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Die
Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
aus, wie es dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht. Ein solches
Kraftstoffeinspritzventil, wie es beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 102 22 196 A1 bekannt
ist, weist ein Gehäuse
auf, in dem ein mit Kraftstoff befüllbarer Druckraum ausgebildet
ist. Im Druckraum ist eine Ventilaußennadel angeordnet, die mit einem
den Druckraum begrenzenden Ventilsitz zusammenwirkt. Dadurch wird
ein Kraftstofffluss aus dem Druckraum zu wenigstens einer äußeren Einspritzöffnung gesteuert,
die sich im Ventilsitz oder im Bereich des Ventilsitzes befindet.
Die Ventilaußennadel
ist als Hohlnadel ausgebildet und umgibt eine Ventilinnennadel,
die mit einer entsprechenden Dichtfläche ebenfalls mit dem Ventilsitz
zusammenwirkt. Die Ventilinnennadel steuert dabei einen Kraftstofffluss
zu einer weiteren, inneren Einspritzöffnung, wobei der durch die
Einspitzöffnungen
austretende Kraftstoff direkt in den Brennraum der entsprechenden
Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Sowohl die Ventilaußennadel
als auch die Ventilinnennadel sind hierbei in Längsrichtung verschiebbar, wobei
bei Anlage am Ventilsitz die Einspritzöffnungen verschlossen werden
und durch das Abheben vom Ventilsitz entsprechend geöffnet.
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Gesteuert
wird die Längsbewegung
der Ventilnadeln einerseits durch die Druckbeaufschlagung von Druckflächen, die
sowohl an der Ventilaußennadel
als auch an der Ventilinnennadel ausgebildet sind, so dass sich
durch den Druck im Druckraum eine vom Ventilsitz weggerichtete Öffnungskraft
auf die Ventilnadeln er gibt. Diesen Öffnungskräften entgegengerichtet sind
hydraulische Kräfte:
Zum einen durch den Kraftstoffdruck in einem äußeren Steuerraum und zum anderen
durch den Kraftstoffdruck in einem inneren Steuerraum, wobei der
Druck im äußeren Steuerraum
auf die Ventilaußennadel
wirkt und entsprechend der Druck im inneren Steuerraum auf die Ventilinnennadel.
Der Kraftstoffdruck im inneren bzw. äußeren Steuerraum kann durch
geeignete Vorrichtungen eingestellt werden, sodass sich das Verhältnis von Öffnungskraft
und Schließkraft
verändert
und eine entsprechende Bewegung der Ventilnadeln ermöglicht.
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Bei
dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil beaufschlagt der Druck im
inneren bzw. äußeren Steuerraum
die ventilsitzabgewandte Stirnseite der jeweiligen Ventilnadel,
während
zur Erzeugung der Öffnungskraft
nur ein kleiner Absatz vor allem an der Innennadel zur Verfügung steht.
Dies bedeutet, dass der Druck im Steuerraum relativ weit abgesenkt
werden muss, um eine resultierende Öffnungskraft auf die Ventilinnennadel
zu erzeugen und in Öffnungsrichtung
in Bewegung zu setzen. Das Verhältnis
der Druckflächen
erschwert deshalb ein schnelles Schließen der Ventilinnennadel, wodurch
es schwierig ist, eine kleine Kraftstoffmenge, wie sie zum Beispiel
für eine
Vor- oder eine Nacheinspritzung benötigt wird, mit der nötigen Präzision in
den Brennraum einzuspritzen. Außerdem
sind die bekannten Konstruktionen recht aufwendig und entsprechend
teuer im Aufbau, was die wirtschaftliche Einsetzbarkeit solcher
Ventile erschwert.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Kraftstoffeinspitzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass bei einfacher Konstruktion eine gute Kleinstmengenfähigkeit
des Kraftstoffeinspritzventils gegeben ist damit ist eine bessere
Steuerbarkeit, wobei der Aufwand zur unabhängigen Steuerung beider Nadeln
gegenüber
den bekannten Einspritzventilen durch Verwendung eines mehrstufigen
Ventils reduziert werden kann. Um dies zu erreichen ist im äußeren Steuerraum
ein Kolben angeordnet, der mit der Ventilinnennadel verbunden ist
und der eine vom Ventilsitz weggerichtete Druckfläche aufweist.
