Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Abstract

 Kraftstoffeinspritzventil mit einem Gehäuse (2), in dem eine Ventilinnennadel (22) und eine die Ventilinnennadel (22) umgebende Ventilaußennadel (20) angeordnet sind. Die Ventilnadeln (20; 22) wirken mit einem Ventilsitz (12) zusammen und steuern durch ihre Längsbewegung die Öffnung jeweils wenigstens einer Einspritzöffnung (14; 16). Ein Ventilkolben (30) wirkt dem Ventilsitz (12) abgewandt auf die Ventilinnennadel (22) und es ist ein erster Steuerraum (34) und ein zweiter Steuerraum (35) vorhanden, die beide im Gehäuse (2) ausgebildet und mit Kraftstoff befüllbar sind, wobei der Druck im ersten Steuerraum (34) eine von der Ventilinnennadel (22) weggerichtete Kraft auf den Ventilkolben (30) erzeugt und der Druck im zweiten Steuerraum (35) eine auf die Ventilinnennadel (22) zu gerichtete Kraft. Der erste Steuerraum (34) und der zweite Steuerraum (35) sind über eine Drossel (40) hydraulisch miteinander verbunden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, bei dem es sich um eine sogenannte Koaxial-Vario-Düse handelt. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 102 05 970 A1 bekannt und umfasst eine Ventilaußennadel, die als Hohlnadel ausgeführt ist. In der Ventilaußennadel ist eine Ventilinnennadel angeordnet, wobei beide Ventilnadeln längsverschiebbar im Gehäuse angeordnet sind. Die Ventilnadeln wirken mit einem Ventilsitz zusammen und steuern die Öffnung jeweils wenigstens einer Einspritzöffnung, über die Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Hebt nur die Ventilaußennadel vom Ventilsitz ab, so strömt Kraftstoff nur durch die Einspritzöffnungen, die von der Ventilaußennadel gesteuert werden. Wenn hingegen sowohl die Ventilaußennadel als auch die Ventilinnennadel vom Ventilsitz abheben, so strömt der Kraftstoff aus einem Druckraum zu sämtlichen Einspritzöffnungen und wird durch einen größeren Querschnitt in den Brennraum eingespritzt. Dieser Vario-Effekt kann ausgenutzt werden, um einen unterschiedlichen Einspritzquerschnitt bei verschiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine zur Verfügung zu haben. Dadurch lässt sich die Einspritzung besser dosieren, was einen geringeren Kraftstoffverbrauch ermöglicht und weniger Schadstoffemissionen erzeugt.

[0002] Bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil erfolgt die Steuerung über ein 3/3-Wegeventil, bei dem die beiden Steuerräume, die die Ventilaußennadel bzw. die Ventilinnennadel beaufschlagen, mit einem Leckölraum oder mit einem Hochdruckspeicher verbunden werden können, wodurch sich der Druck in den Steuerräumen einstellen lässt. Zusammen mit dem Gegendruck aus dem Druckraum, in dem der Kraftstoff unter hohem Druck vorgehalten wird und der die Ventilaußennadel umgibt, lässt sich die Längsbewegung der Ventilnadeln steuern und damit das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen.

[0003] Die Steuerung über ein 3/3-Wegeventil ist jedoch technisch aufwendig und entsprechend teuer und fehleranfällig, und so liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die beiden Ventilnadeln in einfacher und zuverlässiger Weise mittels eines einzigen, einfach gebauten Ventils zu steuern.

Vorteile der Erfindung

[0004] Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Aufgabe der Erfindung mit einfachen Mitteln in technisch vorteilhafter Weise gelöst wird. Hierzu sind an der Ventilinnennadel bzw. an einem Ventilkolben, der auf die Ventilinnennadel wirkt, zwei Steuerräume vorgesehen, die miteinander hydraulisch verbunden sind. Einer der Steuerräume ist mit einem Steuerventil verbunden, das gleichzeitig einen Steuerraum zur Erzeugung einer Schließkraft auf die Ventilaußennadel ansteuert. Dadurch lässt sich mittels eines einzigen Ventils sowohl die Ventilaußennadel als auch die Ventilinnennadel ansteuern, so dass entweder nur die Ventilaußennadel geöffnet wird oder beide Ventilnadeln bewegt werden.

