Stand der Technik DE 196 34 933 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial verschiebbaren Ventilglied. Das Ventil- glied weist an seinem dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Ende eine konische Ventildichtfläche auf, mit der es mit einer konischen Ventilsitzfläche am brenn- raumseitigen geschlossenen Ende der Bohrung des Ventilkorpers zusammenwirkt. Die ko- nische Ventildichtfläche am Ventilglied ist in zwei unterschiedliche Kegelwinkel aufwei- sende Bereiche geteilt. An dem Übergang der zwei Bereiche ist eine Ventildiclztlcante ge- bildet. Femer weist das Kraftstoffeinspritzventil wenigstens eine Eiiispritzöffiiung auf, die sich in dem sich stromabwärts an die Dichtkante anschließenden Bereich befindet.

Schließlich ist zwischen den jeweils einen unterschiedlichen Kegelwinkel aufweisenden Ventildichtflächenbereichen ein Absatz vorgesehen, woraus sich Vorteile für die Zumeß- genauigkeit der Einspritzmenge ergeben.

Die Zumessung der Einspritzmenge durch eine Kraftstoffeinspritzdiise ändert sich über ihre Lebensdauer aufgrund von Verschleiß. Insbesondere bei Common Rail Injektoren ver- ändert sich die Position der Ventildichtfläche, also derjenigen Fläche, mit der die Ventila- delspitze in Schließstellung des Ventils an der konischen Ventilkörperinnenwand zur An- lage kommt. Die Ventildichtfläche kann, verursacht durch Verschleiß, sowohl zum größe- ren als auch zum kleineren Durchmesser der konischen Ventilnadelspitze"wandern". Die Ventilnadel kommt folglich in Schließposition des Ventils an einem höheren Punkt relativ zum Ventilkörper an der Ventilkörperinnenwand zur Anlage. Dadurch ergibt sich ein ver-

änderter Einspritzverlauf. Dies ftShrt insbesondere bei Common Rail Einspritzdüsen dazu, daß mit fortschreitender Lastspielzahl (Zahl der Lastwechsel) die Voreinspritzmenge lclei- ner wird und schließlich ganz wegfällt.

Darstellung der Erfindung Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das"Wandezm"der Ventildichtfläche be- grenzt und der Verschleiß des Ventils reduziert wird. Dies wird erreicht durch ein Ventil mit einer in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial verschiebbaren Ventilnadel, die an ihrem einen Ende eine konische Ventilnadelspitze aufweist. Die Ventilnadelspitze umfaßt dabei eine radiale Ventildichtfläche, die in Schließstellung des Ventils an einer konischen Ventilkörperinnenwand am geschlossenen Ende der Bohrung zur Anlage kommt. In der konischen Ventilkörperimenwand ist mindestens eine Öffnung angeordnet, die die Boh- rung mit der Außenseite des Ventilkörpers verbindet. Das Ventil enthält zwei radiale Aus- nelunungen, die in der Ventilnadelspitze oder der Ventilkörperinnenwand angeordnet sind, wobei sich eine der radialen Ausnehmungen stromaufwärts und die andere radiale Aus- nehmung stromabwärts von der Position der Ventildichtfläche in Schließstellung des Ven- tils befindet.

Zwischen den radialen Ausnehmungcn befindet sich ein Sitzbereich, auf den das Wan- dern"der Ventildichtflächc begrenzt ist. In Schließstellung des Ventils kommt die Ventil- nadelspitze mit der Ventildiclltfläclle in diesem Sitzbereich an der konischen Ventilkörpe- rimenwand zur Anlage und dichtet somit die Bohrung stromaufwärts von der Ventildicht- fläche gegen die Bohrung stromabwärts von der Ventildichtfläche und somit auch gegen die Außenseite des Ventilkörpers ab. Unter der Außenseite des Ventilkörpers ist in diesem Zusammenhang dasjenige Volumen zu verstehen, in das ein strömendes flüssiges'oder gas- förmiges Medium eintritt, wenn es bei geöffnetem Ventil aus dem Ventil über seine Öff- nungen austritt. Mit zunehmendem Verschleiß kann die Ventildichtfläche (bezogen auf die Schließstellung des Ventils) entweder bis zur Oberkante der ersten Ausnehmung stromab- wärts oder bis zur Unterkante der zweiten Ausnehmung stromaufwärts wandern", aber nicht weiter. Die Ausnehmungen verhindern, dort wo sie radial in der Ventilnadelspitze oder der Ventilkörpennn. enwand angeordnet sind, ein Anliegen der Ventilnadelspitze an der Ventilkörperinnenwand, da sie einen Abstand zwischen diesen beiden Bestandteilen des Ventils erzeugen.

In einer bevorzugten Ausfübrungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die konische Ventillnadelspitze eine Mantelfläche, die mindestens zwei Bereiche mit verschiedenen Ke- gelwinkeln umfaßt.

