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Die
Erfindung betrifft ein Einspritzventil, das geeignet ist zum Zumessen
von Fluid, insbesondere Kraftstoff.
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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.
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Ferner
sind so genannte 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 Düsenkörpers 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.
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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
in 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 Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet
werden, dass eine ausreichende Menge an Kraftstoff in den jeweiligen
Brennraum des Zylinders zugemessen wird.
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Aus
der
DE 103 09 387
A1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bekannt. Diese
umfasst ein Ventilelement, welches ein Durchgangsloch aufweist. Wenn
das Ventilelement gegen einen Ventilsitz ausgesetzt 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 herbewegbar. 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 von der Steuerkammer in eine Aufsetzeinrichtung
aufgebracht wird, verringert ist.
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Aus
der
EP 1063421 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 Steuerkammer 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 Kraftstoffdrucks in wenigstens einer der ersten oder zweiten
Steuerkammer.
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Aus
der
DE 102 46 974
A1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
bekannt. Diese umfasst ein Gehäuse,
in dem eine Ausnehmung vorhanden ist. In dieser sind zwei axial
zueinander angeordneten Ventilelemente vorgesehen, welche jeweils
mit einem entsprechenden Ventilsitz zusammenarbeiten und denen jeweils
mindestens eine Kraftstoffaustrittsöffnung zugeordnet ist. Mindestens
ein Steuerraum wird von einer einem Ventilelement zugeordneten Druckfläche begrenzt,
deren Kraftresultierende im Betrieb zum Ventilsitz des Ventilelements
hingerichtet ist. Damit die Kraftstoffeinspritzvorrichtung besonders
kompakt baut und präzise
arbeitet, sind mindestens zwei Steuerräume vorhanden, denen jeweils
ein Ventilelement mit einer Druckfläche zugeordnet ist, deren Kraftresultierende im
Betrieb zum Ventilsitz des Ventilelements hingerichtet ist, wobei
die Steuerräume
koaxial zueinander und in etwa auf gleicher axialer Höhe angeordnet sind.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es ein Einspritzventil zu schaffen, das
einfach ist und gleichzeitig kompakt ausgebildet sein kann.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Einspritzventil mit einem
Körper,
der eine erste Ausnehmung hat. Der Körper kann einstückig ausgebildet
sein, er kann jedoch auch mehrstückig
ausgebildet sein, was gegebenenfalls fertigungstechnische Vorteile
hat. Ferner ist eine äußere Düsennadel
vorgesehen, die in der ersten Ausnehmung angeordnet ist. Die äußere Düsennadel
hat eine Ausnehmung. In einer Schließposition unterbindet die äußere Düsennadel
einen Fluidfluss durch ein erstes Einspritzloch, das in dem Körper ausgebildet
ist. Ansonsten gibt sie ihn frei. Eine innere Düsennadel, die in der Ausnehmung
der äußeren Düsennadel
angeordnet ist, unterbindet in einer Schließposition einen Fluidfluss
durch ein zweites Einspritzloch und gibt ihn ansonsten frei. Ferner
ist ein Servoventil vorgesehen, bei dem in dem Körper eine zweite Ausnehmung
ausgebildet ist, in der ein äußerer Kolben
ange ordnet ist. Der äußere Kolben
hat einen Schließkörper, der
in einer Schließstellung
des äußeren Kolbens
dichtend an einem Sitz anliegt, der in der Wandung der zweiten Ausnehmung
ausgebildet ist. Ferner umfasst das Servoventil einen inneren Kolben,
der in einer Ausnehmung des äußeren Kolbens
angeordnet ist und der einen Schließkörper hat, der in einer Schließstellung
des inneren Kolbens dichtend an einem Sitz anliegt, der in der Wandung
des äußeren Kolbens
ausgebildet ist. Eine Dichthülse
stützt
sich auf einer Kontaktfläche der
inneren Düsennadel
ab und erstreckt sich in die Ausnehmung des äußeren Kolbens hinein. Die Dichthülse ist
bevorzugt geführt
an der Wandung der Ausnehmung des äußeren Kolbens. Das Servoventil,
der Körper
und die innere und äußere Düsennadel
sind so ausgebildet, dass abhängig
von der Stellung des äußeren Kolbens
die Position der äußeren Düsennadel
einstellbar ist, und dass abhängig
von der Stellung des inneren Kolbens die Position der inneren Düsennadel
einstellbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichthülse kann
einfach mit nur einer Dichthülse
ein quasi unabhängiges
Ansteuern der inneren und äußeren Düsennadel
mit nur einem auf das Servoventil einwirkenden Ventilantrieb bei
einem sehr geringen Bedarf an Bauraum gewährleistet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Schließkörper des
inneren Kolbens eine teilkugelförmige
Kontur. Eine teilkugelförmige Kontur
kann zum Beispiel eine halbkugelförmige Kontur sein oder auch
eine beliebige andere Kontur, die nur in Teilbereichen kugelförmig ist.