[0005] Durch die Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung möglich. In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung umgibt sowohl der erste Steuerraum als auch der zweite Steuerraum den Ventilkolben. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn am Ventilkolben ein Absatz ausgebildet ist, dessen gegenüberliegende Seiten jeweils einen der Steuerräume begrenzen. Hierdurch ist eine sehr kompakte Bauweise des Ventilkolbens möglich und damit des gesamten Kraftstoffeinspritzventils. In vorteilhafterweise kann in diesem Fall die Drossel im Absatz des Ventilkolbens ausgebildet werden. Für eine optimale Steuerung ist es hier besonders vorteilhaft, wenn die vom Kraftstoff beaufschlagt Fläche des Steuerkolbens im ersten und zweiten Steuerraum gleich ist, so dass bei gleichem Druck im ersten und zweiten Steuerraum die resultierende Kraft auf den Ventilkolben verschwindet.

[0006] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ventilkolben einstückig mit der Ventilinnennadel ausgebildet. Hierdurch lässt sich die Ventilinnennadel unabhängig von einer anfänglichen hydraulischen Öffnungskraft in Längsrichtung bewegen, was eine exaktere Steuerbarkeit des Öffnungsvorgangs bedeutet.

[0007] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Ventilkolben von einer Schließfeder in Richtung der Ventilinnennadel beaufschlagt. Durch diese Schließfeder ist sichergestellt, dass der Ventilkolben die Ventilinnennadel in ihrer Schließstellung hält, wenn eine Bewegung der Ventilinnennadel nicht gewünscht ist.

[0008] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Ventilinnennadel eine Druckschulter ausgebildet, die vom Kraftstoff eines Druckraums beaufschlagt wird, wobei der Kraftstoffdruck nur dann auf die Ventilinnennadel wirkt, wenn die Ventilaußennadel vom Ventilsitz abhebt. Durch die Druckschulter wirkt auf die Ventilinnennadel eine Öffnungskraft, sobald die Ventilaußennadel vom Ventilsitz abgehoben hat. Um eine Steuerbarkeit durch die Steuerräume sicherzustellen, sollte hier die Schließfeder, die auf den Ventilkolben und damit auf die Ventilinnennadel wirkt, so ausgelegt sein, dass deren Schließkraft stets höher als die hydraulische Kraft auf die Druckschulter ist.

[0009] Weitere Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibungsunterzeichnung entnehmbar.

Zeichnung

[0010] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt

Figur 1

eine schematische Darstellung des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems, wobei das Kraftstoffeinspritzventil schematisch und zum Teil längsgeschnitten dargestellt ist,

Figur 2

eine Vergrößerung im Bereich des Ventilsitzes von Figur 1 und

Figur 3

den zeitlichen Verlauf einer Reihe von Größen bei der Kraftstoffeinspritzung, wie dem Nadelhub und dem Druck in den Steuerräumen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0011] In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt, wobei auch die sonstigen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems teilweise schematisch dargestellt sind. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das u. a. einen Ventilkörper 3 umfasst. Im Ventilkörper 3 ist eine Bohrung 4 ausgebildet, die an ihrem brennraumseitigen Ende von einem konischen Ventilsitz 12 begrenzt wird. Im konischen Ventilsitz 12 sind äußere Einspritzöffhungen 14 und innere Einspritzöffnungen 16 ausgebildet, die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils 1 in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden. In der Bohrung 4 ist eine Ventilaußennadel 20 längsverschiebbar angeordnet, die in einem brennraumabgewandten Abschnitt in der Bohrung 4 dichtend geführt ist. Die Ventilaußennadel 20 wird hierbei von einer äußeren Schließfeder 24 in Richtung des Ventilsitzes 12 beaufschlagt, sodass sie mit einer äußeren Ventildichtfläche 17 gegen den Ventilsitz 12 gedrückt wird. Figur 2 zeigt hierzu eine Vergrößerung im Bereich des Ventilsitzes 12 von Figur 1. Die Ventilaußennadel 20 ist als Hohlnadel ausgeführt, in deren Mitte eine Ventilinnennadel 22 angeordnet ist, die bezüglich der Ventilaußennadel 20 ebenfalls längsverschiebbar ist. Die Ventilinnennadel 22 weist eine innere Ventildichtfläche 19 auf, mit der sie mit dem Ventilsitz 12 zusammenwirkt. Die Ventilinnennadel 22 deckt hierbei bei Anlage am Ventilsitz 12 die inneren Einspritzöffnungen 16 ab, während die Ventilaußennadel 20 die äußeren Einspritzöffnungen 14 abdeckt.

