Beschreibung

Ventil und Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil und eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit Ventil.

Zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennraume einer Brenn- kraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als so genannte „Common-Rail"-Anlagen ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennraumen angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen KraftstoffSpeicher, dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei im KraftstoffSpeicher unter einem Druck von bis zu 2000 bar vor.

Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene Pumpen und Ventile auf, mittels derer Brennraumen der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugemessen werden kann. Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennraume der Brennkraftmaschine er- forderlichen Einspritzdrucks.

Dies ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezuglich der zulassigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhangig von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.

Die Einspritzanlage kann mit geeigneten Steuer- und Regelaggregaten wie etwa entsprechenden Ventilen eine hohe Genauigkeit des Einspritzdrucks des Kraftstoffs in die Brennraume der Brennkraftmaschine erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das einfach aufgebaut ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage mit ei- nem Ventil zu schaffen, die eine hohe Genauigkeit des Einspritzdrucks des Kraftstoffs in die Brennraume der Brennkraftmaschine und einen einfachen Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht .

Die Aufgabe wird gelost durch die Merkmale der unabhängigen

Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet.

Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Ventil, mit einem Ventilgehause mit einer Langsachse, das eine Ventilgehauseausnehmung mit einer Wand aufweist, einer Fluideintrittsoffnung und einer Fluidaustrittsoffnung, die in dem Ventilgehause angeordnet und mit der Ventilgehauseausnehmung hydraulisch koppelbar sind, einem an der Wand der Ventilgehauseausnehmung ausgebildeten Dichtsitz, einem in der Ventilgehauseausnehmung zwischen der Fluideintrittsoff- nung und der Fluidaustrittsoffnung axial bewegbar angeordneten Ventilkorper, der einen Sitzbereich aufweist, der mit dem Dichtsitz so zusammenwirkt, dass in einer Schließposition ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert und ansonsten der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung freigegeben ist, und einem Federelement, durch das der Ventilkorper in Richtung der Fluideintrittsoffnung mit Kraft beaufschlagbar ist, wobei der Ventilkorper und das Federele- ment so ausgebildet und angeordnet sind, dass in einem ersten

Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung unterhalb eines ersten Fluiddruckwerts der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert ist, dass in einem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung o- berhalb eines zweiten Fluiddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung mit einem maximalen ersten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, und dass in einem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des ersten Fluiddruckwerts und unterhalb des zweiten FIu- iddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoff- nung mit einem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, der großer ist als der erste Fluiddurchsatzwert.

Dies hat den Vorteil, dass bei mittleren Fluiddrucken zwi- sehen dem ersten Fluiddruckwert und dem zweiten Fluiddruck- wert ein großer Fluidstrom durch das Ventil möglich ist, wahrend bei niedrigen und hohen Fluiddrucken ein kleiner Fluidstrom oder eine Unterbindung des Fluidstroms möglich ist.

In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung sind der Ventilkorper und der Dichtsitz so ausgebildet und angeordnet, dass in einem vierten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des ersten Fluiddruckwerts und unterhalb eines dritten Fluiddruckwerts eine Variation des FIu- iddurchsatzes durch die Fluidaustrittsoffnung zwischen Null und dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, und in einem fünften Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des dritten Fluiddruckwerts und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts eine Variation des FIu- iddurchsatzes durch die Fluidaustrittsoffnung zwischen dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert und dem maximalen ersten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, wobei der vierte Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung kleiner ist als der fünfte Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoff- nung. Dies hat den Vorteil, dass ein Anstieg des Fluiddurch-

