DE102004014198B3 - Servo valve and injector - Google Patents

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Hellmut Freudenberg
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Abstract

Ein Einspritzventil hat einen Ventilantrieb, ein Servoventil, eine erste Düsennadel und eine zweite Düsennadel. die erste Düsennadel gibt mindestens eine erste Einspritzdüse in ihrer Offenposition frei. In ihrer Schließposition unterbindet sie den Fluidfluss durch die erste Einspritzdüse. Die zweite Düsennadel gibt den Fluidfluss durch mindestens eine zweite Einspritzdüse in ihrer Offenposition frei und verhindert den Fluidfluss durch die mindestens zweite Einspritzdüse in ihrer Schließposition. Die Position der ersten und zweiten Düsennadel ist mittels des Servoventils steuerbar. Das Servoventil hat einen Ventilkörper (16), der eine Ausnehmung (38) hat und einen Sitz (41), der in einem Bereich der Ausnehmung (38) ausgebildet ist. Ferner ist ein äußerer Kolben (40) vorgesehen, der in die Ausnehmung (38) des Ventilkörpers (16) eingebracht ist und der einen kegelförmigen Absatz (42) hat, der mit dem Sitz (41) des Ventilkörpers (16) so zusammenwirkt, dass er in der Schließposition des äußeren Kolbens (40) an dem Sitz (41) des Ventilkörpers (16) dichtend anliegt und der eine Ausnehmung (44) hat, in deren Bereich ein Sitz (46) des äußeren Kolbens (40) ausgebildet ist. DOLLAR A Ein innerer Kolben (48) ist in die Ausnehmung (44) des äußeren Kolbens (40) eingebracht und hat einen kegelförmigen Absatz (50), der mit dem Sitz (46) des äußeren Kolbens (40) so zusammenwirkt, dass er in der Schließposition des inneren Kolbens (48) an dem Sitz (46) des äußeren Kolbens (40) dichtend anliegt. ...An injection valve has a valve drive, a servo valve, a first nozzle needle and a second nozzle needle. the first nozzle needle releases at least one first injection nozzle in its open position. In its closed position, it prevents the fluid flow through the first injection nozzle. The second nozzle needle releases the fluid flow through at least one second injection nozzle in its open position and prevents the fluid flow through the at least second injection nozzle in its closed position. The position of the first and second nozzle needle is controllable by means of the servo valve. The servo valve has a valve body (16) having a recess (38) and a seat (41) which is formed in a region of the recess (38). Furthermore, an outer piston (40) is provided, which is introduced into the recess (38) of the valve body (16) and which has a conical shoulder (42) which cooperates with the seat (41) of the valve body (16) it in the closed position of the outer piston (40) sealingly against the seat (41) of the valve body (16) and having a recess (44), in the region of a seat (46) of the outer piston (40) is formed. DOLLAR A An inner piston (48) is inserted in the recess (44) of the outer piston (40) and has a conical shoulder (50) which cooperates with the seat (46) of the outer piston (40) the closing position of the inner piston (48) sealingly abuts against the seat (46) of the outer piston (40). ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Servoventil und ein Einspritzventil mit einem Servoventil.The The invention relates to a servo valve and an injection valve with a Servo valve.

Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die die Schadstoff-Emissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoff-Emissionen zu senken. Ein anderer Ansatzpunkt ist die von der Brennkraftmaschine erzeugten Emissionen mittels von Abgasnachbehandlungssystemen in unschädliche Stoffe umzuwandeln. Die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Um eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung zu erreichen, wird Kraftstoff zunehmend unter sehr hohem Druck zugemessen. Im Falle von Diesel-Brennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke bis zu 2.000 bar.always Stricter legal regulations regarding permissible pollutant emissions of internal combustion engines, which are arranged in motor vehicles, make it necessary to carry out various measures that pollutant emissions are lowered. A starting point here is the pollutant emissions generated by the internal combustion engine to lower. Another starting point is that of the internal combustion engine emissions generated by exhaust aftertreatment systems in harmless Transform substances. The formation of soot is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective Cylinder of the internal combustion engine. To a correspondingly improved To achieve mixture preparation, fuel is increasingly under metered very high pressure. In the case of diesel internal combustion engines amount to the fuel pressures up to 2,000 bar.

Ferner sind sogenannte Registerdüsen-Einspritzventile bekannt geworden mit zwei Einspritzdüsen-Kreisen und diesen zugeordneten ersten und zweiten Düsennadeln, mittels derer ein stufenweises Öffnen bzw. Schließen der einzelnen Einspritzdüsen-Kreise möglich ist. So ist aus der EP 0 978 649 A2 ein derartiges Ventil bekannt. Das Ventil hat ein Gehäuse, in dem ein als Piezo-Aktuator ausgebildeter Ventilantrieb und ein Düsenkörper angeordnet sind. Der Düsenkörper hat eine erste Reihe von Einspritzlöchern und axial beabstandet dazu eine zweite Reihe von Einspritzlöchern. In einer Ausnehmung des Düsenkör pers ist eine Düsennadel geführt, die in ihrer Schließposition den Kraftstofffluss sowohl durch die erste als auch die zweite Reihe von Einspritzlöchern unterbindet und in ihrer Offenposition zumindest den Kraftstofffluss durch die erste Reihe von Einspritzlöchern freigibt.Furthermore, what are known as register nozzle injection valves have become known with two injection nozzle circuits and associated first and second nozzle needles, by means of which a stepwise opening or closing of the individual injection nozzle circuits is possible. So is out of the EP 0 978 649 A2 such a valve known. The valve has a housing in which a designed as a piezo actuator valve drive and a nozzle body are arranged. The nozzle body has a first series of injection holes and axially spaced therefrom a second series of injection holes. In a recess of Düsenkör pers a nozzle needle is guided, which in its closed position prevents the flow of fuel through both the first and the second series of injection holes and releases at least the fuel flow through the first series of injection holes in its open position.

Die Düsennadel wirkt über einen Mitnehmermechanismus auf einen Einsatzkörper ein, der eine innere Düsennadel bildet. Die innere Düsennadel verhindert in ihrer Schließposition einen Kraftstofffluss durch die zweite Reihe von Einspritzlöchern und gibt den sonstigen Positionen den Kraftstofffluss durch die zweite Reihe von Einspritzlöchern frei. Der Piezo-Aktuator wirkt über ein Servoventil auf die Düsennadel ein. Das Servoventil umfasst eine Ablaufbohrung, eine Ventilstange, ein Schließglied, eine Steuerkammer und einen Leckageraum. Durch ein entsprechend gesteuertes Ausdehnen des Piezo-Aktuators wird über die Schließstange das Schließglied von seinem Dichtsitz weggedrückt. Dies hat zur Folge, dass Kraftstoff aus der Steuerkammer abfließt. Durch das damit verbundene Sinken des Drucks in der Steuerkammer öffnet oder bewegt sich die Düsennadel von ihrer Schließposition hin zu ihrer Offenposition. Dies hat zur Folge, dass sie zunächst die erste Reihe von Einspritzlöchern freigibt und mit sinkendem Druck in der Steuerkammer dann über den Mitnehmermechanismus die innere Düsennadel von ihrer Schließposition hin in ihre Offenposition bewegt wird und somit auch die zweite Reihe der Einspritzlöcher freigegeben wird. Die erste Reihe der Einspritzlöcher ist so ausgebildet, dass ihr Querschnitt deutlich geringer ist als der Querschnitt der Einspritzlöcher der zweiten Reihe. Dies hat zur Folge, dass der Kraftstoff, der durch die erste Reihe von Einspritzlöchern in den Brennraum der Brennkraftmaschine zugemessen wird, deutlich feiner zerstäubt wird. Dies ist insbesondere im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine von Vorteil, in dem eine geringere Kraftstoffmenge eingespritzt wird und durch den geringeren Durchmesser der Einspritzlöcher dann kleinere Kraftstofftropfen entstehen und somit die Rußbildung verringert wird. Durch den deutlich größeren Durchmesser der zweiten Reihe von Einspritzlöchern kann dann im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet werden, dass eine ausreichende Menge an Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum des Zylinders zugemessen wird.The nozzle needle works over a driver mechanism on an insert body having an inner nozzle needle forms. The inner nozzle needle prevents in their closed position a fuel flow through the second series of injection holes and gives the other positions the fuel flow through the second row of injection holes free. The piezo actuator acts via a servo valve on the nozzle needle one. The servo valve comprises a drain hole, a valve stem, a closing element, a control chamber and a leakage chamber. By a corresponding Controlled expansion of the piezo actuator is via the locking bar the closing member of pushed away from his tight seat. This has the consequence that fuel flows out of the control chamber. By the associated decrease in pressure in the control chamber opens or the nozzle needle moves from their closed position towards their open position. As a result, they first the first Row of injection holes releases and with decreasing pressure in the control chamber then via the driver mechanism the inner nozzle needle from their closed position is moved into its open position and thus the second Row of injection holes is released. The first row of injection holes is formed so that their cross section is significantly smaller than the cross section of the injection holes of second row. As a result, the fuel passing through the first row of injection holes is measured in the combustion chamber of the internal combustion engine, clearly finely atomised becomes. This is especially in partial load operation of the internal combustion engine advantageous in which injected a smaller amount of fuel and then by the smaller diameter of the injection holes smaller drops of fuel are formed and thus the formation of soot is reduced. Due to the much larger diameter of the second Row of injection holes can then be guaranteed at full load the internal combustion engine be that sufficient amount of fuel in each Burning chamber of the cylinder is metered.