[0012] Die Ventilaußennadel 20 wird in ihrem unteren Abschnitt, der dem Ventilsitz 12 zugewandt ist, von einem Druckraum 10 umgeben, der etwa in der Mitte der Ventilaußennadel 20 eine radiale Erweiterung aufweist. In die radiale Erweiterung des Druckraums 10 mündet eine Zulaufleitung 11, die den Druckraum 10 mit einem Hochdruckspeicher 5 verbindet, der außerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 1 angeordnet ist. Im Hochdruckspeicher 5 wird Kraftstoff unter hohem, vorgegebenen Druck vorgehalten, der dann über die Einspritzöffnungen 14,16 in den Brennraum eingespritzt wird. Die äußere Ventildichtfläche 17 ist so ausgebildet, wie es auch in Figur 2 deutlich wird, dass die äußeren Einspritzöffnungen 14 gegen den Druckraum 10 abgedichtet sind, wenn die Ventilaußennadel 20 auf dem Ventilsitz 12 aufliegt. Die Ventilaußennadel 20 weist eine äußere Druckschulter 9 auf, durch die eine hydraulische Öffnungskraft auf die Ventilaußennadel 20 ausgeübt wird, die vom Ventilsitz 12 weggerichtet ist. Ebenso weist die Ventilinnennadel 22 eine Druckschulter 18 auf, durch die bei Druckbeaufschlagung eine Öffnungskraft auf die Ventilinnennadel 22 wirkt.

[0013] Im Gehäuse 2 ist darüber hinaus eine Steuerhülse 25 angeordnet, die koaxial zur Ventilaußennadel 20 angeordnet ist. Die Steuerhülse 25 ist ebenfalls beweglich und begrenzt mit ihrer der Ventilaußennadel 20 abgewandten Stirnseite einen äußeren Steuerraum 27, der über eine vierte Leitung 56 mit dem Hochdruckspeicher 5 verbunden ist, wobei in der vierten Leitung 56 eine vierte Drossel 48 angeordnet ist. Die vierte Drossel 48 dient dazu, den Kraftstofffluss durch die vierte Leitung 56 zu begrenzen. Im Gehäuse 2 ist darüber hinaus ein Ventilkolben 30 angeordnet, der koaxial zur Ventilinnennadel 22 angeordnet ist. Der Ventilkolben 30 wird in seinem mittleren Abschnitt dichtend in Gehäuse 2 geführt und liegt mit seiner der Ventilinnennadel 22 zugewandten Stirnseite auf der Ventilinnennadel 22 auf. Der Ventilkolben 30 ist ebenfalls längsverschiebbar und begrenzt mit seiner Stirnseite, die der Ventilinnennadel 22 abgewandt ist, einen Federraum 37, in dem eine Schließfeder 38 unter Druckvorspannung angeordnet ist, die den Ventilkolben 30 beaufschlagt. Der Federraum 37 ist hierbei über eine sechste Leitung 58 mit einem Leckölraum 7 verbunden, der Teil des Kraftstoffeinspritzsystems ist und in dem stets ein niedriger Kraftstoffdruck herrscht, vorzugsweise Umgebungsdruck.