Die Anordnung der mindestens zwei Bereiche der Ventilnadelspitze mit den verschiedenen Kegelwillkeln in Kombination mit den Positionen der erfindungsgemäßen zwei radialen Ausnehmungen und dem Kegelwinkel der konischen Ventilkörperinnenwand definieren, auf welcher Position der Ventilnadelspitze sich die Ventildichtfläche befindet.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfaluen zur Herstellung des erfiudungsge- mäßen Ventils, wobei die Ausnehmungen durch Bearbeitung eines Standardventils gefer- tigt werden, beispielsweise durch spanende Bearbeitung. Durch Verwendung von Stan- dardventileii, die serienmäßig eingesetzt werden, können die erfindungsgemäßen Ventile kostengünstig und mit geringem Aufwand hergestellt werden.

Zeichnung Anhand der Figur wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Es zeigt : Figur 1 zwei mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemä#en Ventils.

Ausführungsvarianten Figur 1 zeigt zwei Varianten des erfindungsgemäßen Ventils kombiniert in einer schemati- selten Zeichnung. Eine Variante ist links von der Symmetrieachse 1, die andere rechts da- von dargestellt. Hauptbestandteile des gezeigten Ventils sind die Ventilnadel 2 und der Ventilkörper 3, wobei die Ventilnadel 2 axial in dem Ventilkörper 3 verschiebbar ist. Die Ventilnadel 2 weist an ihrem Ende eine konische Ventilnadelspitze 4 auf. Der Ventilkörper 3 enthält eine Bohrung 5, die am Ende konisch zuläuft. In der konischen Ventilkörperin- nenwau1d 6 sind Öffnungen 7 angeordnet, die die Bohrung 5 bei geöffnetem Ventil mit der Außenseite 8 des Ventilkörpers 3 verbinden.

In der Schließstellung des Ventils kommt die Ventilnadelspitze 4 mit einer radialen Ventil- dichtfläche 9 an der konischen Ventilköiperimenwand 6 zur Anlage. Die Ventildiclltfläche 9 hat die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfs. Sie liegt bei geschlossenem Ventil an der konischen Ventilkörperinnenwand 6 an und dichtet somit die Bohrung 5 stromaufwärts 10 von der Ventildichtfläche 9 gegen die Bohrung 5 stromabwärts 11 von der Ventildicht-

Hache ab. Das as Ventil ist dann dicht geschlossen und ein flüssiges oder gasförmiges Me- dium kann nicht aus den Öffnungen 7 zur Außenseite 8 austreten.

Bei der links von der Symmetrieachse 12 dargestellten ersten Variante des erfindungsge- mäßen Ventils enthält das Ventil zwei radiale Ausnehmungen 12 und 13. Beide sind in der Ventilnadelspitze 4 angeordnet.

In dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä#en Ventils umfa#t die Man- telfläche der Ventilnadelspitze 4 drei Bereiche mit verschiedenen Kegelwinkeln #1, #2 und 83. Die drei Bereiche werden jeweils durch eine der zwei Ausnehmungen 12,13 voneinan- der getrennt. Die Grenzen der Bereiche liegen zwischen der oberen 18 und der unteren Kante 19 oder auf einer der beiden Kanten der jeweiligen Ausnehmung 12,13. Die Kegel- winkel 81, 8'-2, 83 der drei Bereiche werden stromabwärts 11 größer (81 < 82 < 83). Der Ke- gelwinkel ß der konischen Ventilköiperinienwa. nd 6 ist kleiner als der Kegelwinkel 83 und größer als der Kegelwinkel 82. Dadurch ist die Position der Ventildichtfläche 9 des Ventils, bevor es verschleißt, genau definiert. Sie liegt an dem Übergang zwischen den beiden Be- reichen mit den Kegelwinkeln 82 und 83 oder, falls dort wie in Figur 1 eine Ausnehmung 12 angeordnet ist, an der oberen Kante dieser Ausnehmung 12. Durch Verschleiß kann sich die Anlage-Position der Ventildichtfläche 9 an der Ventilkörperinnenwand 6 in Schließpo- sition des Ventils lediglich in dem Sitzbereich 14 zwischen den Ausnehmungen 12 und 13 verschieben. Der Abstand zwischen den beiden Ausnehmungen 12 und 13 gibt vor, wie weit die Ventildichtfläche maximal"wandern"kamn, wie groß demmach der mögliche Sitz- bereich 14 ist.

Durch die Vorgabe 81 < 82 für die Kegelwinkel der zwei Ventilnadelspitzen-Bereiche erge- ben sich zwei Differenzwinkel al, a2 von der Ventilnadelspitze 4 zu der konischen Ventil- körperinnenwand 6, für die gilt : a2 > α1. Dies ist eine weitere Maßnahme, um ein Wandern der Ventildichtfläche 9 zu einem größeren Ventilnadcldurchmesser hin, oberhalb der zweiten Ausnehmung 13, zu verhindern. Als Ergebnis liegt die Ventildichtfläche 9 bei ge- schlossenem Ventil ausschließlich in dem Sitzbereich 14 an der Ventilkörperinnenwand 6 all.