Aus der EP 1 063 421 A2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, welches nach Außen öffnet. Es weist einen Düsenkörper auf, der eine erste Bohrung umfasst, sowie eine Ventilnadel, die in der Bohrung verschiebbar angeordnet ist und mit einem Sitz in Eingriff bringbar ist, um die Zufuhr von Kraftstoff aus der Bohrung zu steuern. Es sind eine erste und eine zweite Steuerkammern zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff und Steuerventile zum Steuern des Kraftstoffdruckes in der ersten bzw. der zweiten Steuerkammer vorgesehen. Die Ventilnadel ist bewegbar abhängig von einer Veränderung des Kraftstoffdruckes in wenigstens einer der ersten oder zweiten Steuerkammern.From the EP 1 063 421 A2 a fuel injection valve is known, which opens to the outside. It has a nozzle body that includes a first bore and a valve needle slidably disposed in the bore and engageable with a seat to control the delivery of fuel from the bore. There are provided first and second control chambers for receiving pressurized fuel and control valves for controlling the fuel pressure in the first and second control chambers, respectively. The valve needle is movable depending on a change in the fuel pressure in at least one of the first or second control chambers.

Aus der DE 103 09 387 A1 ist ebenfalls eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bekannt mit einem Ventilelement, das ein Durchgangsloch aufweist. Wenn das Ventilelement gegen einen Ventilsitz aufgesetzt ist, wird eine Kraftstoffströmung von einer stromaufwärtigen Seite von Kraftstoffeinspritzlöchern in die Kraftstoffeinspritzlöcher blockiert. Ein Stab ist in das Durchgangsloch eingesetzt und ein Ventilelement ist relativ zu dem Stab hin- und her bewegbar. Wenn das Ventilelement gegen den Ventilsitz aufgesetzt ist, ist ein Blockierabschnitt des Stabes mit einem Lochsitz im Eingriff. Somit wird eine Strömung des Kraftstoffs von dem Durchgangsloch in die Einspritzlöcher blockiert. Eine Druckaufnahmefläche des Ventilelements, die den Kraftstoffdruck von dem Hochdruckkraftstoff in einer Steuerkammer aufnimmt, ist um einen Betrag einer Querschnittsfläche des Durchgangslochs verringert, so dass eine Kraft, die auf das Ventilelement von dem Kraftstoff in der Steuerkammer in eine Aufsetzrichtung aufgebracht wird, verringert ist.From the DE 103 09 387 A1 is also a fuel injection device known with a valve element having a through hole. When the valve member is fitted against a valve seat, fuel flow from an upstream side of fuel injection holes is blocked in the fuel injection holes. A rod is inserted in the through hole and a valve member is reciprocable relative to the rod. When the valve member is seated against the valve seat, a locking portion of the rod is engaged with a hole seat. Thus, a flow of the fuel from the through hole into the injection holes is blocked. A pressure receiving surface of the valve element that receives the fuel pressure from the high pressure fuel in a control chamber is ei NEN amount of a cross-sectional area of the through hole is reduced, so that a force that is applied to the valve element of the fuel in the control chamber in a Aufsetzrichtung is reduced.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Servoventil zu schaffen, das geeignet ist zum Steuern einer ersten und zweiten Düsennadel eines Einspritzventils und das einfach und kompakt ist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein Einspritzventil zu schaffen mit einer ersten und zweiten Düsennadel, das einfach und kompakt ist.The The object of the invention is to provide a servo valve that is suitable is for controlling a first and second nozzle needle of an injection valve and that is simple and compact. It is also the object of the invention to provide an injection valve with a first and second nozzle needle, that is simple and compact.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß des ersten Aspekts der Erfindung zeichnet sie sich aus durch ein Servoventil, insbesondere für ein Einspritzventil, mit einem Ventilkörper, der eine Ausnehmung hat und einen Sitz, der in einem Bereich der Ausnehmung ausgebildet ist. Ferner ist ein äußerer Kolben vorgesehen, der in die Ausnehmung des Ventilkörpers eingebracht ist und der einen kegelförmigen Absatz hat, der mit dem Sitz des Ventilkörpers so zusammenwirkt, dass er in der Schließposition des äußeren Kolbens an dem Sitz des Ventilkörpers dichtend anliegt. Der äußere Kolben hat eine Ausnehmung, in deren Bereich ein Sitz des äußeren Kolbens ausgebildet ist. Ferner ist ein innerer Kolben vorgesehen, der in die Ausnehmung des äußeren Kolbens eingebracht ist und der einen kegelförmigen Absatz hat, der mit dem Sitz des äußeren Kolbens so zusammenwirkt, dass er in der Schließposition des inneren Kolbens an dem Sitz des äußeren Kolbens dichtend anliegt. Eine Dichthülse ist vorgesehen, die in der Ausnehmung des inneren Kolbens angeordnet ist und die eine umlaufende Dichtkante hat, die auf dem freien Ende ausgebildet ist, das dem Sitz des äußeren Kolbens abgewandt ist. Die Dichthülse ist mittels einer ersten Feder in Richtung der Dichtkante vorgespannt. Ferner ist eine erste Ablaufbohrung ausgebildet, der mit der Ausnehmung des äußeren Kolbens in dem Bereich innerhalb der Dichtkante der Dichthülse hydraulisch gekoppelt ist. Eine zweite Ablaufbohrung ist mit der Ausnehmung des Ventilkörpers in den Bereich außerhalb der Dichtkante der Dichthülse hydraulisch gekoppelt. Ein Leckageraum ist abhängig von der Position des inneren Kolbens mit der ersten Ablaufbohrung hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt und ist abhängig von der Position des äußeren Kolbens mit der zweiten Ablaufbohrung hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt. Der äußere Kolben und der innere Kolben haben jeweils eine Kontaktfläche, die dazu vorgesehen ist, dass ein Ventilantrieb auf sie einwirkt.According to the first Aspect of the invention, it is characterized by a servo valve, especially for an injection valve, with a valve body having a recess and a seat formed in a region of the recess is. Further, an outer piston provided, which is introduced into the recess of the valve body and the a cone-shaped Paragraph that interacts with the seat of the valve body so that he in the closed position of the outer bulb at the seat of the valve body sealingly rests. The outer piston has a recess in the area of which a seat of the outer bulb is trained. Further, an inner piston is provided which in introduced the recess of the outer piston is and a conical one Paragraph so interacting with the seat of the outer piston that he is in the closed position the inner piston sealingly abuts the seat of the outer piston. An sealing sleeve is provided, which are arranged in the recess of the inner piston is and has a circumferential sealing edge on the free end is formed, which faces away from the seat of the outer piston. The sealing sleeve is biased by a first spring in the direction of the sealing edge. Further, a first drain hole is formed, which with the recess of the outer bulb in the area within the sealing edge of the sealing sleeve hydraulically is coupled. A second drain hole is with the recess of the valve body in the area outside the sealing edge of the sealing sleeve hydraulically coupled. A leakage space is dependent on the position of the inner Piston with the first drain hole hydraulically coupled or decoupled and is dependent from the position of the outer piston with the second drain hole hydraulically coupled or decoupled. The outer piston and the inner piston each have a contact surface, the is provided that a valve actuator acts on it.

