Ein derartiges Ventil ist beispielsweise aus der DE 100 55 714 AI bekannt und kann Bestandteil eines Kraftstoffinjektors einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine sein.

Ein solcher Injektor kann insbesondere einem Common-Rail- Speichereinspritzsystem für eine Dieselbrennkraftmaschine zugeordnet sein. Das Ventil dient dann als Steuermodul für eine in einem Düsenmodul des Injektors angeordnete Düsenna- del, die mit Öffnungen bzw. Düsen zusammenwirkt, die zu ei- nem Brennraum der Brennkraftmaschine führen und über die Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Die Steue- rung der Düsennadel erfolgt derart, dass mittels des Steu- ermoduls ein Fluiddruck geregelt wird, der in einem soge- nannten Ventilsteuerraum des Düsenmoduls herrscht. In Ab- hängigkeit von dem in dem Ventilsteuerraum herrschenden Fluiddruck kann die Lage der Düsennadel verändert und damit

eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum ausgelöst werden.

Um den Ventilsteuerraum mit einem wechselnden Druck beauf- schlagen zu können, ist er einerseits über eine sogenannte Zulaufdrossel mit einer Kraftstoffzufuhrleitung und ande- rerseits über eine sogenannte Ablaufdrossel mit dem Steuer- modul verbunden. Das Steuermodul umfasst einen piezoelekt- rischen Aktuator, der zur Betätigung eines in einem Ventil- körper geführten Ventilglieds dient, das ein in einem Ven- tilraum angeordnetes Ventilschließglied umfasst. Das Ven- tilschließglied wirkt mit einem ersten Ventilsitz und einem zweiten Ventilsitz zusammen, wobei eine Betätigung des Ven- tilschließglieds durch eine Betätigung des piezoelektri- schen Aktuators ausgelöst wird. Das Ventilschließglied sperrt bei Anlage an dem ersten Ventilsitz oder dem zweiten Ventilsitz einen Kraftstofffluss von dem Ventilsteuerraum des Düsenmoduls durch die Ablaufdrossel zu einem in dem Steuermodul ausgebildeten Rücklaufkanal. In einer zwischen den beiden Endstellungen liegenden Stellung des Ventil- schließglieds erfolgt ein Druckabbau in dem Ventilsteuer- raum, was zu einer axialen Verschiebung der Düsennadel und einer Freigabe der zu dem Brennraum der Brennkraftmaschine führenden Düsen führt, so dass Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird.

In dieser Zwischen-bzw. Mittelstellung zwischen den beiden Ventilsitzen neigt das bekannte Ventilschließglied jedoch nachteilhafterweise zu starken Schwingungen. Dies führt wiederum zu Schwingungen bei der in dem Brennraum der

Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge, welches zu vermeiden nicht wünschenswert ist.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern zum Flüssigkeiten mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welchem Ventil ein Zwischenhubanschlag vorgesehen ist, der eine Mittelstellung des Ventilschließglieds fest- legt und an dem Ventilschließglied angreift, hat den Vor- teil, dass durch den Zwischenhubanschlag etwaig in der Mit- telstellung des Ventilschließglieds auftretende Schwingun- gen des Ventilschließglieds auf wirksame Weise gedämpft werden können. Die Schwingungsneigung des Ventilschließ- glieds in der Mittelstellung kann somit stark gemindert oder sogar aufgehoben werden.

Das Ventil nach der Erfindung kann insbesondere Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine sein und ist in diesem Fall als Steuermodul für ein Düsen- modul mit einer Düsennadel ausgelegt. Der Zwischenhuban- schlag bewirkt dann, dass Schwingungen bei der mittels des Kraftstoffeinspritzventils in einen Brennraum eingespritz- ten Kraftstoffmenge minimiert sind.