satzes von Null auf den zweiten Fluiddruckwert in einem kleinen Fluiddruckbereich und ein Abfall des Fluiddurchsatzes von dem zweiten Fluiddruckwert auf den ersten Fluiddruckwert in einem großen Fluiddruckbereich möglich sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung hat das Ventil einen an der Wand der Ventilgehauseausnehmung ausgebildeten ersten Dichtsitz und einen an der Wand der Ventilgehauseausnehmung ausgebildeten zweiten Dichtsitz, der von dem ersten Dichtsitz axial beabstandet ist, wobei der Ventil- korper axial zwischen dem ersten Dichtsitz und dem zweiten Dichtsitz angeordnet ist, und der Ventilkorper einen ersten Sitzbereich aufweist, der mit dem ersten Dichtsitz so zusammenwirkt, dass in dem ersten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung unterhalb des ersten Fluiddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert ist, und der Ventilkorper einen zweiten Sitzbereich aufweist, der mit dem zweiten Dichtsitz so zusammenwirkt, dass in dem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert ist. Dies hat den Vorteil, dass ein einfacher Aufbau des Ventils mit zwei Dichtsitzen und einem Ventilkorper zur Realisierung eines Fluiddurchsatzes in dem mittleren Druckbereich zwischen dem ersten Fluiddruckwert und dem zweiten Fluiddruckwert möglich ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist der erste Dichtsitz konusformig ausgebildet mit einem ersten Kegeloffnungswinkel und ist der zweite Dichtsitz ko- nusformig ausgebildet mit einem zweiten Kegeloffnungswinkel, und der erste Kegeloffnungswinkel des ersten Dichtsitzes ist großer als der zweite Kegeloffnungswinkel des zweiten Dichtsitzes. Dies ermöglicht eine einfache Realisierung eines Anstiegs des Fluiddurchsatzes von Null auf den zweiten FIu- iddruckwert in einem kleinen Fluiddruckbereich und eines Ab-

falls des Fluiddurchsatzes von dem zweiten Fluiddruckwert auf den ersten Fluiddruckwert in einem großen Fluiddruckbereich .

In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist der erste Sitzbereich des Ventilkorpers konusformig ausgebildet mit einem ersten Kegeloffnungswinkel und der zweite Sitzbereich des Ventilkorpers ist konusformig ausgebildet mit einem zweiten Kegeloffnungswinkel, und der erste Kegeloff- nungswinkel des ersten Sitzbereichs ist kleiner als der zwei- te Kegeloffnungswinkel des zweiten Sitzbereichs. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Realisierung eines Anstiegs des Fluiddurchsatzes von Null auf den zweiten Fluiddruckwert in einem kleinen Fluiddruckbereich und eines Abfalls des Fluiddurchsatzes von dem zweiten Fluiddruckwert auf den ersten Fluiddruckwert in einem großen Fluiddruckbereich möglich ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung weist der Ventilkorper einen Zylinderabschnitt auf, und die Wand der Ventilgehauseausnehmung weist einen Zylinderab- schnitt auf, und der Ventilkorper ist so in der Ventilgehauseausnehmung angeordnet, dass zwischen dem Zylinderabschnitt des Ventilkorpers und dem Zylinderabschnitt der Wand der Ventilgehauseausnehmung ein Spalt mit einer Spaltlange ausgebildet ist, derart, dass in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des ersten Fluiddruck- werts und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts die Spaltlange in Abhängigkeit von dem Fluiddruck an der Fluideintritt- soffnung variierbar ist, wobei für den ersten Fluiddruckwert ein minimaler Spaltlangenwert und für den zweiten Fluiddruck- wert ein maximaler Spaltlangenwert angenommen wird. Dies hat den Vorteil, dass der Fluiddurchsatz durch das Ventil in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung in Abhängigkeit von der Spaltlange steuerbar ist.

Gemäß eines zweiten Aspekts umfasst die Erfindung eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem KraftstoffSpeicher gekoppelten Injektor, einer Vorforderpumpe zur Forderung von Kraftstoff aus einem Kraft- stofftank, einer der Vorforderpumpe stromabwärts nachgeordne- ten Hochdruckpumpe zur Forderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher, einem der Hochdruckpumpe stromabwärts nachgeordneten Ventil gemäß des ersten Aspekts der Erfindung, mit dem der in dem KraftstoffSpeicher herzustellende Druck einstellbar ist.