Gemäß des weiteren Aspekts der Erfindung zeichnet sie sich aus durch ein Einspritzventil mit einem Ventilantrieb und dem Servoventil. Das Einspritzventil umfasst ferner eine erste Düsennadel und eine zweite Düsennadel. Die erste Düsennadel ist so in dem Einspritzventil angeordnet, dass sie den Fluidflusss durch mindestens eine erste Einspritzdüse in ihrer Offenposition freigibt und in ihrer Schließposition verhindert. Die zweite Düsennadel ist so in dem Einspritzventil angeordnet, dass sie den Fluidfluss durch mindestens eine zweite Einspritzdüse in ihrer Offenposition freigibt und in ihrer Schließposition verhindert. Das Servoventil ist so in dem Einspritzventil angeordnet, dass mittels des Servoventils die Position der ersten und der zweiten Düsennadel steuerbar ist.According to the other Aspect of the invention, it is characterized by an injection valve with a valve drive and the servo valve. The injection valve further includes a first nozzle needle and a second nozzle needle. The first nozzle needle is arranged in the injection valve so that it flows the fluid released by at least one first injection nozzle in its open position and in their closed position prevented. The second nozzle needle is arranged in the injection valve so that it flows through the fluid releases at least one second injection nozzle in its open position and in their closed position prevented. The servo valve is arranged in the injection valve, that by means of the servo valve, the position of the first and the second nozzle needle is controllable.

Das Servoventil ermöglicht auf einfache und kompakte Weise, dass Fluid über die erste Ablaufbohrung abgesteuert wird, ohne dass Fluid notwendiger Weise über die zweite Ablaufbohrung abgesteuert wird. Es ermöglicht so in dem Einspritzventil, dass die erste Düsennadel getrennt von der zweiten Düsennadel von ihrer Schließposition in ihre Offenposition und umgekehrt gesteuert werden kann.The Servovalve allows in a simple and compact way that fluid over the first drain hole is controlled without necessarily fluid over the second drain hole is shut down. It thus allows in the injection valve, that the first nozzle needle separated from the second nozzle needle from their closed position can be controlled in their open position and vice versa.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der innere Kolben koaxial zu dem äußeren Kolben angeordnet. Dadurch kann das Servoventil zum einen besonders kompakt ausgebildet werden, zum anderen kann der Stellantrieb zentral sowohl auf den inneren als auf den äußeren Kolben einwirken und es müssen keine Hebelanordnungen vorgesehen sein und auch die Gefahr eines Verklemmens des inneren oder äußeren Kolbens ist äußerst gering.In An advantageous embodiment of the invention is the inner piston coaxial with the outer piston arranged. As a result, the servo valve for a particularly compact on the other hand, the actuator can be central both on the inner than on the outer piston act and have to no lever arrangements are provided and also the risk of Jamming of the inner or outer piston is extremely low.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stützt sich die erste Feder einerseits auf einen Absatz des inneren Kolbens und andererseits auf einen Absatz der Dichthülse ab. So spannt sie sowohl die erste Dichthülse vor als auch den inneren Kolben und den äußeren Kolben in ihre Schließpositionen vor.In a further advantageous embodiment of the invention is based the first spring on the one hand on a shoulder of the inner piston and on the other hand on a paragraph of the sealing sleeve. That's how she stretches the first sealing sleeve before as well as the inner piston and the outer piston in their closed positions in front.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Feder und ein Federhalter vorgesehen, die so mit dem äußeren Kolben gekoppelt sind, dass sie den äußeren Kolben in seine Schließstellung ziehen, wenn keine weiteren Kräfte auf den äußeren Kolben einwirken. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung, insbesondere, wenn die zweite Feder und der Federhalter in dem Leckageraum angeordnet sind. Darüber hinaus kann so die Eigensicherheit des Servoventils gewährleistet werden.In a further advantageous embodiment of the invention is a second spring and a spring holder provided so with the outer piston coupled, that they are the outer piston in its closed position pull, if no further forces on the outer piston act. This results in a particularly compact arrangement, in particular, when the second spring and the spring holder in the leakage chamber are arranged. About that In addition, the intrinsic safety of the servo valve can be guaranteed become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der äußere Durchmesser des kegelförmigen Absatzes des äußeren Kolbens größer als der Durchmesser seiner Ausnehmung in dem Bereich der Dichthülse. Dadurch wird einfach der äußere Kolben auch außerhalb der Schließposition des inneren Kolbens in seine Schließposition gedrückt, solange der Ventilantrieb nicht auf den äußeren Kolben einwirkt. Dadurch kann während des Betrieb des Servoventils oder des Einspritzventils gewährleistet werden, dass kein ungewolltes Öffnen des Servoventils erfolgt.In a further advantageous embodiment of the invention, the outer diameter of the conical shoulder of the outer piston is greater than the diameter of its recess in the Be rich of the sealing sleeve. As a result, the outer piston is also pressed outside of the closed position of the inner piston in its closed position, as long as the valve drive does not act on the outer piston. As a result, it can be ensured during operation of the servo valve or of the injection valve that no unintentional opening of the servo valve takes place.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Düsennadel als innere Düsennadel ausgebildet und die zweite Düsennadel als äußere Düsennadel ausgebildet, die koaxial zu der inneren Düsennadel angeordnet ist. Ferner ist ein Steuerraum vorgesehen, der mit der inneren und äußeren Düsennadel gekoppelt ist, wobei die erste Ablaufbohrung fluchtend zu der inneren Düsennadel in den Steuerraum mündet und die innere und äußere Düsennadel so ausgebildet sind, dass die innere Düsennadel sich bei einem höheren Druck in dem Steuerraum von ihrer Schließposition in ihre Offenposition bewegt als die äußere Düsennadel und die innere Düsennadel in ihrer Offenposition die erste Ablaufbohrung hydraulisch von dem Steuerraum entkoppelt. Dadurch ist eine einfache separate Ansteuerung der inneren und äußeren Düsennadeln gewährleistet.In a further advantageous embodiment of the invention is the first nozzle needle as inner nozzle needle trained and the second nozzle needle as an outer nozzle needle formed, which is arranged coaxially with the inner nozzle needle. Further is a control room provided with the inner and outer nozzle needle coupled, wherein the first drain hole in alignment with the inner nozzle needle flows into the control room and the inner and outer nozzle needle are formed so that the inner nozzle needle at a higher pressure moved in the control room from its closed position to its open position as the outer nozzle needle and the inner nozzle needle in its open position, the first drain hole hydraulically from the Control room decoupled. This is a simple separate control of inner and outer nozzle needles guaranteed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Ablaufbohrung als Federtasche ausgebildet, die eine Düsenfeder aufnimmt, die die erste Düsennadel in ihre Schließposition vorspannt. Dadurch ist das Einspritzventil äußerst kompakt und einfach ausgebildet.In a further advantageous embodiment of the invention is the first drain hole formed as a spring pocket, which is a nozzle spring picks up the first nozzle needle in their closed position biases. As a result, the injection valve is extremely compact and simple.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:

1 ein Einspritzventil mit einem Servoventil und 1 an injection valve with a servo valve and

2 eine Vergrößerung des Einspritzventils gemäß 1 im Bereich des Servoventils. 2 an enlargement of the injection valve according to 1 in the area of the servo valve.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements same construction and function are cross-figurative with the same Reference number marked.