Das Ventil gemäß der Erfindung kann insbesondere als 3/3- Ventil ausgebildet sein. In diesem Fall eignet sich das Ventil auch zur Steuerung einer sogenannten Koaxial-Vario- Düse, bei welcher zwei koaxial angeordnete Düsennadeln an-

gesteuert werden können und jede der beiden Düsennadeln zur Steuerung mindestens einer Einspritzdüse dient.

Das Ventil nach der Erfindung kann bei einer derartigen Ausführung beispielsweise so angesteuert werden, dass sich in einer ersten Schaltstellung, in der das Ventilschließ- glied des Ventils an dem ersten Ventilsitz anliegt, beide Düsennadeln in Schließstellung befinden. In einer zweiten Schaltstellung, in der das Ventilschließglied des Ventils an dem zweiten Ventilsitz anliegt, wird bei einer Ansteue- rung der Steuerraum einer der Düsennadeln entlastet, so dass die betreffende Düsennadel öffnet. In einer dritten Schaltstellung, welche die Mittelstellung darstellt, in der das Schließglied an dem Zwischenhubanschlag anliegt, er- folgt dann bei dieser Ansteuerung eine Entlastung beider Steuerräume, womit ein Öffnen beider Düsennadeln erreicht wird. Auf diese Weise ist eine gestufte Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils hinsichtlich der eingespritzten Kraftstoffmenge möglich.

Bei einer alternativen Ausführung des Ventils nach der Er- findung als ein 3/3-Ventil, d. h. mit drei zu-bzw. abfüh- renden Leitungen und drei Schaltstellungen, kann das Ventil bei einem Einsatz bei einem Kraftstoffeinspritzventil als zuführende Leitung einen mit einer Ablaufdrossel ausgestat- teten Ablaufkanal umfassen, der von einem zur Steuerung ei- ner Düsennadel dienenden Ventilsteuerraum abzweigt, und ei- nen Bypass-Kanal aufweisen, der ebenfalls mit einer Drossel versehen sein kann und von einer Kraftstoffzufuhrleitung abzweigt, über die Kraftstoff in das Einspritzventil und zu Einspritzdüsen des Einspritzventils geführt wird.

Als abführende Leitung kann ein Rücklaufkanal vorgesehen sein, der zu einem Kraftstoffvorratstank führt.

Damit das Ventilschließglied seinen gesamten Hub ausnützen kann, d. h. zwischen dem ersten Ventilsitz und dem zweiten Ventilsitz frei beweglich ist, ist der Zwischenhubanschlag bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des Ventils gemäß der Erfindung verschiebbar gelagert und mittels einer Feder vorgespannt. Die Feder wirkt dann der Kraft entgegen, die von der Aktuator-Einheit auf den Kolben ausgeübt wird.

Der Zwischenhubanschlag kann ringförmig ausgebildet sein und als Lager für eine Rückstellfeder dienen, die das Ven- tilschließglied in Richtung des ersten Ventilsitzes vor- spannt. In diesem Fall ist die den Zwischenhubanschlag vor- spannende Feder mit einer Federkonstante versehen, die grö- ßer ist als die Federkonstante der Rückstellfeder für das Ventilschließglied.

Damit der Zwischenhubanschlag eine definierte Position in dem Ventilraum einnimmt, wirkt er zweckmäßigerweise mit ei- nem als Anschlag dienenden Absatz des Ventilkörpers zusam- men.

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

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Ventils nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu- tert. Es zeigen Figur 1 eine stark vereinfachte ausschnittsweise Längs- schnitt-Darstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Steuermoduls in einem Kraftstoffeinspritzventil ; und Figur 2 eine Prinzipskizze einer alternativen Ausführungs- form eines erfindungsgemäß ausgeführten Steuermoduls in ei- nem Kraftstoffeinspritzventil, ebenfalls in einer aus- schnittsweisen Längsschnitt-Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist ein Einspritzventil 1 dargestellt, das Be- standteil eines sogenannten Commmon-Rail-Einspritzsystems ist und zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Dieselbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges dient.