Durch die Druckbeaufschlagung der Druckfläche wird eine entsprechende Öffnungskraft
auf den Kolben ausgeübt,
die vom Druck im äußeren Steuerraum
abhängt. Durch
den Druck auf die Druckfläche
des Kolbens wird ein Teil der Schließkraft, der durch den Druck
im inneren Steuerraum erzeugt wird, kompensiert, so dass bereits
ein relativ kleiner Druckabfall im inneren Steuerraum zu einer Öffnungsbewegung
der Ventilinnennadel führt.
Da sich sehr rasch wieder ein hoher Kraftstoffdruck im inneren Steuerraum
aufbauen lässt,
ist ein schnelles Schließen
der Ventilinnennadel gewährleistet
und damit eine gute Kleinstmengenfähigkeit gegeben.
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Durch
die abhängigen
Ansprüche
sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung
möglich.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kolben von einer
inneren Hülse
umgeben, die den inneren Steuerraum radial nach außen begrenzt.
Dadurch ist eine Abgrenzung des inneren Steuerraums vom äußeren Steuerraum
in konstruktiv einfacher Weise möglich.
Ebenso vorteilhaft ist die Ausgestaltung, bei der der Kolben und
die Ventilinnennadel einstückig
ausgebildet sind, da so ein optimaler Zusammenhalt zwischen Kolben
und Ventilinnennadel gegeben ist.
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Um
den Kraftstoffdruck im inneren Steuerraum bzw. im äußeren Steuerraum
zu steuern, ist eine innere Zulaufdrossel vorgesehen, die in den
inneren Steuerraum mündet,
und entsprechend eine äußere Zulaufdrossel,
die in den äußeren Steuerraum
mündet.
Zum Abbau des Kraftstoffdrucks ist eine innere Ablaufdrossel vorgesehen, über die
eine Verbindung zu einer Leckölleitung
geöffnet
werden kann, die mit einem entsprechenden drucklosen Leckölraum verbunden
ist. Ebenso ist eine äußere Ablaufdrossel
vorhanden, über
die die Leckölleitung mit
dem äußeren Steuerraum
verbunden werden kann. Zwischen der inneren Ablaufdrossel und der Leckölleitung
ist ein erstes Steuerventil vorgesehen und entsprechend zwischen
der äußeren Ablaufdrossel
und der Leckölleitung
ein zweites Steuerventil. Beide Steuerventile sind als 2/2-Wegeventile
ausgebildet, so dass die innere bzw. die äußere Ablaufdrossel mit der
Leckölleitung
verbunden bzw. von dieser getrennt werden können. Durch diese Ausgestaltung lässt sich
der Druck sowohl im inneren als auch im äußeren Steuerraum separat steuern.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die innere und die äußere Ablaufdrossel
mit einem mehrstufigen Ventil verbunden, vorzugsweise einem 3/3-Wegeventil, das ein
Steuerventilelement aufweist, welches in wenigstens drei Schaltpositionen gefahren
werden kann. Dadurch lässt
sich der Druck durch ein einziges Steuerventil sowohl im inneren
als auch im äußeren Steuerraum
unabhängig
voneinander einstellen, was geringere Kosten verursacht als die
Ausbildung der beiden 2/2-Wegeventile. Die Anordnung der Steuerräume und
der damit verbundenen Druckflächen
ermöglicht
es in vorteilhafter Weise, durch ein einfaches 3/3-Wegeventil beide
Nadeln unabhängig
voneinander zu steuern. Dazu genügt ein
3/3-Wegevenitl, das entweder eine oder beide Ablaufdrosseln mit
dem Lecköl
verbindet. Ein solches Ventil ist konstruktiv besonders einfach
realisierbar.