Ein Einspritzventil (1) hat ein Injektorgehäuse 1. In einer Ausnehmung 2 des Injektorgehäuses 1 ist ein Stellantrieb angeordnet, der bevorzugt als Piezo-Aktuator 4 ausgebildet ist. Der Piezo-Aktuator 4 ist als ein Stapel von Piezoelementen ausgebildet und ändert seine axiale Ausdehnung abhängig von der ihm zugeführten oder abgeführten elektrischen Energie. Der Piezo-Aktuator 4 ist mit einem Übertrager 6 gekoppelt. Der Übertrager 6 ist ebenfalls in der Ausnehmung 2 des Injektorgehäuses 1 angeordnet. Der Piezo-Aktuator 4 ist über einen O-Ring 8 in der Ausnehmung 2 zentriert. Ein Faltenbalg 10 dichtet den Piezo-Aktuator von dem in der Ausnehmung 2 befindlichen Fluid-Medium ab. Der Faltenbalg 10 ist dazu einerseits mit einem eingepressten Ring 12 verschweißt und andererseits mit dem Übertrager 6 verschweißt. Der durch den Faltenbalg 10 und den eingepressten Ring 12 gegenüber dem Piezo-Aktuator 4 abgetrennte Raum bildet einen Leckageraum 14. Der Leckageraum ist mittels einer nicht dargestellten Le ckagebohrung mit einem Niederdruckbereich einer Kraftstoffversorgung für das Einspritzventil hydraulisch koppelbar.An injection valve ( 1 ) has an injector housing 1 , In a recess 2 of the injector housing 1 an actuator is arranged, preferably as a piezo actuator 4 is trained. The piezo actuator 4 is formed as a stack of piezoelectric elements and changes its axial extent depending on the electrical energy supplied or discharged. The piezo actuator 4 is with a transformer 6 coupled. The transformer 6 is also in the recess 2 of the injector housing 1 arranged. The piezo actuator 4 is over an O-ring 8th in the recess 2 centered. A bellows 10 seals the piezo actuator from that in the recess 2 located fluid medium from. The bellows 10 is on the one hand with a pressed ring 12 welded and on the other hand with the transformer 6 welded. The bellows 10 and the pressed ring 12 opposite the piezo actuator 4 separated space forms a leakage space 14 , The leakage chamber is hydraulically coupled by means of a Le ckagebohrung not shown with a low pressure region of a fuel supply for the injection valve.

Das Einspritzventil umfasst ferner einen Ventilkörper 16, eine Zwischenplatte 18, einen Nadelführungskörper 20 und einen Düsenkörper 21. Der Ventilkörper 16, die Zwischenplatte 18, der Nadelführungskörper 20 und der Düsenkörper 21 bilden eine Düsenbaugruppe, die mittels einer Düsenspannmutter 22 an dem Injektorgehäuse 1 befestigt ist.The injection valve further comprises a valve body 16 , an intermediate plate 18 , a needle guide body 20 and a nozzle body 21 , The valve body 16 , the intermediate plate 18 , the needle guide body 20 and the nozzle body 21 form a nozzle assembly by means of a nozzle locknut 22 on the injector housing 1 is attached.

Der Düsenkörper 21 hat eine Ausnehmung 24, in der eine innere Düsennadel 26 und eine äußere Düsennadel 28 angeordnet sind. Die äußere Düsennadel 28 ist in dem Nadelführungskörper 20 geführt. Die innere Düsennadel 26 ist koaxial zu der äußeren Düsennadel 28 in einer Ausnehmung 29 der äußeren Düsennadel angeordnet und in dieser auch geführt. Die Ausnehmung 29 der äußeren Düsennadel 28 durchdringt die äußere Düsennadel 28 in axialer Richtung vollständig. Eine erste Düsenfeder 32 ist so angeordnet, dass sie die innere Düsennadel 26 in eine dieser zugeordneten Schließposition vorspannt, in der sie den Kraftstofffluss durch mindestens eine erste Einspritzdüse 36 unterbindet.The nozzle body 21 has a recess 24 in which an inner nozzle needle 26 and an outer nozzle needle 28 are arranged. The outer nozzle needle 28 is in the needle guide body 20 guided. The inner nozzle needle 26 is coaxial with the outer nozzle needle 28 in a recess 29 the outer nozzle needle arranged and guided in this. The recess 29 the outer nozzle needle 28 penetrates the outer nozzle needle 28 in the axial direction completely. A first nozzle spring 32 is arranged so that it has the inner nozzle needle 26 biased in one of these associated closed position in which they the fuel flow through at least one first injection nozzle 36 in derogation.

Eine zweite Düsenfeder 30 spannt die äußere Düsennadel 28 in eine Schließposition vor, in der sie den Kraftstofffluss durch mindestens eine zweite Einspritzdüse 34 unterbindet.A second nozzle spring 30 clamps the outer nozzle needle 28 in a closed position, in which they the fuel flow through at least one second injection nozzle 34 in derogation.

Ein Servoventil umfasst den Ventilkörper 16, in dem eine Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 16 ausgebildet ist. Ein äußerer Kolben 40 ist in die Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 16 eingebracht. In der Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 16 ist ein Sitz 41 ausgebildet. Der äußere Kolben 40 hat einen kegelförmigen Absatz 42, der in einer Schließposition des äußeren Kolbens dichtend an dem Sitz 41 des Ventilkörpers 16 anliegt. Der äußere Kolben 40 hat eine Ausnehmung 44, in die ein innerer Kolben 48 eingebracht ist. Der äußere Kolben 40 hat im Bereich seiner Ausnehmung 44 einen Sitz 46.A servo valve comprises the valve body 16 in which a recess 38 of the valve body 16 is trained. An outer piston 40 is in the recess 38 of the valve body 16 brought in. In the recess 38 of the valve body 16 is a seat 41 educated. The outer piston 40 has a cone-shaped heel 42 in a closed position of the outer piston sealing to the seat 41 of the valve body 16 is applied. The outer piston 40 has a recess 44 into which an inner piston 48 is introduced. The outer piston 40 has in the area of its recess 44 a seat 46 ,

Der innere Kolben 48 hat einen kegelförmigen Absatz 50, der in einer Schließposition des inneren Kolbens 48 an dem Sitz 46 des äußeren Kolbens 40 dichtend anliegt.The inner piston 48 has a cone-shaped heel 50 which is in a closed position of the inner piston 48 at the seat 46 of the outer bulb 40 sealingly rests.