Das Einspritzventil 1 umfasst hierzu als wesentliche Bau- einheiten ein ventilartig ausgebildetes Ventilsteuermodul 2 und ein Düsenmodul 3.

Das Düsenmodul 3 ist als sogenannte Koaxial-Vario-Düse aus- gebildet und weist hierzu eine aus einer inneren Düsennadel 4 und einer äußeren Düsennadel 5 gebildete Nadeleinheit auf. Die äußere Düsennadel 5 dient zur Steuerung einer ers- ten Reihe von zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine führenden Einspritzdüsen und die innere Düsennadel dient zur Steuerung einer zweiten Reihe von zu dem Brennraum der

Brennkraftmaschine führenden Einspritzöffnungen. Die koaxi- al zueinander angeordneten Düsennadeln 4 und 5 sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nebeneinander an- geordnet.

Zur Steuerung bzw. zur Betätigung der Düsennadeln weist das Düsenmodul 3 zwei Ventilsteuerräume 13 und 14 auf, wobei der Ventilsteuerraum 13 der inneren Düsennadel 4 und der Ventilsteuerraum 14 der äußeren Düsennadel 5 zugeordnet ist. Die Betätigung der Düsennadeln 4 und 5 erfolgt über eine Einstellung der Druckverhältnisse in den Ventilsteuer- räumen 13 und 14.

Die Ventilsteuerräume 13 und 14 sind jeweils über eine Zu- laufdrossel 15 bzw. 16 mit einer Kraftstoffzufuhrleitung 17 verbunden und so mit Kraftstoff beaufschlagt. Des weiteren sind die Ventilsteuerräume 13 und 14 zum Abbau des in ihnen herrschenden Kraftstoffdrucks jeweils über einen mit einer Ablaufdrossel 18 bzw. 19 versehenen Ablaufkanal 20 bzw. 21 mit einem Ventilraum 22 des Ventilsteuermoduls 11 verbun- den. Die Ablaufdrosseln 18 und 19 haben einen größeren Durchmesser als die ihnen jeweils zugeordnete Zulaufdrossel 15 bzw. 16.

Über die Kraftstoffzufuhrleitung 17 wird zur Einspritzung vorgesehener Kraftstoff in das Kraftstoffeinspritzventil 10 bzw. zu den Einspritzdüsen geführt, die zu dem Brennraum der Brennkraftmaschine führen. Die Kraftstoffzufuhrleitung 17 steht hierzu mit einem hier nicht näher dargestellten, für mehrere Einspritzventile gemeinsamen Hochdruckspeicher, einem sogenannten Common-Rail, in Verbindung, so dass der

in der Kraftstoffzufuhrleitung 17 geführte Kraftstoff unter einem in Common-Rail-Systemen üblichen Hochdruck von bei- spielsweise bis zu 1,5 kbar stehen kann.

Zur Einstellung eines Einspritzbeginns, einer Einspritzdau- er und einer Einspritzmenge umfasst das Einspritzventil 10 das Ventilsteuermodul 2, das eine hier schematisch angedeu- tete und nicht maßstabsgetreu abgebildete, als piezoelekt- rischer Aktor ausgebildete Aktuatoreinheit 23 aufweist. Die Aktuator-Einheit 23 wirkt auf ein Ventilglied 24, das in einem Ventilkörper des Ventilsteuermoduls 11 geführt ist und einen ersten, als Stellkolben bezeichneten Kolben 25 und einen zweiten, als Betätigungskolben bezeichneten Kol- ben 26 aufweist, der zur Betätigung eines Ventilschließ- glieds 27 dient.

