Für die Kraftstoffversorgung von Verbrennungsmotoren werden zunehmend Speichereinspritzsysteme verwendet, bei denen mit sehr hohen Einspritzdrücken gearbeitet wird. Solche Ein- spritzsysteme sind als Common-Rail-Systeme (für Dieselmoto- ren) und HPDI-Einspritzsysteme (für Ottomotoren) bekannt. Bei diesen Einspritzsystemen wird der Kraftstoff mit einer Hoch- druckpumpe in einen allen Zylindern des Motors gemeinsamen Druckspeicher gefördert, von dem aus die Einspritzventile an den einzelnen Zylindern mit Kraftstoff versorgt werden. Das Öffnen und Schließen der Einspritzventile wird dabei in der Regel elektromagnetisch gesteuert.

Zu diesem Zweck sind die Einspritzventile bei solchen Syste- men mit als Servoventilen ausgebildeten Steuerventilen ausge- rüstet, die hydraulisch das Öffnen und Schließen der Düsenna- del des Einspritzventils steuern, das heißt insbesondere den Beginn und das Ende des Einspritzvorgangs zeitlich festlegen.

Das Servoventil beeinflußt vor allem die Geschwindigkeit, mit der das Einspritzventil öffnet und schließt.

Da bei Dieselmotoren der Kraftstoff mit einem Druck von bis über 1500 bar in eine Brennkammer des Motors eingespritzt wird, werden an die Einspritzventile sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtheit gestellt. Bei den aus der Praxis

bekannten Common-Rail-Injektoren stellt die Leckage, sowohl die Dauerleckage als auch die Schaltleckage, einen deutlichen Leistungsverlust dar. Diese Leckagen treten insbesondere im Bereich des Steuerventils zur Steuerung der Kraftstoffein- spritzung und im Bereich des Steuerraums auf, in dem ein mit der Düsennadel in Wirkverbindung stehender Düsenkörper axial- beweglich gelagert ist. Eine Leckagestelle bildet hierbei die Düsennadelführung, deren Dichtspalt ständig dem Druckgefälle zwischen Raildruck und Leckagedruck ausgesetzt ist. Bei den bekannten Einspritzventile wurede versucht, die Dauerleckage durch Verkleinerung der Dichtspalte zu verringern.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung des Öffnungs-und Schließvorgangs der Düsennadel eines Einspritzventils so auszugestalten, daß ei- nerseits das Öffnen und Schließen einfach und schnell erfol- gen kann und darüber hinaus die damit verbundenen Dauer-und Schaltleckagen weitestgehend minimiert werden. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.

Die verfahrensmäßige Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die vorrichtungsmäßigen Merkmale eines erfindungsgemäßen Ein- spritzventils werden im Patentanspruch 3 genannt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sowohl des Verfahrens als auch des Einspritzventils werden in den Unteransprüchen beschrie- ben.

Durch die erfindungsgemäße Druckregulierung des Drucks im Steuerraum in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils ist es möglich, einerseits den Schließvorgang der Düsennadel durch Druckbeaufschlagung zu beschleunigen und andererseits sicherzustellen, daß das Öffnen der Düsennadel nur gegen die Vorspannkraft der den Düsenkörper belastenden Feder erfolgt.

Da der Druck im Steuerraum nur zum Schließen der Düsennadel anliegt, nachfolgend bei geöffnetem Steuerventil aber wieder ganz abgebaut wird, ist es möglich. Dauerleckagen so gut wie ganz abzubauen und das Auftreten von Schaltleckagen stark zu verringern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ein- spritzventils schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt : Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils und Figur 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Einspritzventils.

Wie aus den Abbildungen ersichtlich, wird der Kraftstoff mit Systemdruck von einem nicht dargestellten Hochdruckspeicher über eine Hochdruckbohrung 1 dem Einspritzventilgehäuse 2 zu- geführt.