Ferner ist in die Ausnehmung 44 des äußeren Kolbens 40 eine Dichthülse 52 eingebracht, die eine umlaufende Dichtkante 54 hat, die auf ihrer dem Sitz 46 des äußeren Kolbens 40 abgewandten Seite ausgebildet ist. Die Dichthülse 52 wird mittels einer ersten Feder 56 in Richtung der Dichtkante 54 vorgespannt und liegt somit mit der Dichtkante 54 dichtend auf der Zwischenplatte 18 auf. Die erste Feder 56 stützt sich einerseits auf einen Absatz 58 des inneren Kolbens 48 ab und stützt sich andererseits auf einem Absatz 60 der Dichthülse 52 ab. Durch diese Anordnung der ersten Feder 56 wird einerseits die Dichthülse 52 mit ihrer Dichtkante 54 dichtend auf die Zwischenplatte 18 gedrückt und andererseits der innere Kolben 48 mit seinem kegelförmigen Absatz 50 in den Sitz 46 des äußeren Kolbens 40 gedrückt und liegt somit dichtend an diesem an, wenn keine weiteren Kräfte auf den inneren Kolben 48 durch den Piezo-Aktuator 4 ausgeübt werden. Darüber hinaus drückt die erste Feder 56 auf den äußeren Kolben 40 dichtend in den Sitz 41 des Ventilkörpers 16 mit seinem kegelförmigen Absatz 42, solange die durch das den äußeren Kolben 40 umgebende Hydraulikfluid hervorgerufenen Kräfte nicht größer sind als die durch die Vorspannung der ersten Feder 56 aufgebrachte Kraft und unter der Voraussetzung, dass durch den Piezo-Aktuator 4 keine in Öffnungsrichtung wirkende Kräfte aufgebracht werden.Further, in the recess 44 of the outer bulb 40 a sealing sleeve 52 introduced, the one circumferential sealing edge 54 that's on her seat 46 of the outer bulb 40 opposite side is formed. The sealing sleeve 52 is by means of a first spring 56 in the direction of the sealing edge 54 biased and thus lies with the sealing edge 54 sealing on the intermediate plate 18 on. The first spring 56 on the one hand relies on a paragraph 58 of the inner piston 48 on the other hand, it relies on a heel 60 the sealing sleeve 52 from. By this arrangement of the first spring 56 on the one hand, the sealing sleeve 52 with its sealing edge 54 sealing on the intermediate plate 18 pressed and on the other hand, the inner piston 48 with its conical heel 50 in the seat 46 of the outer bulb 40 pressed and thus sealingly on this, if no other forces on the inner piston 48 through the piezo actuator 4 be exercised. In addition, the first spring presses 56 on the outer piston 40 sealing in the seat 41 of the valve body 16 with its conical heel 42 as long as that by the outer piston 40 surrounding hydraulic fluid caused forces are not greater than those caused by the bias of the first spring 56 applied force and provided by the piezo actuator 4 no forces acting in the opening direction are applied.

Bevorzugt ist der äußere Radius des kegelförmigen Absatzes 42 des äußeren Kolbens 40 größer als der äußere Radius der Dichthülse 52 und somit der Radius der Ausnehmung 44 des äußeren Kolbens 40 in dem Bereich der Dichthülse 52. Dies hat den Vorteil, dass die durch den Druck des Hydraulikfluids, das den äußeren Kolben 40 im Bereich der Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 16 umgibt, die resultierende Kraft, die auf den äußeren Kolben 40 einwirkt, den äußeren Kolben 40 in den Sitz 41 des Ventilkörpers 16 mit seinem kegelförmigen Absatz 42 drückt. Dadurch ist der äußere Kolben 40 unabhängig von dem Druck des Hydraulikfluids, das ihn umgibt, in seiner Schließposition, wenn keine entsprechenden Kräfte über den Piezo-Aktuator 4 auf den äußeren Kolben 40 ausgeübt werden. Ferner wirkt auch die erste Feder 56 schließend auf den äußeren Kolben 14, da sich die durch sie ausgeübte Kraft über den kegelförmigen Absatz 50 des inneren Kolbens 58 auf den Sitz 46 des äußeren Kolbens 40 und damit dann auch auf den kegelförmigen Absatz 41 des äußeren Kolbens 40 überträgt.Preferably, the outer radius of the conical shoulder 42 of the outer bulb 40 greater than the outer radius of the sealing sleeve 52 and thus the radius of the recess 44 of the outer bulb 40 in the area of the sealing sleeve 52 , This has the advantage that due to the pressure of the hydraulic fluid, which is the outer piston 40 in the region of the recess 38 of the valve body 16 surrounds, the resulting force acting on the outer piston 40 acts, the outer piston 40 in the seat 41 of the valve body 16 with its conical heel 42 suppressed. This is the outer piston 40 regardless of the pressure of the hydraulic fluid surrounding it, in its closed position, when no corresponding forces via the piezo actuator 4 on the outer piston 40 be exercised. Furthermore, the first spring also acts 56 closing on the outer piston 14 because the force exerted by it is above the cone-shaped shoulder 50 of the inner piston 58 on the seat 46 of the outer bulb 40 and then on the cone-shaped paragraph 41 of the outer bulb 40 transfers.

Zur zusätzlichen Sicherung, dass der äußere Kolben 40 sich in seiner Schließposition befindet, wenn keine dieser entgegenwirkende Kräfte durch den Piezo-Aktuator 4 ausgeübt werden, kann ein Federhalter 62 mit dem äußeren Kolben 40 gekoppelt sein, auf dem sich eine zweite Feder 64 einerseits abstützt. Die zweite Feder 64 stützt sich andererseits auf einem Boden des Leckageraums 14 ab. Mittels der Anordnung der zweiten Feder 64 und des Federhalters 62 wird so der äußere Kolben 40 in seine Schließposition gezogen. Durch diese Anordnung, kann die zweite Feder 64 äußerst kompakt dem ohnehin vorhandenen Leckageraum 14 angeordnet sein.For additional assurance that the outer piston 40 is in its closed position, if none of these counteracting forces by the piezo actuator 4 can be exercised, a pen 62 with the outer piston 40 be coupled, on which a second spring 64 supported on the one hand. The second spring 64 On the other hand, it rests on a floor of the leakage space 14 from. By means of the arrangement of the second spring 64 and the penholder 62 so will the outer piston 40 pulled into its closed position. By this arrangement, the second spring can 64 extremely compact the already existing leakage chamber 14 be arranged.

In der Zwischenplatte 18 ist eine erste Ablaufbohrung 66 eingebracht, die ausgehend von der dem Ventilkörper 16 zugewandten Seite hin zu einer Federtasche 68 geführt ist. Die Federtasche 68 erstreckt sich bis hin zu der dem Nadelführungskörper 20 zugewandten Seite der Zwischenplatte 18. Die Federtasche 68 mündet so in einen Steuerraum 70, der in dem Nadelführungskörper 20 ausgebildet ist.In the intermediate plate 18 is a first drain hole 66 introduced, starting from the valve body 16 facing side towards a pencil case 68 is guided. The pencil case 68 extends to the needle guide body 20 facing side of the intermediate plate 18 , The pencil case 68 flows into a control room 70 in the needle guide body 20 is trained.

Eine zweite Ablaufbohrung 72 ist von dem Steuerraum 70 hin zu der Seite der Zwischenplatte 18 geführt, die dem Ventilkörper 16 zugewandt ist. Die erste Ablaufbohrung 66 ist so hydraulisch gekoppelt mit der Federtasche 68 und ist andererseits hydraulisch gekoppelt mit der Ausnehmung 44 des äußeren Kolbens 40 in den Bereich innerhalb der Dichtkante 54 der Dichthülse 52. Die zweite Ablaufbohrung 72 koppelt den Steuerraum 70 hydraulisch mit der Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 16 in dem Bereich außerhalb der Dichtkante 54 der Dichthülse 52.A second drain hole 72 is from the control room 70 towards the side of the intermediate plate 18 guided, which the valve body 16 is facing. The first drain hole 66 is so hydraulically coupled with the spring bag 68 and, on the other hand, is hydraulically coupled to the recess 44 of the outer bulb 40 in the area inside the sealing edge 54 the sealing sleeve 52 , The second drain hole 72 couples the control room 70 hydraulically with the recess 38 of the valve body 16 in the area outside the sealing edge 54 the sealing sleeve 52 ,

Eine Hochdruckbohrung 74 durchdringt den Ventilkörper 16, die Zwischenplatte 18, den Nadelführungskörper 20 und den Düsenkörper 21 und führt so Kraftstoff unter hohem Druck, beispielsweise bis zu 2.000 bar, hin zu der mindestens ersten und zweiten Einspritzdüse 34, 36.A high pressure bore 74 penetrates the valve body 16 , the intermediate plate 18 , the needle guide body 20 and the nozzle body 21 and thus leads fuel under high pressure, for example up to 2,000 bar, to the at least first and second injection nozzle 34 . 36 ,