Die Betätigung des Betätigungskolbens 26 erfolgt über einen hydraulischen Koppler 28, der als Hydraulikkammer ausgebil- det ist und eine axiale Auslenkung des mittels des piezo- elektrischen Aktors 23 verfahrenen Stellkolbens 25 auf den Betätigungskolben 26 überträgt. Die hydraulische Überset- zung bewirkt, dass der Betätigungskolben 26 einen um das Ü- bersetzungsverhältnis der Kolbendurchmesser vergrößerten Hub macht, wenn der Stellkolben 25, der hier einen größeren Durchmesser als der Betätigungskolben 26 aufweist, mittels des piezoelektrischen Aktors 23 eine bestimmte Wegstrecke verfahren wird.

Das Ventilschließglied 27, das in dem Ventilraum 22 ange- ordnet ist, ist im Wesentlichen pilzförmig ausgebildet und wirkt über einen annähernd halbkugelförmig ausgebildeten

Kopfbereich 29 mit einem ersten, als Kegelsitz ausgebilde- ten Ventilsitz 30 und über eine freie Stirnfläche 31 eines Schaftbereichs 32 mit einem zweiten, als Flachsitz ausge- bildeten Ventilsitz 33 zusammen.

Die Wegstrecke, die das Ventilschließglied 15 zwischen dem ersten Ventilsitz 30 und dem zweiten Ventilsitz 33 verfah- ren werden kann, stellt den Gesamthub H_ges des Ventil- schließglieds 27 bzw. des Betätigungskolbens 26 dar.

Zur Festlegung einer Mittelstellung weist das Ventil- schließglied 27 in dem Schaftbereich 32 einen Ringbund 34 auf, der mit einer einen Zwischenhubanschlag darstellenden Ringscheibe 35 zusammenwirkt, die an einem Absatz 36 des Ventilkörpers anliegt. Die Ringscheibe ist mittels einer hier als Spiralfeder ausgebildeten Feder 37 in Richtung des Absatzes 36 vorgespannt. Die Spiralfeder 37 stützt sich an dem Ventilkörper ab. Die den Zwischenhubanschlag festlegen- de Ringscheibe 35 ist so angeordnet, dass sie in ihrer Ru- helage einen Hub Hm des Ventilschließglieds 27 und damit dessen Mittelstellung festlegt.

Die Ringscheibe 35 dient des Weiteren zur Abstützung einer hier ebenfalls als Spiralfeder ausgebildeten Rückstellfeder 38, die auf den Kopfbereich 29 des Ventilschließglieds 27 wirkt und das Ventilschließglied 27 bei unbetätigtem piezo- elektrischen Aktor 23 gegen den ersten Ventilsitz 30 drückt und mithin in Sperrstellung hält. Die Federkraft der Rück- stellfeder 38 ist dabei geringer als die Federkraft der Vorspannfeder 37.

Stromab des ersten Ventilsitzes 30 ist in dem Ventilkörper des Ventilsteuermoduls 2 ein Rücklaufraum 39 ausgebildet, von dem ein hier nicht näher dargestellter Rücklaufkanal abzweigt, der zu einem hier ebenfalls nicht näher darge- stellten Kraftstoffvorratsbehälter führt.

Das in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1 ar- beitet in nachfolgend beschriebener Weise.

Bei unbetätigtem piezoelektrischen Aktor 23 liegt das Ven- tilschließglied 27 über seinen Kopfbereich 29 an dem ersten Ventilsitz 30 an. In dieser Stellung baut sich in den Ven- tilsteuerräumen 13 und 14 des Düsenmoduls 12 der in der Kraftstoffzufuhrleitung 17 herrschende Druck, d. h. der Rail-Druck, auf. Damit sind die innere Düsennadel 4 und die äußere Düsennadel 5 jeweils in ihrer Schließstellung, so dass kein Kraftstoff über die jeweils zugeordneten Ein- spritzdüsen in den Brennraum der Brennkraftmaschine einge- spritzt wird.