Dies hat den Vorteil, dass der in dem KraftstoffSpeicher der Einspritzanlage herzustellende Druck insbesondere in dem FIu- iddruckbereich zwischen dem ersten Fluiddruckwert und dem zweiten Fluiddruckwert in einfacher Weise mittels des Ventils einstellbar ist. Unterhalb des ersten Fluiddruckwerts kann der Fluiddurchsatz durch das Ventil unterbunden werden, um eine sichere Inbetriebnahme des Einspritzsystems zu ermöglichen. Oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts kann der Fluid- durchsatz durch das Ventil ebenfalls unterbunden oder sehr klein gehalten werden, um einen unnötigen Fluidverlust und damit einen unnötigen Energieverlust des Einspritzsystems zu vermeiden. Des Weiteren kann mit dem Ventil ein aufwandiges Druckregelventil eingespart werden, wodurch auch auf einen Regelkreis zum Einstellen des Drucks in dem KraftstoffSpeicher der Einspritzanlage verzichtet werden kann.

In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist hydraulisch zwischen der Vorforderpumpe und der Hochdruckpumpe ein Volumenstromsteuerventil angeordnet, mit dem der Kraftstofffluß von der Vorforderpumpe in die Hochdruckpumpe einstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass das Volumenstromsteuerventil über den gesamten Regelbereich als aktiv einzustellendes Stellglied arbeiten kann, wodurch

die Regelung einfach ausgebildet sein kann und präzise durchfuhrbar ist.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen naher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Ventil,

Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch ein Ventil in einer ersten Ausfuhrungsform,

Figur 3a den Verlauf der effektiven Drosselflache der ersten Ausfuhrungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck,

Figur 3b den Verlauf des Fluiddurchsatzes der ersten Ausfuh- rungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck,

Figur 4 ein schematischer Querschnitt durch ein Ventil in einer zweiten Ausfuhrungsform,

Figur 5a den Verlauf der Spaltlange der zweiten Ausfuhrungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck, und

Figur 5b den Verlauf des Fluiddurchsatzes der zweiten Ausfuhrungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck.

In Figur 1 ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine dargestellt, mit einem Kraftstofftank 10, aus dem Kraftstoff mittels einer Vorforderpumpe 12 gefordert wird. Die Vorforderpumpe 12 kann von einer (nicht dargestellten) Antriebswelle mechanisch angetrieben werden, wobei die An-

triebswelle mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine fest gekoppelt sein kann. Alternativ ist es auch möglich, die Vor- forderpumpe 12 elektrisch zu betreiben, wodurch eine Steuerung der Forderleistung der Vorforderpumpe 12 unabhängig von der Forderleistung weiterer Pumpen möglich ist.

Die Vorforderpumpe 12 ist ausgangsseitig mit einem Vordruckregelventil 28 hydraulisch gekoppelt, das beim überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorforderpumpe 12 einen Teil des von der Vorforderpumpe 12 geforderten Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorforderpumpe 12 zurückfuhrt und damit den Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorforderpumpe 12 weitgehend konstant halt.

Der Vorforderpumpe 12 ist stromabwärts eine Hochdruckpumpe 14 nachgeordnet, die über eine KraftstoffSpeicherzuleitung 44 Kraftstoff in einen KraftstoffSpeicher 16 fordert. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff, der mittels Injektoren 18 in Brennraume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, einen relativ hohen Einspritzdruck erreichen. Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet sein, wie sie zum Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt sind.

Die Hochdruckpumpe 14 ist stromabwärts mit dem Kraftstoffspeicher 16 verbunden, der wiederum über Leitungen hydraulisch mit dem einen Injektor 18 oder mehreren Injektoren 18 gekoppelt ist. Jedem der Injektoren 18 ist ein Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet und jeder kann so angesteuert werden, dass Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. überschüssiger Kraftstoff kann von den Injektoren 18 über eine Inj ektorrucklaufleitung 46 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.

In einer stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigenden Leitung 42 ist ein Ventil 22 angeordnet. Beim überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks öffnet das Ventil 22, und ein Teilstrom des von Hochdruckpumpe 14 geforderten Kraftstoffs kann über die stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigende Leitung 42 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.

Zwischen der Vorforderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist weiter ein Volumenstromsteuerventil 20 angeordnet, das eine niederdruckseitige Steuerung des KraftstoffStroms ermöglicht, der der Hochdruckpumpe 14 zugeführt werden soll. Das Volumenstromsteuerventil 20 kann hierzu in Abhängigkeit von einem in dem KraftstoffSpeicher 16 gemessenen Kraftstoffdruck, der durch einen Drucksensor 24 bestimmt wird, sowie in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgroßen gesteuert werden .