[0014] Am Ventilkolben 30 ist ein Absatz 32 ausgebildet, der mit seiner ventilsitzzugewandten Seite einen ersten Steuerraum 34 und mit seiner ventilsitzabgewandten Seite einen zweiten Steuerraum 35 begrenzt. Der erste Steuerraum 34 ist hierbei über eine erste Leitung 50 mit einem Kolbenraum 59 verbunden, wobei in der ersten Leitung 50 eine erste Drossel 42 angeordnet ist, die den Durchfluss der ersten Leitung 50 begrenzt. Der zweite Steuerraum 35 ist über eine zweite Leitung 52, in der eine zweite Drossel 44 ausgebildet ist, mit dem Leckölraum 7 verbunden. Darüber hinaus ist im Absatz 32 eine Drossel 40 ausgebildet, über die der erste Steuerraum 34 und der zweite Steuerraum 35 direkt miteinander verbunden sind. Durch die Bewegung des Ventilkolbens 30 und damit auch des Absatzes 32 vom Ventilsitz 12 weg vergrößert sich das Volumen des ersten Steuerraums 34, während sich das Volumen des zweiten Steuerraums 35 verkleinert. Bei der entgegengesetzten Bewegung des Ventilkolbens 30 kehren sich die Verhältnisse entsprechend um. Über entsprechend dichtende Führungen des Ventilkolbens 30 ist sichergestellt, dass sowohl der erste Steuerraum 34 als auch der zweite Steuerraum 35 bis auf die erste Leitung 50 bzw. die zweite Leitung 52 gegen die sonstigen Komponenten des Kraftstoffeinspritzventils 1 abgedichtet sind.

[0015] Zur Regelung des Drucks im ersten Steuerraum 34, im zweiten Steuerraum 35 und im äußeren Steuerraum 27 dient ein Steuerkolben 60, der im Kolbenraum 59 angeordnet ist. Der Steuerkolben 60 begrenzt mit seiner Stirnseite einen Steuerdruckraum 62, der über eine vierte Drossel 49 mit dem Steuerventil 70 verbunden ist. Der Steuerdruckraum 62 ist mit einem Steuerventil 70 verbunden, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet und über eine Ablaufleitung 72 mit dem Leckölraum 7 verbunden ist. Das Steuerventil 70 arbeitet hierbei so, dass in der ersten Schaltstellung, die in Figur 1 dargestellt ist, die Verbindung des Steuerdruckraums 62 mit dem Leckölraum 7 unterbrochen ist, während in der zweiten Schaltstellung diese Verbindung geöffnet wird. Der Steuerkolben 60 ist längsbeweglich zwischen zwei Schaltpositionen, wobei er in der ersten Schaltposition dem Steuerdruckraum 62 abgewandt an der Wand des Kolbenraums 59 anliegt und hierdurch die erste Leitung 50 verschließt. In der zweiten Schaltstellung des Steuerkolbens 60 liegt dieser an einem zweiten Anschlag an und gibt dadurch die erste Leitung 50 frei, wodurch eine Verbindung zwischen der ersten Leitung 50 und einer fünften Leitung 57 entsteht, über die der Kolbenraum 59 mit dem Hochdruckspeicher 5 verbunden ist.

[0016] Die Arbeitsweise des Kraftstoffeinspritzventils richtet sich nach der gewünschten Art der Einspritzung. Zuerst soll die Funktionsweise beschrieben werden, bei der Kraftstoff nur über die äußeren Einspritzöffnungen 14 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird:

[0017] Zu Beginn des Einspritzzyklus befmdet sich der Steuerkolben 60 in seiner ersten Position, in der er die erste Leitung 50 verschließt. Dies wird erreicht, indem das Steuerventil 70 in seine erste Schaltposition fährt, die in Figur 1 dargestellt ist und in der der Steuerdruckraum 62 von der Ablaufleitung 72 getrennt ist. Der Steuerdruckraum 62 ist über eine dritte Leitung 54, in der sich eine dritte Drossel 46 befindet, mit dem äußeren Steuerraum 27 verbunden, in dem, bedingt durch die vierte Leitung 56, der Druck des Hochdruckspeichers 5 herrscht. Durch den Druck im Steuerdruckraum 62 wird der Steuerkolben 60 in die dem Ventilkörper 3 zugewandte Position gedrückt, wo er die erste Leitung 50 verschließt. Im ersten Steuerraum 34 und im zweiten Steuerraum 35 herrscht der Druck des Leckölraums 7, da der zweite Steuerraum 35 über die zweite Leitung 52 und, wegen der Drossel 40, auch der erste Steuerraum 34 mit dem Leckölraum 7 verbunden sind. Zur Einspritzung wird das Steuerventil 70 in seine zweite Schaltposition gefahren, sodass sich der Druck im Steuerdruckraum 62 erniedrigt. Dadurch fährt der Steuerkolben 60 in seine zweite Position und gibt die erste Leitung 50 frei, die dadurch über die fünfte Leitung 57 mit dem Hochdruckspeicher 5 verbunden wird. Der Kraftstoff druck im Hochdruckspeicher 5 setzt sich so über die erste Leitung 50 in den ersten Steuerraum 34 fort, wo der Druck stark ansteigt, während er im zweiten Steuerraum 35 noch relativ niedrig bleibt, da ein Druckausgleich über die Drossel 40 nur mit einer gewissen Zeitverzögerung geschieht. Dadurch ergibt sich eine resultierende Kraft auf den Absatz 32 und damit auf den Ventilkolben 30, sodass sich dieser von der Ventilinnennadel 22 wegbewegt, bis sich durch die Drossel 40 der Druck im ersten Steuerraum 34 und im zweiten Steuerraum 35 angleicht. Der Ventilkolben 30 wird dann durch die Schließfeder 38 zurück in die Stellung gefahren, bei der er auf der Ventilinnennadel 22 aufliegt.