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Besonders
vorteilhaft ist die Ausgestaltung eines 3/3-Wegeventils, bei dem
das Steuerventilelement mittels eines Piezoaktors bewegt wird. Dadurch ist
eine sehr schnelle Ansteuerbarkeit des Steuerventils gegeben, und
es lassen sich beliebig viele Zwischenstellungen des Steuerventilelements
problemlos ansteuern.
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Zeichnung
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In
der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils
dargestellt. Es zeigt
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1 ein
Kraftstoffeinspitzventil im Längsschnitt,
wobei ein Großteil
der Steuereinrichtungen nur schematisch dargestellt sind, und
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils
in derselben Darstellung wie 1.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 2 ist
ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil
im Längsschnitt
schematisch dargestellt zusammen mit einigen Komponenten, die das
Kraftstoffeinspritzventil mit Kraftstoff versorgen. Das Kraftstoffeinspritzventil 3 weist
ein Gehäuse
auf, das unter einen Ventilkörper 5,
einen Steuerkörper 7 und
eine Drosselscheibe 9 umfasst, die in dieser Reihenfolge
durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spannvorrichtung
gegeneinander gepresst werden. Im Ventilkörper 5 ist ein Druckraum 12 ausgebildet,
der über
eine Hochdruckleitung 14, die im Ventilkörper 5,
im Steuerkörper 7 und
in der Drosselscheibe 9 verläuft, mit einem Hochdruckspeicher 1 verbunden
ist. Im Hochdruckspeicher 1 wird Kraftstoff unter einem
vorgegebenen hohen Kraftstoffdruck vorgehalten, wobei der Druck
dem Einspritzdruck entspricht, also dem Druck, mit dem der Kraftstoff
in den Brennraum eingespritzt werden soll. Im Druckraum 12 ist
eine Ventilaußennadel 16 angeordnet,
die kolbenförmig
ausgebildet ist und mit einer äußeren Ventildichtfläche 25 mit
einem den Druckraum 12 begrenzenden Ventilsitz 20 zusammenwirkt.
Die äußere Ventildichtfläche 25 ist
hierbei so ausgebildet, dass bei Anlage der Ventilaußennadel 16 am
Ventilsitz 20 äußere Einspritzöffnungen 26 verschlossen werden,
während
diese bei vom Ventilsitz 20 abgehobener Ventilaußennadel 16 mit
dem Druckraum 12 verbunden sind. Die Ventilaußennadel 16 wird
in einem mittleren Abschnitt im Druckraum 12 geführt, wobei
die dadurch entstehenden beiden Abschnitte des Druckraums 12 durch
an der Ventilaußennadel 16 ausgebildete
Anschliffe 17 hydraulisch miteinander verbunden sind. Ausgehend
vom geführten
Abschnitt erweitert sich die Ventilaußennadel 16 vom Ventilsitz 20 weg
unter Bildung einer Druckschulter 35 und geht in einen
im Durchmesser erweiterten Abschnitt 116 über. Der
erweiterte Abschnitt 116 ist von einer äußeren Hülse 29 umgeben, wobei
zwischen der äußeren Hülse 29 und
einem Federteller 31, der mit der Ventilaußennadel 16 verbunden
ist, eine äußere Schließfeder 30 unter
Druckvorspannung angeordnet ist. Hierbei kann es auch vorgesehen
sein, dass der Federteller 31 und die Ventilaußennadel 16 einstückig ausgebildet
sind. Durch die äußere Schließfeder 30 wird
einerseits die äußere Hülse 29 gegen
den Steuerkörper 7 gepresst
und andererseits die Ventilaußennadel 16 gegen
den Ventilsitz 20.