Eine erste Zulaufdrossel 76 koppelt die Hochdruckbohrung 74 hydraulisch mit der Federtasche 68. Eine zweite Zulaufdrossel 78 koppelt die Hochdruckbohrung 74 hydraulisch mit dem Steuerraum 70 und der zweiten Ablaufbohrung 72. Der Steuerraum 70 wird in einem Bereich begrenzt durch eine Kontaktfläche 80 der inneren Düsennadel 26 und eine Kontaktfläche 82 der äußeren Düsennadel 28. Die in der Federtasche 68 befindliche zweite Düsenfeder 32 stützt sich auf der Kontaktfläche 80 der inneren Düsennadel 26 ab und spannt diese so in Richtung ihrer Schließposition vor.A first inlet throttle 76 couples the high pressure hole 74 hydraulically with the spring bag 68 , A second inlet throttle 78 couples the high pressure hole 74 hydraulically with the control room 70 and the second drain hole 72 , The control room 70 is limited in a range by a contact surface 80 the inner nozzle needle 26 and a contact surface 82 the outer nozzle needle 28 , The one in the pencil case 68 located second nozzle spring 32 rests on the contact surface 80 the inner nozzle needle 26 and thus tensioning them in the direction of their closed position.

Wenn der Piezo-Aktuator 4 in der Weise angesteuert wird, dass er sich in axialer Richtung hin zu dem inneren und äußeren Kolben 40, 48 ausdehnt, wird zunächst der innere Kolben von seiner Schließposition in eine Offenposition, d.h. entfernt von seiner Anlage an dem Sitz 46 des äußeren Kolbens 40 bewegt. Dazu ragt eine Kontaktfläche des inneren Kolbens 40 hin zu dem Übertrager 6 über eine entsprechende Kontaktfläche des äußeren Kolbens 40 hin zu dem Übertrager 6 hinaus.If the piezo actuator 4 is driven in such a way that it is in the axial direction towards the inner and outer pistons 40 . 48 expands, first the inner piston is moved from its closed position to an open position, ie away from its abutment against the seat 46 of the outer bulb 40 emotional. For this purpose, a contact surface of the inner piston protrudes 40 to the transmitter 6 via a corresponding contact surface of the outer bulb 40 to the transmitter 6 out.

Wenn sich dann der innere Kolben 48 in einer Position entfernt von seiner Schließposition befindet, fließt Fluid von dem Steuerraum 70 durch die Federtasche 68, die erste Ablaufbohrung 66 und hindurch durch die Ausnehmung 44 des äußeren Kolbens entlang des kegelförmigen Absatzes 50 hin zu dem Leckageraum 14, in dem ein niedriger Fluiddruck herrscht. Mit dem Abfließen des Fluids von dem Steuerraum 70 geht ein Druckabfall in dem Steuerraum 70 einher. Dieser Druckabfall hat zur Folge, dass die durch das Fluid in dem Steuerraum 70 hervorgerufenen Kräfte auf die Kontaktfläche 80 der inneren Düsennadel 26 und die Kontaktfläche 82 der äußeren Düsennadel verringert werden. Die innere und die äußere Düsennadel 26, 28 weisen ferner Absätze auf, die hydraulisch gekoppelt sind mit der Hochdruckbohrung 74 und die so ausgebildet sind, dass die durch den Druck des Fluids in der Hochdruckbohrung hervorgerufenen Kräfte öffnend auf die erste und zweite Düsennadel 26, 28 wirken. Diese Kräfte wirken somit entgegen der Kräfte, die durch den Druck des Hydraulikfluids in dem Steuerraum 70 auf die Kontaktflächen 80, 82 der ersten und zweiten Düsennadel 26, 28 einwirken. Mit fortschreitendem Abfall des Drucks in dem Steuerraum 70 verschiebt sich die Kräftebi lanz dieser Kräfte hin zugunsten der Kräfte des Hydraulikfluids, die öffnend auf die erste und zweite Düsennadel 26,28 wirken. Die erste Kontaktfläche 80 und ein entsprechender Absatz an der inneren Düsennadel 26 und die Kontaktfläche 82 und ein entsprechender Absatz an der äußeren Düsennadel 28 sind so dimensioniert, dass sich die innere Düsennadel 26 bei einem höheren Druckwert von ihrer Schließposition in ihre Offenposition bewegt als dies für die äußere Düsennadel 28 der Fall ist.If then the inner piston 48 in egg ner position away from its closed position, fluid flows from the control room 70 through the pencil case 68 , the first drain hole 66 and through the recess 44 the outer piston along the conical shoulder 50 towards the leakage room 14 , in which there is a low fluid pressure. With the flow of fluid from the control room 70 there is a pressure drop in the control room 70 associated. This pressure drop has the consequence that the fluid in the control room 70 caused forces on the contact surface 80 the inner nozzle needle 26 and the contact area 82 the outer nozzle needle can be reduced. The inner and outer nozzle needle 26 . 28 also have paragraphs that are hydraulically coupled to the high pressure bore 74 and which are formed so that the forces caused by the pressure of the fluid in the high-pressure bore opening on the first and second nozzle needle 26 . 28 Act. These forces thus counteract the forces caused by the pressure of the hydraulic fluid in the control chamber 70 on the contact surfaces 80 . 82 the first and second nozzle needle 26 . 28 act. With progressive drop in pressure in the control room 70 the force balance of these forces shifts in favor of the forces of the hydraulic fluid, which open onto the first and second nozzle needle 26 . 28 Act. The first contact surface 80 and a corresponding shoulder on the inner nozzle needle 26 and the contact area 82 and a corresponding shoulder on the outer nozzle needle 28 are sized so that the inner nozzle needle 26 moved to its open position at a higher pressure value from its closed position than that for the outer nozzle needle 28 the case is.

Sinkt der Druck in dem Steuerraum 70 unter den Druck ab, bei dem sich die innere Düsennadel 26 von ihrer Schließposition hin zu ihrer Offenposition bewegt, so bewegt sich die innere Düsennadel hin zu einem Anschlag des Steuerraums 70 an der Zwischenplatte 80. Die Federtasche 68 mündet in den Steuerraum 70 im Bereich dieses Anschlags und zwar fluchtend zu der inneren Düsennadel 26. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass, wenn die innere Düsennadel 26 in ihrer Offenposition ist, d.h. an dem Anschlag des Steuerraums 70, der in oder an der Zwischenplatte 18 ausgebildet ist, ein weiterer Ablauf von Fluid durch die Federtasche 68 und weiter durch den Ablaufkanal 66 und schließlich hin zum Leckageraum verhindert wird. In diesem Zustand strömt zwar Fluid durch die erste Zulaufdrossel 76 hin zur Federtasche 68. Dieses Fluid kann jedoch über die erste Ablaufbohrung 66 und durch die Ausnehmung 44 des äußeren Kolbens 40 in den Leckageraum 14 abfließen und somit ergibt sich dann in der Federtasche kein Druckanstieg, der zu einem Wegbewegen der inneren Düsennadel 26 von ihrer Offenposition führen würde, bei geeigneter Dimensionierung der Zulaufdrossel 76.The pressure in the control room drops 70 under the pressure, at which the inner nozzle needle 26 moved from its closed position to its open position, the inner nozzle needle moves toward a stop of the control chamber 70 at the intermediate plate 80 , The pencil case 68 flows into the control room 70 in the area of this stop, and in alignment with the inner nozzle needle 26 , By this arrangement it is achieved that when the inner nozzle needle 26 in its open position, ie at the stop of the control room 70 in or on the intermediate plate 18 is formed, another drain of fluid through the spring pocket 68 and continue through the drainage channel 66 and finally to the leakage space is prevented. In this state, although fluid flows through the first inlet throttle 76 towards the pencil case 68 , However, this fluid can through the first drain hole 66 and through the recess 44 of the outer bulb 40 in the leakage room 14 drain and thus results in the spring pocket no pressure increase, which leads to a moving away of the inner nozzle needle 26 would lead from their open position, with suitable dimensioning of the inlet throttle 76 ,