[0018] Durch das geöffnete Steuerventil 70 und den erniedrigten Druck im Steuerdruckraum 62 sinkt auch der Druck im äußeren Steuerraum 27 ab, da der äußere Steuerraum 27 über die dritte Leitung 54 mit dem Steuerdruckraum 62 verbunden ist. Die dritte Drossel 46 ist hierbei so ausgelegt, dass sie einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als die vierte Drossel 48, sodass mehr Kraftstoff aus dem äußeren Steuerraum 27 abfließt, als über die vierte Leitung 56 nachfließen kann. Durch den abnehmenden Druck im äußeren Steuerraum 27 erniedrigt sich die Schließkraft auf die Ventilaußennadel 20 und zwar soweit, bis der hydraulische Druck auf die äußere Druckschulter 9 der Ventilaußennadel 20 ausreicht, die Ventilaußennadel 20 zusammen mit der Steuerhülse 25 zu bewegen, sodass die äußeren Einspritzöffnungen 14 freigegeben werden. Der Kraftstoff im Druckraum 10 wird dann unter hohem Druck über die äußeren Einspritzöffnungen 14 in den Brennraum eingespritzt. Die Schließfeder 38 und die Steuerräume 34, 35 sind dabei so ausgelegt, dass der Ventilkolben 30 wieder auf der Ventilinnennadel 22 auf liegt, ehe die Ventilaußennadel 20 vom Ventilsitz 12 abhebt. Da die Ventilinnennadel 22 in dem Ausführungsbeispiel, wie es in Figur 1 dargestellt ist, eine Druckschulter 18 aufweist, ergibt sich nach dem Abheben der Ventilaußennadel 20 vom Ventilsitz 12 eine resultierende Öffnungskraft auf die Ventilinnennadel 22. Die Schließfeder 38 sorgt jedoch dafür, dass eine entsprechende Schließkraft auf den Ventilkolben 30 ausgeübt wird, die die Ventilinnennadel 22 in ihrer Schließstellung hält. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Steuerventil 70 erneut betätigt, sodass der Steuerventilraum 62 von der Ablaufleitung 72 getrennt wird. Hierdurch erhöht sich der Kraftstoffdruck im Steuerdruckraum 62 und damit auch im äußeren Steuerraum 27, was schließlich dazu führt, dass die Steuerhülse 25 die Ventilaußennadel 20 zurück in ihre Schließstellung drückt.