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In
der Ventilaußennadel 16 ist
eine Ventilinnennadel 18 längsverschiebbar angeordnet,
die im Bereich des erweiterten Abschnitt 116 in der Ventilaußennadel 16 geführt ist.
Die Ventilinnennadel 18 verjüngt sich dem Ventilsitz 20 zu
unter Bildung einer Druckschulter 22 und geht an ihrem
ventilsitzseitigen Ende in eine innere Ventildichtfläche 27 über, mit
der sie mit dem Ventilsitz 20 zusammenwirkt. Bei Anlage am
Ventilsitz 20 werden innere Einspritzöffnungen 28 verschlossen,
die freigegeben werden, sobald sich die Ventilinnennadel 18 vom
Ventilsitz 20 wegbewegt. Zwischen der Ventilinnennadel 18 und
der Ventilaußennadel 16 ist
ein Zwischenraum 24 ausgebildet, der über eine oder mehrere Querbohrungen 21 mit
dem Druckraum 12 verbunden ist. Dadurch herrscht im Zwischenraum 24 und
im Druckraum 12 stets der gleiche Kraftstoffdruck, der
im Hochdruckspeicher 1 zur Verfügung gestellt wird.
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Im
Steuerkörper 7 ist
ein äußerer Druckraum 40 ausgebildet,
der einerseits von der ventilsitzabgewandten Stirnseite der Ventilaußennadel 16 und
der äußeren Hülse 29 begrenzt
wird und andererseits von der Drosselscheibe 9. Im äußeren Steuerraum 40 ist
ein Kolben 19 angeordnet, der mit der Ventilinnennadel 18 verbunden
ist und deren der Ventilinnennadel 18 abgewandte Stirnseite
einen inneren Steuerraum 50 begrenzt. Der innere Steuerraum 50 wird
hierbei durch eine innere Hülse 34 radial
nach außen
begrenzt, die auf dem Kolben 19 geführt ist und die sich über eine
innere Schließfeder 32 an
einem Federteller 33 abstützt, der mit der Ventilinnennadel 18 verbunden
ist. Der Kolben 19 und die Ventilnadel 18 sind
hierbei fest miteinander verbunden oder können auch einstückig ausgebildet
sein. Die innere Schließfeder 32 sorgt
in gleicher Weise wie die äußere Schließfeder 30 dafür, dass
die innere Hülse 34 gegen
die Drosselscheibe 9 gepresst wird, während gleichzeitig über den
Federteller 33 die Ventilinnennadel 18 gegen den
Ventilsitz 20 gedrückt
wird.
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Zur
Versorgung der Steuerräume 40, 50 mit Kraftstoff
sind in der Drosselscheibe 9 verschiedene Zu- und Abläufe vorgesehen. Über eine äußere Zulaufdrossel 41 ist
die Hochdruckleitung 14 mit dem äußeren Steuerraum 40 verbunden.
Zur Druckentlastung ist eine äußere Ablaufdrossel 44 vorgesehen, über die
der äußere Steuerraum 40 mit
einer Leckölleitung 65 verbindbar
ist, wobei die Leckölleitung 65 in
einen in der Zeichnung nicht dargestellten Leckölraum mündet, in dem stets ein niedriger
Kraftstoffdruck vorgesehen ist. Zwischen der äußeren Ablaufdrossel 44 und
der Leckölleitung 65 ist
ein erstes Steuerventil 55 vorgesehen, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet
ist und das den Kraftstofffluss aus dem äußeren Steuerraum 40 entweder
unterbindet oder freigibt. In gleicher Weise ist in der Drosselscheibe 9 eine
innere Zulaufdrossel 42 ausgebildet, die die Hochdruckleitung 14 mit
dem inneren Steuerraum 50 verbindet. Der Ablauf ist über eine
innere Ablaufdrossel 43 vorgesehen, die über ein
zweites Steuerventil 60 mit der Leckölleitung 65 verbindbar
ist. Das zweite Steuerventil 60 ist ebenfalls als 2/2-Wegeventil
ausgebildet und kann die Verbindung freigeben oder unterbrechen.