Zur Gewährleistung, daß der Differenzwinkel 0'7 größer als der Differenzwinkel al ist, wä- re auch denkbar, daß die Ventilnadelspitze nur zwei Bereiche mit unterschiedlichen Ke- gelwinkeln #2 und #3 aufweist, die Ventilkörperinmenwa. nd 6 jedoch in Schließposition des Ventils stromaufwärts 10 von der unteren Kante der zweiten Ausnehmung 13 einen Ke- gelwinlcel aufweist, der größer als der Kegelwinkel ß der Ventilkörperinnenwand 6 strom- abwärts 11 davon ist. Folglich wurde das konische Ende des Ventilkörpers 3 stromaufwärts 10 einen"Knick nach außen"aufweisen.

Für die zweite, rechts von der Symmetrieachse 1 dargestellte Variante des erfindungsge- mäßen Ventils gilt dasselbe wie für die erste Variante. Der einzige Unterschied zur ersten Variante besteht darin, daß nur die erste radiale Ausnehmung 16 in der Ventilnadelspitze 4 angeordnet ist, wohingegen sich die zweite radiale Ausnehmung 17 in der konischen Ven- tilkörperinnenwand 6 befindet. Dadurch wird derselbe Effekt wie in der ersten Variante erzielt : Die Ventildichtfläche 9 kann infolge von Verschleiß des Ventils lediglich entlang des Sitzbereiches 15 wandern", der in Schließposition des Ventils durch die beiden Aus- nehmungen 16 und 17 begrenzt wird.

Denkbar sind weitere Varianten des erfindungsgemäßen Ventils (nicht in der Figur darge- stellt), bei denen zum Beispiel beide Ausnehmungen in der konischen Ventilkörperinnen- wand 6 oder die erste Ausnehmung in der Ventilkörperinnenwand 6 und die zweite Aus- nehmung in der Ventilnadelspitze 4 angeordnet sind.

Bei den in Figur 1 dargestellten Varianten der vorliegenden Erfindung haben die Ausneh- mungen einen Querschnitt mit der Form eines Kreissegments (Nut). Weitere mögliche Formen, die der Querschnitt der jeweiligen Ausnehmung haben kann, sind die eines Kreis- selctors, eines Drei-, Vier-oder sonstigen Vielecks oder Kombinationen aus verschiedenen der genannten Formen. Unter eine Kombination ist beispielsweise ein Querschnitt mit der Form eines Kreissektors, der in ein Viereck übergeht, zu verstehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ventil eine Kraftstoffeinspritzdüse, vorzugsweise in selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Bei Kraft- stoffeinspritzsystemen ergibt sich über die Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzdüse eine Einspritzmengendrift durch ein verschleißbedingtes"Wandern"der Ventildiclltfläche 9.

Ein veränderter Einspritzverlauf kann zu unerwünschten Abgasemissionen, lauteren Lauf- geräuschen oder einem größeren Verschleiß der selbstzündenden Brennkrafnnaschine füh- ren. Bei einem erfindungsgemäßen Ventil wird diese Einspritzmengendrift in vorteilhafter Weise begrenzt und stark verringert, da die Ventildiclitfläche 9 lediglich innerhalb des Sitzbereichs 14,15"wandern"kann. In Abhängigkeit von dem axialen Abstand der beiden Ausnehmungen kann die maximale Mengendrin : während der Lebensdauer der Kraftstof- feinspritzdüse eingestellt werden.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Ventil als Kraftstoffeinspritzdüse in selbstzün- denden Breimkraftinascliinen mit Common Rail-Dieseleinspritzung eingesetzt. Insbesonde- re bei Common Rail-Düsen verringert sich die Voreinspritzmenge durch ein verschleißbe- dingtes Wandern der Ventildichtfläche 9 zu größeren Ventilnadeldurchmessern hin, im

Extremfall bleibt die Voreinspritzung ganz aus. Dies wird in vorteilhafter Weise durch den Einsatz erfindungsgemäßer Ventile verhindert.

Das erfindungsgemäße Ventil kann als Sitz-oder Sacklochdüse aufgebaut sein. Die Öff- nungen 7 einer Sacklochdüse sind in einem Sackloch angeordnet, das sich in Schließstel- lung des Ventils unterhalb der Ventilnadelspitze 4 in dem Ventilkörper 3 befindet. Bei Sitzlochdüsen liegt der Anfang der Öffnungen 7 so in der Ventilkörpcrinnenwand 6, daß sie bei geschlossener Düse durch die Ventilnadelspitze 4 weitgehend abgedeckt sind. In Figur 1 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Ventils als Sitzlochdiise dargestellt.