Wird anschließend der Hub des Piezo-Aktuators 4 wieder so verringert, dass der innere Kolben 48 wieder dichtend mit seinem kegelförmigen Absatz 50 an dem Sitz 46 des äußeren Kolbens 40 anliegt, so kann kein weiteres Fluid mehr über den ersten Ablaufkanal 66 abfließen und das über die erste Zulaufdrossel 76 zulaufende Fluid bewirkt einen steigenden Druck in der Federtasche 68, was schließlich dazu führt, dass sich die innere Ventilnadel 80 von ihrer Offenposition zurück in ihre Schließposition bewegt.Then becomes the stroke of the piezo actuator 4 again so reduced that the inner piston 48 sealing again with its cone-shaped heel 50 at the seat 46 of the outer bulb 40 is applied, so no more fluid through the first drain channel 66 drain and that via the first inlet throttle 76 incoming fluid causes an increasing pressure in the spring pocket 68 , which eventually causes the inner valve needle 80 moved from its open position back to its closed position.

Wird jedoch durch entsprechendes Ansteuern des Piezo-Aktuators 4 der Hub des Piezoaktors weiter in Richtung hin zu dem inneren und äußeren Kolben 48, 40 erhöht, so wird schließlich auch der äußere Kolben 40 von seiner dichtenden Anlage mit seinem kegelförmigen Absatz 42 an dem Sitz 41 des Ventilkörpers 16 wegbewegt und so in seine Offenposition gebracht. In der Offenposition des äußeren Kolbens 14 kann das in dem Steuerraum 70 befindliche Fluid über den zweiten Ablaufkanal 72 durch die Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 16 vorbei an dem Sitz 41 des Ventilkörpers 16 in den Leckageraum 14 strömen. Dadurch ergibt sich dann ein weiterer Druckabfall in dem Steuerraum 70, der schließlich dazu führt, dass sich auch die äußere Düsennadel 28 von ihrer Schließposition in ihre Offenposition bewegt. Über die zweite Zulaufdrossel 78 strömt in diesem Zustand Fluid in den Steuerraum 70 und von diesem dann weiter durch die zweite Ablaufbohrung 72 und die Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 16 in den Leckageraum. Bei geeigneter Dimensionierung der Zulaufdrossel steigt der Druck in dem Steuerraum jedoch, solange die Kopplung zu dem Leckageraum 14 gegeben ist, nicht auf einen Wert an, der zu einem erneuten Bewegen der äußeren Düsennadel 28 hin zu ihrer Schließposition führen würde.However, by appropriate control of the piezo actuator 4 the stroke of the piezoelectric actuator continues towards the inner and outer pistons 48 . 40 increased, so eventually the outer piston 40 from its sealing attachment with its conical heel 42 at the seat 41 of the valve body 16 moved away and so brought into its open position. In the open position of the outer piston 14 can that be in the control room 70 located fluid via the second flow channel 72 through the recess 38 of the valve body 16 past the seat 41 of the valve body 16 in the leakage room 14 stream. This then results in a further pressure drop in the control room 70 which eventually causes the outer nozzle needle as well 28 moved from its closed position to its open position. About the second inlet throttle 78 In this state, fluid flows into the control room 70 and from this then on through the second drain hole 72 and the recess 38 of the valve body 16 in the leakage room. With suitable dimensioning of the inlet throttle, however, the pressure in the control chamber increases as long as the coupling to the leakage chamber 14 is given, not to a value that causes a renewed movement of the outer nozzle needle 28 would lead to their closed position.

Wird anschließend der Hub des Piezo-Aktuators 4 wieder so verringert, dass der äußere Kolben 44 mit seinem kegelförmi gen Absatz 42 wieder an dem Sitz 41 des Ventilkörpers 16 dichtend anliegt, so kann kein weiteres Fluid mehr über die zweite Ablaufbohrung 72 abfließen und das über die zweite Zulaufdrossel 78 zufließende Fluid bewirkt einen Druckanstieg in dem Steuerraum 70, der schließlich dazu führt, dass sich die äußere Düsennadel 28 wieder von ihrer Offenposition hin zu ihrer Schließposition bewegt.Then becomes the stroke of the piezo actuator 4 again reduced so that the outer piston 44 with its cone-shaped heel 42 back at the seat 41 of the valve body 16 sealingly abuts, so no more fluid through the second drain hole 72 drain and that via the second inlet throttle 78 Influent fluid causes a pressure increase in the control room 70 which eventually causes the outer nozzle needle 28 moved again from its open position to its closed position.

Die geschachtelte Anordnung der inneren und äußeren Kolben 48, 40 ermöglicht so im Zusammenwirken mit der Dichthülse 52 die Funktion zweier Servoventile auf äußerst kompakte Weise. Ferner kann der Piezo-Aktuator 4 über den Übertrager 6 direkt sowohl auf den inneren Kolben 48 als auch auf den äußeren Kolben 40 einwirken. Es sind somit keine zusätzlichen Hebel oder ähnliches erforderlich. Durch die konzentrische Anordnung des inneren und äußeren Kolbens 48, 40 können auch die Kräfte von dem Piezo-Aktuator 4 über den Übertrager 6 zentral übertragen werden.The nested arrangement of the inner and outer pistons 48 . 40 allows in cooperation with the sealing sleeve 52 the function of two servo valves in a very compact way. Furthermore, the piezo actuator 4 over the transformer 6 directly on both the inner piston 48 as well as on the outer piston 40 act. There are thus no additional levers or the like required. Due to the concentric arrangement of the inner and outer pistons 48 . 40 can also use the powers of the piezo actuator 4 over the transformer 6 be transmitted centrally.

Claims (8)