Im Einspritzventilgehäuse 2 ist ein Steuerventil 3 angeord- net, über das der dem Einspritzventilgehäuse 2 zugeführte Kraftstoff mittels einer Leitung 4 einer Düsendruckkammer 5 zuführbar ist. In der Düsendruckkammer 5 wirkt der vorliegen- de Druck den vorderen Bereich eines axial beweglich im Ein- spritzventilgehäuse 2 gelagerten und geführten Düsenkörpers 6, der dazu dient, mit einer am vordersten Ende angeordneten Düsennadel 7 Einspritzbohrungen 8 im Einspritzventilgehäuse 2 zu öffnen und zu schließen, die zum Brennraum eines Verbren- nungsmotors führen.

Die Einspritzbohrungen 8 stehen somit bei geöffnetem Ein- spritzventil mit der Düsendruckkammer 5 in Verbindung, die

ihrerseits über die Leitung 4, das Steuerventil 3 und die Hochdruckbohrung 1 mit dem Hochdruckspeicher verbunden ist.

Das Steuerventil 3 dient als Schaltorgan zwischen dem Be- triebsdruck (Raildruck) in einer Ventilkammer 9 des Steuer- ventils 3 und der Düsendruckkammer 5. In der geschlossenen Stellung sitzt das Steuerventil 3 durch die Wirkung des Raildrucks und der Vorspannkraft einer Feder 10 abdichtend auf einem Ventilsitz 11. Das Steuerventil 3 schaltet über ei- nen Stößel 12, der von einem durch den Pfeil 13 nur angedeu- teten Aktor angesteuert wird.

Das Ansteuern des Stößels 12 führt ausgehend von der in den Abbildungen dargestellten geschlossenen Stellung der Steuer- ventile 3 dazu, daß die Steuerventile 3 gegen den Raildruck in der Ventilkammer 9 und die Vorspannkraft der Feder 10 ge- öffnet werden. Beim Öffnen der Steuerventile 3 pflanzt sich der Raildruck in eine Ringkammer 14 und durch die Leitung 4 bis in die Düsendruckkammer 5 fort.

Der Raildruck in der Düsendruckkammer 5 bewirkt ein Verschie- ben des Düsenkörpers 6 entgegen der Vorspannkraft einer in einem Steuerraum 15 angeordneten, den Düsenkörper 6 belasten- den Feder 16, so daß die Düsennadel 7 die Einspritzbohrungen 8 freigibt und das Einspritzen von Kraftstoff in die Brenn- kammer des Verbrennungsmotors ermöglicht.

Um zu ermöglichen, daß das Öffnen des Düsenkörpers 6 nur ge- gen die Vorspannkraft der Feder 16 erfolgt und nicht auch noch gegen den in dem Steuerraum 15 herrschenden Druck, wird gleichzeitig mit dem Öffnen des Steuerventils 3 und somit der Einleitung des Raildrucks in die Düsendruckkammer 5 der Druck im Steuerraum 15 abgebaut. Zu diesem Zweck weist das Steuer- ventil 3 einen Druckausgleichsraum 17 auf. Bei den in den Ab- bildungen Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist der Druckausgleichsraum 17 dadurch ausgebildet, daß die Steu-

erventile 3 einen mit Bereichen unterschiedlichen Durchmes- sers versehenen Stufenkolben 18 aufweisen.

Bei der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform er- folgt das Öffnen und Schließen der Düsennadel 7 wie folgt : Sobald das Steuerventil 3 öffnet, gelangt Kraftstoff unter Raildruck über die Ringkammer 14 und die Leitung 4 in die Dü- sendruckkammer 5, wo der Raildruck auf den Düsenkörper 6 wirkt. Da der Durchmesser des D1 des Stufenkolbens 18 größer ist als der Durchmesser D2 des Stufenkolbens 18 entspannt sich mit dem Öffnen des Steuerventils 3 gleichzeitig der Druck im Steuerraum 15 sowie einer Kammer 19 des Steuerven- tils 3, so daß dem Öffnen der Düsennadel 7 ausschließlich die Vorspannkraft der im Steuerraum 15 angeordneten Feder 16 ent- gegenwirkt.