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Die
Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Es
kann entweder durch sämtliche
Einspritzöffnungen 26, 28 eingespritzt
werden oder wahlweise nur durch die inneren Einspritzöffnungen 28 oder
die äußeren Einspritzöffnungen 26. Soll
nur durch die inneren Einspritzöffnungen 28 Kraftstoff
eingespritzt wer den, so wird lediglich das zweite Steuerventil 60 betätigt, wodurch
die innere Ablaufdrossel 43 mit der Leckölleitung 65 verbunden wird.
Dadurch sinkt der Druck im inneren Steuerraum 50 ab, so
dass sich die Schließkraft
auf den Kolben 19 bzw. die Ventilinnennadel 18 erniedrigt.
Da im Zwischenraum 24 der gleiche, hohe Kraftstoffdruck
wie im Druckraum 12 herrscht, wird die Druckschulter 22 vom
Kraftstoffdruck beaufschlagt und es ergibt sich eine Öffnungskraft
auf die Ventilinnennadel 18, die diese vom Ventilsitz 20 wegbewegt,
sodass die inneren Einspritzöffnungen 28 freigegeben
werden. Die Öffnungshubbewegung
wird hierbei noch durch die Druckbeaufschlagung der Druckfläche 23 am
Kolben 19 begünstigt,
was aufgrund des noch hohen Kraftstoffdrucks im äußeren Steuerraum 40 zu
einer beträchtlichen Öffnungskraft
auf den Kolben 19 führt. Deshalb
genügt
bereits eine relativ geringe Druckabsenkung im inneren Steuerraum 50,
um eine ausreichende resultierende Öffnungskraft auf die Ventilinnennadel 18 zu
erreichen. Zur Beendigung der Einspritzung wird das zweite Steuerventil 60 erneut
betätigt
und die Verbindung der inneren Ablaufdrossel 43 mit der
Leckölleitung 65 unterbrochen.
Der Druck im inneren Steuerraum 50 steigt somit erneut
an, so dass sich erneut eine hydraulische Kraft auf den Kolben 19 aufbaut,
die den Kolben 19 und damit auch die Ventilinnennadel 18 in
Richtung des Ventilsitzes 20 drückt.
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Entsprechend
verfährt
man, wenn nur die Ventilaußennadel 16 öffnen soll.
In diesem Fall wird nur das erste Steuerventil 55 betätigt, um
den Druck im äußeren Steuerraum 40 abzusenken.
Dadurch vermindert sich die hydraulische Kraft auf die ventilsitzabgewandte
Stirnseite der Ventilaußennadel 16, so
dass diese, angetrieben vom hydraulischen Druck auf die Druckschulter 35,
vom Ventilsitz 20 abhebt und die äußeren Einspritzöffnungen 26 freigibt.
Die äußere Ventildichtfläche 25 ist
hierbei so ausgebildet, dass die äußeren Einspritzöffnungen 26 sowohl
gegen den Druckraum 12 als auch gegen den Zwischenraum 24 abgedichtet
werden. Zur Beendigung der Einspritzung wird das erste Steuerventil 55 erneut
betätigt,
und die Ventilaußennadel 16 gleitet
zurück
in ihre Schließstellung.
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Soll
durch sämtliche
Einspritzöffnungen 26, 28 Kraftstoff
eingespritzt werden, so wird zuerst das zweite Steuerventil 60 betätigt und
die Ventilinnennadel 18 öffnet in der oben beschriebenen
Art und Weise. In der Regel sind die Durchmesser von inneren Einspritzöffnungen 28 und äußeren Einspritzöffnungen 26 nicht
gleich, sodass die inneren Einspritzöffnungen 28 beispielsweise
einen kleineren Durch messer aufweisen als die äußeren Einspritzöffnungen 26.