Zwischen der Vorforderpumpe 12 und dem Vordruckregelventil 28 zweigt eine Spulleitung 30 ab, die ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mundet. Damit kann wahrend des Betriebs der Hochdruckpumpe 14 das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 gespult werden, wodurch eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 14 ermöglicht wird. In der Spulleitung 30 ist ein Spulleitungsventil 32 und hydraulisch in Serie hierzu eine Spulleitungsdrossel 34 angeordnet. Die Spulleitungsdrossel 34 dient dazu, den zu Spulungszwecken in die Spulleitung 30 abgezweigten Kraftstoffström zu begrenzen. Das Spulleitungsventil 32 ist so ausgelegt, dass es den über die Spulleitung 30 laufenden Kraftstoffström erst beim überschreiten eines vorgesehenen Kraftstoffdrucks der Ausgangsseite der Vorforderpumpe 12 freigibt. Der Offnungsdruck am Spulleitungsventil 32 muss dabei großer sein als der Offnungsdruck der (nicht dargestellten) Einlassventile der Hochdruckpumpe 14 und der dazwischen liegenden Leitung. Nur so ist sichergestellt, dass

die Spulung der Hochdruckpumpe 14 erst dann einsetzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 14 erreicht ist. Damit wird sichergestellt, dass der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 nicht verzögert wird. Der zu Spulungs- zwecken verwendete Kraftstoff kann die Hochdruckpumpe 14 über eine Spulrucklaufleitung 35 verlassen und über diese in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.

Vorzugsweise sind zum Schutz vor im Kraftstoffström mitge- führten Partikeln oder zum Abscheiden von Wasser vor der Vor- forderpumpe 12 und dem Volumenstromsteuerventil 20 Filter 36, 38 angeordnet. So ist zum Schutz der Vorforderpumpe 12 hydraulisch zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorforderpumpe 12 ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz des Volumenstromsteuerventils 20 und der Hochdruckpumpe 14 vor dem Volumenstromsteuerventil 20 ein zweiter Filter 38 angeordnet.

Das Ventil 22 ist in der stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigenden

Leitung 42 angeordnet, die ausgangsseitig mit einer Injektorrucklaufleitung 46 des mindestens einen Injektors 18 gekoppelt ist. Die Spulrucklaufleitung 35, die abzweigende Leitung 42 und die Injektorrucklaufleitung 46 von den Injektoren 18 sind vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt.

Figur 2 zeigt im Detail eine erste Ausfuhrungsform des Ventils 22, das zwischen der KraftstoffSpeicherzuleitung 44 und der abzweigenden Leitung 42 stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 angeordnet ist.

Das Ventil 22 hat ein Ventilgehause 50 mit einer Langsachse X. In dem Ventilgehause 50 ist eine Ventilgehauseausnehmung 52 ausgebildet. Stromaufwärts der Ventilgehauseausnehmung 52 ist eine Fluideintrittsoffnung 54 und stromabwärts der Ven-

tilgehauseausnehmung 52 ist eine Fluidaustrittsoffnung 56 angeordnet. Die Fluideintrittsoffnung 54 und die Fluidaustritt- soffnung 56 sind hydraulisch mit der Ventilgehauseausnehmung 52 koppelbar. In der Ventilgehauseausnehmung 52 zwischen der Fluideintrittsoffnung 54 und der Fluidaustrittsoffnung 56 ist ein Ventilkorper 58 angeordnet, der in der Ventilgehauseausnehmung 52 axial bewegbar ist. Mittels eines Federelements 60 ist der Ventilkorper 58 in Richtung der Fluideintrittsoffnung 54 mit Kraft beaufschlagbar. Die Ventilgehauseausnehmung 52 weist eine Wand 66 auf, an der ein erster Dichtsitz 62 und ein zweiter Dichtsitz 64 ausgebildet sind.

Der Ventilkorper 58 hat in einem bezuglich Figur 2 unteren Abschnitt einen ersten Sitzbereich 68 und einen bezuglich Fi- gur 2 oberen Abschnitt einen zweiten Sitzbereich 70.