Servoventil, insbesondere für ein Einspritzventil, mit – einem Ventilkörper (16), der eine Ausnehmung (38) hat und einen Sitz (41), der in einem Bereich der Ausnehmung (38) ausgebildet ist, – einem äußeren Kolben (40), der in die Ausnehmung (38) des Ventilkörpers (16) eingebracht ist, der einen kegelförmigen Absatz (42) hat, der mit dem Sitz (41) des Ventilkörpers (16) so zusammenwirkt, dass der kegelförmige Absatz (42) in der Schließposition des äußeren Kolbens (40) an dem Sitz (41) des Ventilkörpers (16) dichtend anliegt, und der eine Ausnehmung (44) hat, in deren Bereich ein Sitz (46) des äußeren Kolbens (40) ausgebildet ist, – einem inneren Kolben (48), der in die Ausnehmung (44) des äußeren Kolbens (40) eingebracht ist und der einen kegelförmigen Absatz (50) hat, der mit dem Sitz (46) des äußeren Kolbens (40) so zusammenwirkt, dass der kegelförmige Absatz (50) in der Schließposition des inneren Kolbens (48) an dem Sitz (46) des äußeren Kolbens (40) dichtend anliegt, – einer Dichthülse (52), die in der Ausnehmung (44) des äußeren Kolbens (40) angeordnet ist und eine umlaufende Dichtkante (54) hat, die auf dem freien Ende der Dichthülse (52) ausgebildet ist, das dem Sitz (46) des äußeren Kolbens (40) abgewandt ist, wobei die Dichthülse (52) mittels einer ersten Feder (56) in Richtung der Dichtkante (54) vorgespannt ist, – eine erste Ablaufbohrung (66), die mit der Ausnehmung (44) des äußeren Kolbens (40) in dem Bereich innerhalb der Dichtkante (54) der Dichthülse (52) hydraulisch gekoppelt ist, – eine zweite Ablaufbohrung (72), die mit der Ausnehmung (38) des Ventilkörpers (16) in dem Bereich außerhalb der Dichtkante (54) der Dichthülse (52) hydraulisch gekoppelt ist, und – einem Leckageraum (14), der abhängig von der Position des inneren Kolbens (48) mit der ersten Ablaufbohrung (66) hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt ist und der abhängig von der Position des äußeren Kolbens (40) mit der zweiten Ablaufbohrung (72) hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt von dieser ist, wobei der äußere Kolben (40) und der innere Kolben (48) je eine Kontaktfläche haben, die dazu vorgesehen sind, dass ein Ventilantrieb auf sie einwirkt.Servo valve, in particular for an injection valve, with - a valve body ( 16 ), which has a recess ( 38 ) and has a seat ( 41 ), which in a region of the recess ( 38 ), - an outer piston ( 40 ), which in the recess ( 38 ) of the valve body ( 16 ) having a conical shoulder ( 42 ), who has the seat ( 41 ) of the valve body ( 16 ) cooperates so that the conical shoulder ( 42 ) in the closed position of the outer piston ( 40 ) at the seat ( 41 ) of the valve body ( 16 ) sealingly abuts, and the one recess ( 44 ), in whose area a seat ( 46 ) of the outer bulb ( 40 ), - an inner piston ( 48 ), which in the recess ( 44 ) of the outer bulb ( 40 ) and a cone-shaped shoulder ( 50 ), who has the seat ( 46 ) of the outer bulb ( 40 ) cooperates so that the conical shoulder ( 50 ) in the closed position of the inner piston ( 48 ) at the seat ( 46 ) of the outer bulb ( 40 ) sealingly rests, - a sealing sleeve ( 52 ), which are in the recess ( 44 ) of the outer bulb ( 40 ) is arranged and a circumferential sealing edge ( 54 ), which on the free end of the sealing sleeve ( 52 ), which is the seat ( 46 ) of the outer bulb ( 40 ) facing away, wherein the sealing sleeve ( 52 ) by means of a first spring ( 56 ) in the direction of the sealing edge ( 54 ), - a first drain hole ( 66 ), which with the recess ( 44 ) of the outer bulb ( 40 ) in the area within the sealing edge ( 54 ) of the sealing sleeve ( 52 ) is hydraulically coupled, - a second drain hole ( 72 ), which with the recess ( 38 ) of the valve body ( 16 ) in the area outside the sealing edge ( 54 ) of the sealing sleeve ( 52 ) is hydraulically coupled, and - a leakage chamber ( 14 ), which depends on the position of the inner piston ( 48 ) with the first drain hole ( 66 ) is hydraulically coupled or decoupled and which depends on the position of the outer piston ( 40 ) with the second drain hole ( 72 ) is hydraulically coupled or decoupled from this, wherein the outer piston ( 40 ) and the inner piston ( 48 ) each have a contact surface, which are provided so that a valve drive acts on them. Servoventil nach Anspruch 1, bei dem der innere Kolben (48) koaxial zu dem äußeren Kolben (40) angeordnet ist.Servo valve according to Claim 1, in which the inner piston ( 48 ) coaxial with the outer piston ( 40 ) is arranged. Servoventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem sich die erste Feder (56) einerseits auf einem Absatz (58) des inneren Kolbens (48) und andererseits auf einem Absatz (60) der Dichthülse (52) abstützt.Servo valve according to one of the preceding claims, in which the first spring ( 56 ) on the one hand on a paragraph ( 58 ) of the inner piston ( 48 ) and, on the other hand, on a paragraph ( 60 ) of the sealing sleeve ( 52 ) is supported. Servoventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine zweite Feder (64) und ein Federhalter (62) vorgesehen sind, die so mit dem äußeren Kolben (40) gekoppelt sind, dass sie den äußeren Kolben (40) in seine Schließstellung ziehen, wenn keine weiteren Kräfte auf den äußeren Kolben (40) einwirken.Servo valve according to one of the preceding claims, in which a second spring ( 64 ) and a penholder ( 62 ) provided with the outer piston ( 40 ) are coupled to the outer piston ( 40 ) in its closed position, if no further forces on the outer piston ( 40 ). Servoventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der äußere Durchmesser des kegelförmigen Absatzes (42) des äußeren Kolbens (40) größer ist als der Durchmesser der Ausnehmung (44) des äußeren Kolbens (40) in dem Bereich der Dichthülse (52).Servo valve according to one of the preceding claims, in which the outer diameter of the conical shoulder ( 42 ) of the outer bulb ( 40 ) is greater than the diameter of the recess ( 44 ) of the outer bulb ( 40 ) in the region of the sealing sleeve ( 52 ). Einspritzventil mit – einem Ventilantrieb, – einem Servoventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, – einer ersten Düsennadel (26) und einer zweiten Düsennadel (28), wobei die erste Düsennadel (26) den Fluidfluss durch mindestens eine erste Einspritzdüse (36) in ihrer Offenposition freigibt und in ihrer Schließposition verhindert und die zweite Düsennadel (28) den Fluidfluss durch mindestens eine zweite Einspritzdüse (34) in ihrer Offenposition freigibt und in ihrer Schließposition verhindert und die Position der ersten und zweiten Düsennadel (26, 28) mittels des Servoventils steuerbar ist.Injection valve with - a valve drive, - a servo valve according to one of the preceding claims, - a first nozzle needle ( 26 ) and a second nozzle needle ( 28 ), wherein the first nozzle needle ( 26 ) the fluid flow through at least one first injection nozzle ( 36 ) in its open position and prevented in its closed position and the second nozzle needle ( 28 ) the fluid flow through at least one second injection nozzle ( 34 ) in its open position and prevented in its closed position and the position of the first and second nozzle needle ( 26 . 28 ) is controllable by means of the servo valve. Einspritzventil nach Anspruch 6, mit – einer als innere Düsennadel (26) ausgebildeten ersten Düsennadel, – einer als äußere Düsennadel (28) ausgebildeten zweiten Düsennadel, die koaxial zu der inneren Düsennadel (26) angeordnet ist, – einem Steuerraum (70), der mit der inneren Düsennadel (26) und der äußeren Düsennadel (28) gekoppelt ist, – wobei eine erste Ablaufbohrung (66) fluchtend zu der inneren Düsennadel (26) in den Steuerraum (70) mündet und die innere und die äußere Düsennadel (26, 28) so ausgebildet sind, dass die innere Düsennadel (26) sich bei einem höheren Druck in dem Steuerraum (70) als die äußere Düsennadel (28) von ihrer Schließposition in ihre Of fenposition bewegt und die innere Düsennadel (26) in ihrer Offenposition die erste Ablaufbohrung (66) hydraulisch von dem Steuerraum (70) entkoppelt.Injection valve according to claim 6, with - an inner nozzle needle ( 26 ) formed first nozzle needle, - one as an outer nozzle needle ( 28 ) formed second nozzle needle coaxial with the inner nozzle needle ( 26 ), - a control room ( 70 ), with the inner nozzle needle ( 26 ) and the outer nozzle needle ( 28 ), - wherein a first drain hole ( 66 ) in alignment with the inner nozzle needle ( 26 ) in the control room ( 70 ) and the inner and outer nozzle needle ( 26 . 28 ) are formed so that the inner nozzle needle ( 26 ) at a higher pressure in the control room ( 70 ) as the outer nozzle needle ( 28 ) moves from its closed position into its open position and the inner nozzle needle ( 26 ) in its open position, the first drain hole ( 66 ) hydraulically from the control room ( 70 ) decoupled. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem die erste Ablaufbohrung (66) als Federtasche (68) ausgebildet ist, die eine Düsenfeder (32) aufnimmt, die die erste Düsennadel (26) in ihre Schließposition vorspannt.Injection valve according to one of claims 6 or 7, in which the first drain hole ( 66 ) as a spring bag ( 68 ) is formed, which is a nozzle spring ( 32 ) receiving the first nozzle needle ( 26 ) is biased in its closed position.
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