[0019] Figur 3a zeigt den zeitlichen Verlauf der wichtigsten Größen: Von oben nach unten ist im ersten Diagramm der Strom I aufgetragen, mit dem das Steuerventil 70 angesteuert wird, im zweiten Diagramm der Hub h_a der Ventilaußennadel 20, im dritten Diagramm der Druck p₁ im ersten Steuerraum 34 und der Druck p₂ im zweiten Steuerraum 35 und im vierten Diagramm der Hub hi der Ventilinnennadel 22. Der Strom I setzt zu einem Zeitpunkt ein und ist anfänglich etwas erhöht, um ein schnelles Schalten des Steuerventils 70 zu ermöglichen. Anschließend wird der Strom etwas erniedrigt und konstant gehalten, um das Steuerventil 70 offenzuhalten. Wie oben beschrieben nimmt der Druck p1 im ersten Steuerraum 34 sehr rasch zu, während der Druck p₂ im zweiten Steuerraum 35 erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung ansteigt. Nachdem sich der Druck p1 im ersten Steuerraum 34 und der Druck p₂ im zweiten Steuerraum 35 einander angenähert haben, öffnet sich die Ventilaußennadel 20 und die Einspritzung erfolgt in der oben beschriebenen Weise. Die Bewegung der Ventilaußennadel 20 ist im zweiten Diagramm durch die ansteigenden Wert von h_a zu sehen. Die Ventilinnennadel 22 bleibt in ihrer Schließstellung, oder macht ebenfalls eine kleine Hubbewegung, die vor der Bewegung der Ventilaußennadel 20 geschieht. Dies ist dann der Fall, wenn entgegen der obigen Schilderung der Ventilkolben 30 und die Ventilinnennadel 22 einstückig ausgebildet bzw. fest miteinander verbunden sind. Diese kurze Öffnungsbewegung der Ventilinnennadel 22 bewirkt jedoch keine Einspritzung von Kraftstoff, da die Ventilaußennadel 20 den Druckraum 10 gegen die Ventilinnennadel 22 abdichtet. Nach Beendigung der Bestromung des Steuerventils 70 steigt der Druck im äußeren Steuerraum 27 erneut an und drückt die Ventilaußennadel 20 zurück in ihre Schließstellung. Der Druck in den Steuerräumen 34, 35 sinkt hingegen wieder ab, was jedoch keine Bewegung des Ventilkolbens 30 bewirkt.

[0020] Soll sowohl durch die äußeren Einspritzöffnungen 14 als auch durch die inneren Einspritzöffnungen 16 Kraftstoff eingespritzt werden, so erfolgt die Ansteuerung in folgender Weise: Der Beginn der Einspritzung ist wie oben bereits beschrieben, sodass die Ventilaußennadel 20 ihre Öffnungshubbewegung beginnt. Dies ist in Figur 3b dargestellt, wo die Bestromung des Steuerventils 70 einsetzt und zu dem bekannten Druckanstieg im ersten Steuerraum 34 und im zweiten Steuerraum 35 fährt. Die Öffnung der Ventilaußennadel 20 beginnt und die Einspritzung durch die äußeren Einspritzöffnungen 14 findet statt. Um die Ventilinnennadel 22 zusätzlich zu öffnen, wird die Bestromung des Steuerventils 70 kurzzeitig unterbrochen, sodass dieses für eine kurze Zeit die Ablaufleitung 72 schließt. Dadurch sinkt der Druck im ersten Steuerraum 34 und im zweiten Steuerraum 35 ab und ebenso setzt sich die Ventilaußennadel 20 in Richtung des Ventilsitzes 12 in Bewegung. Das Steuerventil 70 wird jetzt jedoch erneut bestromt, ehe die Ventilaußennadel 20 auf dem Ventilsitz 12 aufsetzt. Der Druck im ersten Steuerraum 34 steigt dadurch wieder an und zwar, wie schon zuvor, rascher als im zweiten Steuerraum 35, sodass sich eine Druckdifferenz Δp zwischen dem ersten Steuerraum 34 und dem zweiten Steuerraum 35 einstellt. Durch die Kraft auf die Druckschulter 18 bewegt sich die Ventilinnennadel 22 vom Ventilsitz 12 weg, so dass die inneren Einspritzöffnungen 16 geöffnet werden. Da jetzt auch die innere Ventildichtfläche 19 vom Kraftstoffdruck beaufschlagt ist, wird sie durch den Kraftstoffdruck in ihrer Öffnungsstellung gehalten,. Beide Ventilnadeln 20, 22 bleiben so lange in ihrer Öffnungsstellung, bis das Steuerventil 70 erneut betätigt wird. Der sich erhöhende Druck im äußeren Steuerraum 27 zwingt dann die Ventilaußennadel 20 zurück in ihre Schließstellung, wobei die Steuerhülse 25 bei ihrer Bewegung auf den Ventilsitz 12 zu die Ventilinnennadel 22 mitnimmt, sodass beide Ventilnadeln 20, 22 gleichzeitig in ihrer Schließstellung ankommen. Die Einspritzung erfolgt in diesem Fall über sämtliche Einspritzöffnungen 14,16, sodass im gleichen Zeitabschnitt wesentlich mehr Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann.