Sowohl der erste Dichtsitz 62 als auch der zweite Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 als auch der erste Sitzbereich 68 und der zweite Sitzbereich 70 des Ven- tilkorpers 58 sind in der hier dargestellten Ausfuhrungsform konisch ausgebildet.

Der erste Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 und der erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 können derart zusammenwirken, dass ein Fluidstrom zwischen der Fluideintrittsoffnung 54 und der Fluidaustrittsoffnung 56 unterbrochen ist. Ebenso kann der zweite Dichtsitz 64 an der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 so mit dem zweiten Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 zusammenwirken, dass ein Fluiddurchsatz von der Fluideintrittsoffnung 54 zu der Fluidaustrittsoffnung 56 verhindert ist. In einer Ausgangsstellung, in der der Fluiddruck an der Fluideintrittsoffnung 54 nur eine kleinen Wert annimmt, wird durch die Federkraft des Federelements 60 der Ventilkorper 58 derart gegen die Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 gedruckt, dass der erste

Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 und der erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 dichtend einen Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 verhindern.

Der erste Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 hat einen ersten Kegeloffnungswinkel ALPHA 1. Der zweite Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 hat einen zweiten Kegeloffnungswinkel ALPHA_2, wobei der zweite Kegeloffnungswinkel ALPHA_2 des zweiten Dichtsitzes 64 der Wand 66 kleiner ist als der erste Kegeloffnungswinkel ALPHA_1 des ersten Dichtsitzes 62 der Wand 66.

Der konusformig ausgebildete erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 hat einen ersten Kegeloffnungswinkel BETA_1, der konusformig ausgebildete zweite Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 einen zweiten Kegeloffnungswinkel BETA 2. Der erste Kegeloffnungswinkel BETA 1 des ersten Sitzbereichs 68 des Ventilkorpers 58 ist kleiner als der zweite Kegeloffnungswinkel BETA 2 des zweiten Sitzbereichs des Ventilkorpers 58.

Figur 3a zeigt den Verlauf einer effektiven Drosselflache A des Ventils 22 in Abhängigkeit von einem Fluiddruck P an der Fluideintrittsoffnung 54.

In einem ersten Bereich des Fluiddrucks P unterhalb eines ersten Fluiddruckwerts P_l liegt der erste Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 an den ersten Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 an. Die effektive Drosselflache A ist in diesem Bereich also gleich Null.

In einem zweiten Bereich des Fluiddrucks P an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb eines zweiten Fluiddruckwerts P 2 liegt der zweite Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 an dem zweiten Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausneh-

mung 52 an und die effektive Drosselflache A des Ventils 22 ist gleich Null.

In einem dritten Bereich des Fluiddrucks P an der Flui- deintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P 2 steigt die effektive Drosselflache A zunächst von Null auf eine maximale effektive Drosselflache A_MAX an. Bei einem weiteren Anstieg des Fluiddrucks P an der Fluideintrittsoffnung 54 bis zu ei- nem dritten Fluiddruckwert P_3 ist die effektive Drosselflache A zunächst weiter gleich der maximalen effektiven Drosselflache A_MAX . Schließlich nähert sich der zweite Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 dem zweiten Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 derart an, dass die effektive Drosselflache A kontinuierlich abnimmt, bis sie schließlich für den zweiten Fluiddruckwert P 2 den Wert Null annimmt .

Da der erste Kegeloffnungswinkel ALPHA 1 des ersten Dichtsit- zes 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 großer ist als der zweite Kegeloffnungswinkel ALPHA 2 des zweiten Dichtsitzes 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 beziehungsweise der erste Kegeloffnungswinkels BETA_1 des ersten Sitzbereichs 68 des Ventilkorpers 58 kleiner ist als der zweite Kegeloffnungswinkel BETA_2 des zweiten Sitzbereichs 70 des Ventilkorpers 58, kann in einfacher Weise erreicht werden, dass ein Anstieg der effektiven Drosselflache A bei Durchlaufen eines kleinen Fluiddruckbereichs erfolgt und eine Reduzierung der effektiven Drosselflache A bei Durchlaufen eines großen Fluiddruckbereichs möglich ist.