Das Schließen des Steuerventils 3 erfolgt durch Absteuern des Aktors, wodurch das Steuerventil 3 unter der Vorspannkraft der Feder 10 schließt. Die Verschiebung des Stufenkolbens 18 bewirkt dabei einen Druckaufbau in der Kammer 19 sowie im Steuerraum 15. Da gleichzeitig mit dem Schließen des Steuer- ventils 3 der Raildruck in der Düsendruckkammer 5 zusammen- bricht, schließt die Düsennadel 7 unter Wirkung der auf den Düsenkörper 6 wirkenden Vorspannkraft der Feder 10 sowie des Drucks im Steuerraum 15. Der Druckaufbau in der Kammer 19 so- wie im Steuerraum 15 wird zusätzlich über ein Ventil 20 gere- gelt.

Diese Ausgestaltung stellt somit sicher, daß das Schließen der Düsennadel 7 unter Mitwirkung des zusätzlichen Drucks im Steuerraum 15 schnell und ohne Verzögerung erfolgt, während beim Öffnen der Düsennadel 7 der Druck im Steuerraum 15 abge- baut wird, so daß das Öffnen nur gegen die Vorspannkraft der Feder 10 erfolgt. Die kurzen Schaltzeiten sowie der Umstand, daß der Druck in der Kammer 19 sowie im Steuerraum 15 nicht

permanent anliegt sorgen dafür, daß Dauerleckagen nicht auf- treten und Schaltleckagen weitestgehend minimiert werden.

Bei der in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsform er- folgt das Öffnen und Schließen der Düsennadel 7 wie folgt : Sobald das Steuerventil 3 öffnet, gelangt Kraftstoff unter Raildruck über die Ringkammer 14 und die Leitung 4 in die Dü- sendruckkammer 5, wo der Raildruck auf den Düsenkörper 6 wirkt. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel der Stufenkolben 18 zweiteilig ausgebildet. So- bald Kraftstoff mit Raildruck in die Leitung 4 strömt, strömt gleichzeitig Kraftstoff mit Raildruck über eine Bohrung 21 zum zweiten Teil des Stufenkolbens 18 und verlagert diesen entgegen der Vorspannkraft einer zusätzlichen Feder 22. Da der Durchmesser des D1 des Stufenkolbens 18 größer ist als der Durchmesser D2 des Stufenkolbens 18 entspannt sich mit dem Öffnen des Steuerventils 3 gleichzeitig der Druck im Steuerraum 15 sowie in der Kammer 19 des Steuerventils 3, so daß dem Öffnen der Düsennadel 7 ausschließlich die Vorspann- kraft der im Steuerraum 15 angeordneten Feder 16 entgegen- wirkt.

Das Schließen des Steuerventils 3 erfolgt durch Absteuern des Aktors, wodurch das Steuerventil 3 unter der Vorspannkraft der Feder 10 schließt. Die Verschiebung des Stufenkolbens 18 bewirkt dabei einen Druckaufbau in der Kammer 19 sowie im Steuerraum 15, da gleichzeitig mit dem Schließen des Steuer- ventils 3 der Raildruck in der Düsendruckkammer 5 sowie über die Bohrung 21 auf den Stufenkolben 18 zusammenbricht. Die Düsennadel 7 schließ somit unter Wirkung der auf den Düsen- körper 6 wirkenden Vorspannkraft der Feder 10 sowie des Drucks im Steuerraum 15.

Auch diese Ausgestaltung stellt somit sicher, daß das Schlie- ßen der Düsennadel 7 unter Mitwirkung des zusätzlichen Drucks im Steuerraum 15 schnell und ohne Verzögerung erfolgt, wäh-

rend beim Öffnen der Düsennadel 7 der Druck im Steuerraum 15 abgebaut wird, so daß das Öffnen nur gegen die Vorspannkraft der Feder 10 erfolgt. Die kurzen Schaltzeiten sowie der Um- stand, daß der Druck in der Kammer 19 sowie im Steuerraum 15 nicht permanent anliegt sorgen dafür, daß Dauerleckagen nicht auftreten und Schaltleckagen weitestgehend minimiert werden.