Zulaufkanäle dienenden Kanälen 10 beziehungsweise 14 im Injektorgehäuse 1. Dadurch erfolgt ein Druckaufbau im Steuerraum 21, der sich ent- sprechend der Durchflüsse an den Drosselelementen 12 beziehungsweise 15 in den Kanä- len 10 beziehungsweise 14 einstellt. Die Düsennadel wird über Druckbeaufschlagung der Stirnfläche 24, welche den Steuerraum 21 an seiner Unterseite begrenzt, in ihrer Schließ- stellung gefahren und in dieser gehalten.

Sobald der Steuerventilkörper 6 des 3/3-Weg-Steuerventiles 25 aus seinem ersten Sitz 7 bewegt wird, folgt eine Druckentlastung des Steuerraumes 21 über die nun als AblauRa- näle fungierenden Kanäle 10 beziehungsweise 14 im Injektorgehäuse l. In diesem Falle erfolgt eine schnelle Druckentlastung des Steuerraumes 21 über beide parallelgeschaltete,

in den Steuerraum mündende Ablaufkanäle 10 beziehungsweise 14. Das abströmende Steuervolumen richtet sich dabei nach den Querschnitten 13 beziehungsweise 16, in wel- chem die Drosseln 12 beziehungsweise 15 ausgestaltet sind, die in den als Ablaufkanälen fungierenden Kanälen 10 beziehungsweise 14 aufgenommen sind.

Wird der Steuerventilkörper 6 des 3/3-Wege-Steuerventiles 25 hingegen in seinen zweiten Sitz 8 gestellt, ist der erste Kanal 10 verschlossen. Ein Druckabbau des druckentlastbaren Steuerraumes 21 kann in diesem Falle lediglich noch über den als Ablaufkanal fungieren- den Kanal 10 und des darin aufgenommenen Drosselelementes 15 folgen. Die Öffnungsge- schwindigkeit, die in diesem Falle wesentlich geringer ist als bei in Mittelstellung ge- schalteten Steuerventilkörpers 6 des 3/3-Wege-Steuerventiles 25, kann über die Abstim- mung Drosselquerschnitte der Zulaufdrossel 19 mit dem Querschnitt 16 des Drosselele- mentes 15 erfolgen. Der Kanal 14 mündet im Ventilraum 3 seitlich neben dem Steuerven- tilkörper 6 und wirkt permanent. Bei Rückstellung des Steuerventilkörpers 6 in den ersten Sitz 7 des Ventilraumes 3 erfolgt die Druckbeaufschlagung des Steuerraumes 21 in Zulauf- richtung 26, wobei die Drosselelemente 13 beziehungsweise 15 als zweite Zulaufdrossel 27 beziehungsweise dritte Zulaufdrossel 28 wirken.

Im Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß der Darstellung in Figur 1 ist die Wan- dung 30 des druckentlastbaren Steuerraumes 21 mit einer Anschlagfläche 29 ausgebildet, die als Anschlagfläche für die Stirnseite 24 der Druckstange 23 dient, mit welcher der Dü- sennadel, die hier nicht dargestellt ist, eine Vertikalbewegung im Injelctorgehäuse 1 aufge- prägt wird.