In Figur 3b ist ein Verlauf eines Fluiddurchsatzes FR in Abhängigkeit von dem Fluiddruckwert P dargestellt.

Entsprechend dem Verlauf der effektiven Drosselflache A ist in dem ersten Bereich des Fluiddrucks P an der Fluideintritt- soffnung 54 unterhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 verhindert, so dass der Fluiddurchsatz FR hier gleich Null ist.

In dem zweiten Bereich des Fluiddrucks P an der Fluidein- trittsoffnung 54 oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 ist der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 eben- falls verhindert, es wird ein erster Fluiddurchsatzwert FR_1 gleich Null erreicht.

In dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintritt- soffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l und un- terhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 ist ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 gegeben. Der Fluiddurchsatz steigt in einem vierten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 und unterhalb eines dritten Fluiddruckwerts P 3 zu- nächst von Null auf einen zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 an. In einem fünften Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des dritten Fluiddruckwerts P 3 und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 nimmt der Fluiddurchsatz FR durch die Fluidaustrittsoffnung 56 schließlich wieder von dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert FR_2 auf den Wert Null ab.

Da der erste Kegeloffnungswinkel ALPHA_1 des ersten Dichtsitzes 62 großer ist als der zweite Kegeloffnungswinkel ALPHA_2 des zweiten Dichtsitzes 64 beziehungsweise der erste Kegeloffnungswinkels BETA 1 des ersten Sitzbereichs 68 kleiner ist als der zweite Kegeloffnungswinkel BETA 2 des zweiten Sitzbereichs 70 des Ventilkorpers 58, wird erreicht, dass der Fluiddurchsatz in einem kleinen Fluiddruckbereich von Null auf den zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 ansteigt, wahrend der

Fluiddurchsatz FR in einem großen Fluiddruckbereich von dem zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 auf den ersten Fluiddurch- satzwert FR_1 (gleich Null) abfallt.

In Figur 4 ist das Ventil 22 in einer zweiten Ausfuhrungsform dargestellt. Das Ventil 22 der zweiten Ausfuhrungsform unterscheidet sich von dem Ventil 22 der ersten Ausfuhrungsform darin, dass der Ventilkorper 58 in seinem der Fluidaustritt- soffnung 56 zugewandten Bereich einen Zylinderabschnitt 72 aufweist, der mit einem Zylinderabschnitt 74 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 unter Ausbildung eines Spalts 76 korrespondiert, wobei eine Spaltlange L des Spalts 76 variabel ist.

Wie in Figur 5a zu sehen ist, nimmt die Spaltlange L bei zunehmendem Fluiddruck P zwischen dem ersten Fluiddruckwert P 1 und dem zweiten Fluiddruckwert P 2 kontinuierlich zu, und zwar von einer minimalen Spaltlange L MIN bis zu einer maximalen Spaltlange L MAX. Oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts P 2 bleibt die Spaltlange L konstant bei der maximalen Spaltlange L_MAX.

Da unterhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l der erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 an dem erstem Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 anliegt, ist hier der Fluiddurchsatz FR gleich Null (Figur 5b) . Durch das Ablosen des ersten Sitzbereichs 68 des Ventilkorpers 58 von dem ersten Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 für den ersten Fluiddruckwert P_l steigt der Fluiddurchsatz von Null auf den zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 an. Schließlich fallt der Fluiddurchsatz FR bis zum Erreichen des zweiten Fluiddruckwerts P 2 von dem zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 auf den ersten Fluiddurchsatzwert FR 1 kontinuierlich ab. Dies ist möglich durch die Steuerung des Fluiddurchsatzes

FR über die Spaltlange L zwischen der minimalen Spaltlange L MIN bis zu der maximalen Spaltlange L MAX.

Ist der Fluiddruck P großer als der zweite Fluiddruckwert P_2, so wird erreicht, dass durch das Verbleiben der Spaltlange L bei der maximalen Spaltlange L MAX und das Fehlen des zweiten Dichtsitzes 64 der Wand 66 der Fluiddurchsatz im Wesentlichen den konstanten ersten Fluiddurchsatzwert FR_1 annimmt .