[0021] Der genaue Zeitpunkt, zu der die Ventilinnennadel 22 öffnet, lässt sich in engen Grenzen variieren, was eine bessere Anpassung an bestimmte Betriebspunkte möglich macht und damit eine Erniedrigung der Schadstoffemissionen. Wenn der Zeitpunkt, zu dem die Ventilinnennadel 22 öffnet, möglichst früh gewählt wird, kann die Einspritzdauer bei Volllast verkürzt werden, so dass sich mehr Kraftstoff in der gleichen Zeit in den Brennraum einbringen lässt.

[0022] Wie schon erwähnt kann es vorgesehen sein, dass der Ventilkolben 30 und die Ventilinnennadel 22 einstückig ausgebildet oder fest miteinander verbunden sind. In diesem Fall kann die Druckschulter 18 an der Ventilinnennadel 22 entfallen, so dass die Ventilinnennadel 22 zylindrisch mit konstantem Außendurchmesser ausgebildet ist, bis sie in die innere Ventildichtfläche 19 übergeht. Da der Ventilkolben 30 durch die Druckdifferenz zwischen dem ersten Steuerraum 34 und dem zweiten Steuerraum 35 die Ventilinnennadel 22 vom Ventilsitz 12 abhebt, wird die Ventilinnennadel 22 dann durch die Beaufschlagung der inneren Ventildichtfläche 19 in ihrer Öffnungsstellung gehalten. Die Öffnungsbewegung der Ventilinnennadel 22 zusammen mit dem Ventilkolben 30 wird auch dann durch die Anlage an der Steuerhülse 25 begrenzt, wenn die Ventilaußennadel 20 in ihrer Schließstellung ist, also am Ventilsitz 12 aufliegt. Die Schließfeder 38 kann in diesem Fall schwächer ausgelegt werden, da sie keine Gegenkraft zu der hydraulischen Beaufschlagung einer Druckschulter aufbringen muss.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (2), in dem eine Ventilinnennadel (22) und eine die Ventilinnennadel (22) umgebende Ventilaußennadel (20) angeordnet sind, welche mit einem Ventilsitz (12) zusammenwirken und welche durch ihre Längsbewegung die Öffnung jeweils wenigstens einer Einspritzöffnung (14; 16) steuern, und mit einem Ventilkolben (30), der dem Ventilsitz (12) abgewandt auf die Ventilinnennadel (22) wirkt, und mit einem ersten Steuerraum (34) und einem zweiten Steuerraum (35), die beide im Gehäuse (2) ausgebildet und mit Kraftstoffbefüllbar sind, wobei der Druck im ersten Steuerraum (34) eine von der Ventilinnennadel (22) weggerichtete Kraft auf den Ventilkolben (30) erzeugt und der Druck im zweiten Steuerraum (35) eine auf die Ventilinnennadel (22) zu gerichtete Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (34) und der zweite Steuerraum (35) über eine Drossel (40) hydraulisch miteinander verbunden sind.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Steuerraum (34) als auch der zweite Steuerraum (35) den Ventilkolben (30) umgeben.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilkolben (30) ein Absatz (32) ausgebildet ist, dessen eine Seite den ersten Steuerraum (34) und dessen andere Seite den zweiten Steuerraum (35) begrenzt.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (40) im Absatz (32) des Ventilkolbens (30) ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kraftstoff des ersten Steuerraums (34) beaufschlagte Fläche des Absatzes (32) gleich groß ist wie die vom Kraftstoff des zweiten Steuerraums (35) beaufschlagte Fläche des Absatzes (32).

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (30) einstückig mit der Ventilinnennadel (22) ausgebildet ist.

7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (30) von einer Schließfeder in Richtung der Ventilinnennadel (22) beaufschlagt wird.

8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) ein die Ventilaußennadel (20) umgebender Druckraum (10) ausgebildet ist, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist.

9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilinnennadel (22) eine Druckschulter (18) aufweist, die vom Kraftstoff des Druckraums (10) beaufschlagt wird, wenn die Ventilaußennadel (20) vom Ventilsitz (12) abhebt.

10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Ventilkolben (30) eine Schließfeder (38) in Richtung des Ventilsitzes (12) wirkt, wobei die Federkraft stets größer ist als die hydraulische Kraft auf die Druckschulter (18) der Ventilinnennadel (22).

Zeichnung