Dies ist besonderes dann vorteilhaft, wenn für eine Voreinspritzung nur
sehr wenig Kraftstoff in den Brennraum gelangen soll. Je nach dem,
wann die Ventilaußennadel 16 öffnen soll,
wird das erste Steuerventil 55 fast gleichzeitig oder mit
einem gewissen zeitlichen Abstand zum zweiten Steuerventil 60 angesteuert
und die äußere Ablaufdrossel 44 mit der
Leckölleitung 65 verbunden.
Dadurch sinkt auch der Druck im äußeren Steuerraum 40 ab
und die Ventilaußennadel 16 öffnet in
der oben beschriebenen Art und Weise und folgt so der Ventilinnennadel 18. Zur
Beendigung der Einspritzung werden beide Steuerventile 55, 60 erneut
betätigt
und verschließen
die Verbindung zur Leckölleitung 65.
Durch den sich erneut aufbauenden Kraftstoffdruck im äußeren Steuerraum 40 und
im inneren Steuerraum 50 werden sowohl die Ventilinnennadel 18 als
auch die Ventilaußennadel 16 zurück in ihre
Schließstellungen
gedrückt.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils 3 dargestellt.
Der Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 3 selbst ist
hierbei identisch zu dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel,
so dass sich die Unterschiede auf die Ausgestaltung der Steuerventile
beschränken.
Es soll hier deshalb nur auf die Funktion des Steuerventils eingegangen
werden. Statt zweier Steuerventile 55, 60 wie
in dem Ausführungsbeispiel nach 1,
ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel nur
ein einzelnes Steuerventil 70 vorgesehen, das als 3/3-Wegeventil
ausgebildet ist. Das Steuerventil 70 weist einen Steuerventilraum 72 auf,
in den die innere Ablaufdrossel 43 und die äußere Ablaufdrossel 44 münden. Im
Ventilsteuerraum 72 ist ein Steuerventilelement 74 angeordnet,
das gegen die Kraft einer Rückstellfeder 79 im
Steuerventilraum 72 beweglich ist. Das Steuerventilelement 74 ist
mit einem Steuerkolben 75 verbunden, der bis in einen hydraulischen Kopplerraum 76 reicht.
Ebenfalls in den hydraulischen Kopplerraum 76 ragt ein
Druckkolben 78, der mit einem Piezoaktor 80 verbunden
ist dessen Länge variabel
ist, so dass der Druckkolben 78 je nach der Spannung, die
an den Piezoaktor 80 angelegt wird, mehr oder weniger weit
in den hydraulischen Kopplerraum 76 hineinragt. Der Steuerventilraum 72 ist darüber hinaus
mit einer Leckölleitung 77 verbindbar, die
in einen in der 2 nicht dargestellten Leckölraum mündet.
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Die
Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
ist wie folgt: Soll nur die Ventilinnennadel 18 geöffnet werden,
so wird der Piezoaktor 80 so bestromt, dass der Steuerkolben 75 das
Steuerventilelement 74 um den maximalen Hub h2 verschiebt.
Dadurch fährt
das Steuerventilelement 74 aus seiner ersten Schaltposition,
die in 2 dargestellt ist, in eine dritte Schaltposition,
das heißt
in Anlage an den gegenüberliegenden
Anschlag. Die innere Ablaufdrossel 43 wird dadurch mit
der Leckölleitung 77 verbunden,
während
die äußere Ablaufdrossel 44 verschlossen
bleibt. Somit fällt
nur der Druck im inneren Steuerraum 50 ab, so dass die
Ventilinnennadel 18 in der bereits beim ersten Ausführungsbeispiel
dargestellten Art und Weise öffnet
und die inneren Einspritzöffnungen 28 freigibt.