Im Folgenden soll kurz die Funktionsweise der Einspritzanlage erläutert werden:

Die Vorforderpumpe 12 fordert Kraftstoff aus dem Kraftstoff- tank 10. Mittels des Vordruckregelventils 28 wird der Druck des der Hochdruckpumpe 14 zuzuführenden Kraftstoffs begrenzt. Die Vorforderpumpe 12 fuhrt den Kraftstoff über den zweiten Filter 38 dem Volumenstromsteuerventil 20 zu. An diesem kann der Kraftstoffvolumenstrom für die Ansaugseite der Hochdruck- pumpe 14 eingestellt werden. Die Hochdruckpumpe 14 liefert dem KraftstoffSpeicher 16 über die Kraftstoffspeicherzulei- tung 44 die für die Injektoren 18 benotigte Kraftstoffmenge. Der für den KraftstoffSpeicher 16 erforderliche Druck kann zunächst mittels des Drucksensors 24 über eine Volumen- Stromsteuerung an dem Volumenstromsteuerventil 20 eingestellt werden. In einem niedrigen und mittleren Bereich des FIu- iddrucks, das heißt in dem ersten und dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 kann jedoch an dem Volumenstromsteuerventil 20 ein Fluidleckagestrom auftre- ten . Insbesondere in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 kann das Ventil 22 jeweils so weit offnen, dass dieser Fluidleckagestrom über die stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des Kraftstoffspeichers 16 abzweigende Leitung 42 in den Kraftstofftank 10 abfließen kann, zusammen mit dem Fluid aus der Spulrucklauf-

leitung 35 und dem über die Injektorrucklaufleitung 46 von den Injektoren 18 abfließenden Fluid.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Fluiddurchsatz FR in einem möglichst großen Teilbereich des dritten Bereichs des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 und unterhalb des zweiten Fluiddruck- werts P_2 kontinuierlich abnimmt, da in diesem Fall das Ventil 22 eine besonders gute Regelcharakteristik im Hinblick auf einen in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 auftretenden Fluidleckagestrom durch das Volumenstromsteuerventil 20 der Einspritzanlage hat. Es ist so möglich, mit Hilfe des Ventils 22 den an dem Volumenstromsteuerventil 20 auftretenden Fluidleckagestrom in besonders einfacher Weise über die abzweigende Leitung 42 zu dem Kraftstofftank 10 abzuführen. Da der an dem Volumenstromsteuerventil 20 auftretende Fluidleckagestrom bei zunehmendem Fluiddruck P einen immer geringeren Einfluss auf die Regelungsqualitat des Regelkreises des Volumenstromsteuerventils 20 hat, ist es vorteilhaft, wenn der Fluiddurchsatz FR durch das Ventil 22 in einem großen Teilbereich des dritten Bereichs des Fluiddrucks P an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 kontinuierlich von dem zweiten Fluiddurchsatzwert FR_2 bis auf den kleinen ersten Fluiddurchsatzwert FR_1 abnimmt.

In dem ersten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintritt- soffnung 54 unterhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 wird der Fluiddurchsatz FR durch das Ventil 22 und damit über die abzweigende Leitung 42 unterbunden, um ein ungestörtes Anlaufen der Einspritzanlage zu ermöglichen.

In dem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintritt- soffnung 54 oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts P 2 wird der Fluiddurchsatz FR durch das Ventil 22 ebenso unterbunden oder auf den kleinen Fluiddurchsatzwert FR 1 begrenzt, um den FIu- idleckagestrom über die abzweigende Leitung 42 klein zu halten, da dieser immer auch mit einem Energieverlust an der Einspritzanlage verbunden ist. Diese Verluste können so mit dem dargestellten Ventil 22 für den gesamten Betrieb der Einspritzanlage wirksam klein gehalten werden.

Das Volumenstromsteuerventil 20 ist somit über den gesamten Regelbereich das aktiv einzustellende Stellglied. Auf mehrere Regelkreise mit verschiedenen druckabhangigen Stellgliedern kann so verzichtet werden. Insbesondere kann auf einen eige- nen Regelkreis mit Drucksteuerventil verzichtet werden. Damit ist eine einfache und gleichwohl präzise Steuerung der Einspritzanlage möglich.