Wenn nun das Ventilschließglied 27 durch Betätigung des piezoelektrischen Aktors 23 mit seiner Stirnfläche 31 gegen den zweiten Ventilsitz 33 gefahren wird, wird der Zwischen- hubanschlag 35 überdrückt, d. h. von dem Absatz 36 des Ven- tilkörpers gegen die Federkraft der Vorspannfeder 37 abge- hoben. In dieser Stellung des Ventilschließglieds 27 ist der Ablaufkanal 21 des Ventilsteuerraums 14 gesperrt, so dass in dem Ventilsteuerraum 14 weiter der Rail-Druck herrscht und die zugeordnete innere Düsennadel in Schließ- stellung verbleibt. Jedoch strömt Kraftstoff aus dem Ven- tilraum 22 über den Rücklaufraum 39 zu dem Rücklaufkanal

und dem Kraftstoffvorratstank ab, so dass der Ventilsteuer- raum 13 über die Ablaufdrossel 18 bzw. den Ablaufkanal 20 entlastet und die mit dem Ventilsteuerraum 13 zusammenwir- kende, äußere Düsennadel 5 angehoben wird. Die betreffenden Einspritzdüsen werden so freigegeben, und es wird Kraft- stoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Wenn nun der piezoelektrische Aktor 23 teilweise entlastet wird, wird das Ventilschließglied 27 soweit in Richtung des Ventilsitzes 30 verfahren, dass sein Ventilhub dem Hub Hm entspricht. Die mittels des piezoelektrischen Aktors 23 ausgeübte Kraft ist dann etwas niedriger als die Summe der Kräfte, die durch die Vorspannfeder 37 und durch den Kraft- stoff auf das Ventilschließglied 27 ausgeübt werden. Die Ringscheibe 35, an der das Ventilschließglied 27 anliegt, wird in dieser Position mittels der Vorspannfeder 37 gegen den Anschlag 36 gedrückt. Die Ringscheibe 35, die sich mit- hin in einer stabilen Position befindet, dämpft Schwingun- gen des Ventilschließglieds 27 in der Mittelstellung und mithin Druckschwingungen in den Ventilsteuerräumen 13 und 14, welche sich wiederum in Schwingungen in der mittels der Düsennadel gesteuerten Einspritzmenge niederschlagen könn- ten.

In der Mittelstellung des Ventilschließglieds 27 wird so- wohl der Ventilsteuerraum 13 als auch der Ventilsteuerraum 14 entlastet, so dass die beiden jeweils zugeordneten Dü- sennadeln 4 und 5 in Öffnungsstellung verfahren werden.

In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Einspritzventiles 50 dargestellt, dessen Aufbau weitgehend

demjenigen des Einspritzventils nach Figur 1 entspricht.

Das Einspritzventil 50 unterscheiden sich von dem Ein- spritzventil nach Figur 1 jedoch durch die Ausbildung des Ventilsteuermoduls 11, und zwar dadurch, dass es eine Vor- spannfeder 37 für einen Zwischenhubanschlag 35 und eine Rückstellfeder 38 für ein Ventilschließglied 27 umfasst, welche koaxial angeordnet sind, wobei die Vorspannfeder 37 die Rückstellfeder 38 umgreift. Die Rückstellfeder 38 für das Ventilschließglied 27 stützt sich ebenfalls an dem Ven- tilkörper ab und wirkt auf eine Lagerscheibe 51, die den Schaftbereich 32 des Ventilschließglieds 27 umgreift und an dem Kopfbereich 29 des Ventilschließglieds 27 anliegt. Die Lagerscheibe 51 hat einen Außendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der den Zwischenhubanschlag bil- denden Ringscheibe 35. Die Vorspannfeder 37 für den Zwi- schenhubanschlag 35 hat eine Federkonstante, die unabhängig ist von der Federkonstante der Rückstellfeder 38.

Die Funktion des Zwischenhubanschlags 35 des Einspritzven- tils 50 entspricht derjenigen des Zwischenhubanschlags des Ausführungsbeispiels nach Figur 1.