Zur Beendigung der Einspitzung fährt
der Piezoaktor den Druckkolben 78 wieder zurück seine
Ausgangsposition, so dass sich auch der Steuerkolben 75 vom
Steuerventilraum 72 wegbewegt und das Steuerventilelement 74 erneut
in die erste Schaltposition wechselt, in der Leckölleitung 77 verschlossen
wird.
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Soll
hingegen nur durch die äußere Einspritzöffnung 26 Kraftstoff
eingespritzt werden, so wird durch Betätigung des Piezoaktors 80 das
Steuerventilelement 74 in eine Mittelstellung gefahren,
bei der es nur den Hub h1 durchfährt. Dadurch
sinkt der Druck sowohl im inneren Steuerraum 50 als auch
im äußeren Steuerraum 40,
jedoch werden die entsprechenden Druckflächen zusammen mit den Durchflusswiderständen innerhalb
des Steuerventilraums 72 so ausgelegt, dass der Druck im
inneren Steuerraum 50 weiterhin ausreicht, die Ventilinnennadel 18 am
Ventilsitz 20 zu halten. Auf diese Weise öffnet nur die
Ventilaußennadel 16 und
gibt den entsprechenden äußeren Einspritzöffnungen 26 frei.
Anschließend
wird das Steuerventilelement 74 aus dieser zweiten Schaltposition
zurück
in die erste Schaltposition gefahren, wodurch sich die Steuerräume 40, 50 erneut
mit Kraftstoff befüllen
und die Ventilaußennadel 16 zurück in ihre
Schließstellung
fährt.
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Soll
Kraftstoff durch sämtliche
Einspritzöffnungen 26, 28 eingespritzt
werden, so wird das Steuerventilelement 74 zuerst in die
dritte Schaltposition gefahren, das heißt es durchfährt erst
den kompletten Hub h2. Der Druck im inneren
Steuerraum 50 sinkt dadurch wie oben beschrieben ab und
die Ventilinnennadel 18 beginnt ihre Öffnungshubbewegung. Anschließend wird
das Steuerventilelement 74 in eine Mittelstellung gefahren,
also in die zweite Schaltposition, sodass jetzt auch die äußere Ablaufdrossel 44 mit
der Leckölleitung 77 verbunden
wird. Da nach dem Abheben der Ventilinnennadel 18 vom Ventilsitz 20 die
komplette innere Ventildichtfläche 27 vom
Kraftstoffdruck im Zwischenraum 24 beaufschlagt wird, verbleibt
die Ventilinnennadel 18 in ihrer Öffnungsstellung auch dann,
wenn durch den abfallenden Druck im äußeren Steuerraum 40 ein
Teil der Öffnungskraft
wegfällt,
da die entsprechende hydraulische Kraft auf die Druckfläche 23 kleiner
wird. Durch den abfallenden Druck im äußeren Steuerraum 40 setzt
sich nun auch die Ventilaußennadel 16 in
Bewegung, so dass jetzt Kraftstoff durch sämtliche Einspritzöffnungen 26, 28 eingespritzt
wird. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Steuerventilelement 74 erneut
in die erste Schaltposition gefahren, in der die Leckölleitung 77 verschlossen
wird und die Steuerräume 40, 50 erneut
mit Kraftstoffhochdruck befüllt werden.
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Statt
des Piezoaktors 80, der über einen hydraulischen Kopplerraum 76 auf
das Steuerventilelement 74 einwirkt, kann es auch vorgesehen
sein, das Steuerventilelement 74 in anderer Art und Weise
zu bewegen, beispielsweise indem ein Piezoaktor 80 direkt
auf das Steuerventilelement 74 einwirkt. Auch eine Kopplung
des Piezoaktors 80 mit dem Steuerventilelement 74 über einen
mechanischen Koppler, beispielsweise einen Kipphebel, ist denkbar
und kann je nach herrschenden Kräften
und gewünschten
Schaltzeiten vorteilhaft sein. Zur Steuerung kann auch ein 3-stufig
schaltendes Magnetventil verwendet werden.