Wesentlich dabei ist nur, dass der Bereich des Schließkörpers, der
in der Schließstellung
dichtend an dem Sitz des äußeren Kolbens
anliegt, eine sphärische
Kontur hat.
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Dies
hat den Vorteil, dass das Einspritzventil mit einer sehr geringen
Bauhöhe
ausgebildet werden kann, da eine Führung des inneren Kolbens an
der Wandung der Ausnehmung des äußeren Kolbens axial
sehr kurz ausgebildet sein kann, da eine dichtende Anlage an dem
Sitz des äußeren Kolbens
auch bei einer leichten Verkippung durch die teilkugelförmige Kontur
gewährleistet
werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in
dem äußeren Kolben
eine Zulaufdrossel ausgebildet, die die Ausnehmung des äußeren Kolbens
hydraulisch koppelt mit dem Bereich außerhalb des äußeren Kolbens.
So kann einfach ein Druckaufbau gewährleistet werden in einem freien Volumen
innerhalb der Dichthülse,
das sich hin bis zu der Kontaktfläche der inneren Düsennadel
erstreckt. Der Druckaufbau kann so einfach dann gewährleistet werden,
wenn der Schließkörper des
inneren Kolbens sich in die Schließstellung aus einer Stellung außerhalb
der Schließstellung
zurückbewegt
hat.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Dichthülse die
Zulaufdrossel in einem axialen Bereich ausgebildet, der sich außerhalb
der Ausnehmung des äußeren Kolbens
befindet. So ist auch einfach ein Druckaufbau in dem freien Volumen
innerhalb der Dichthülse
möglich,
wenn der Schließkörper des
inneren Kolbens sich in die Schließstellung aus einer Stellung
außerhalb
der Schließstellung
zurückbewegt
hat. Es ist auch vorstellbar, dass sowohl in der Dichthülse als auch
in dem äußeren Kolben
je eine Zulaufdrossel ausgebildet sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der
innere Kolben einen Zapfen auf, der sich in die Dichthülse hinein
erstreckt. Auf diese Weise kann einfach das freie Volumen innerhalb
der Dichthülse
und so eines von ihr teilweise umschlossenen Steuerraums zum Steuern
der Position der inneren Düsennadel
eingestellt werden. Durch das Geringhalten des freien Volumens des Steuerraums
kann die Ansprechzeit der inneren Düsennadel auf ein Schalten des
Servorventils sehr kurz gehalten werden.
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Die
gleichen Vorteile können
auch dadurch erreicht werden, dass die innere Düsennadel einen Zapfen aufweist,
der sich in die Dichthülse
hinein erstreckt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Einspritzventil,
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2 eine
Vergrößerung eines
Teilbereichs des Einspritzventils gemäß 1 in einer
ersten Ausführungsform,
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3 eine
Vergrößerung eines
Teilbereichs des Einspritzventils gemäß 1 in einer
zweiten Ausführungsform
und
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4 eine
Vergrößerung eines
Teilbereichs des Einspritzventils gemäß 1 in einer
dritten Ausführungsform.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Ein
Einspritzventil hat ein Injektorgehäuse 1. In einer Ausnehmung
des Injektorgehäuses 1 ist
ein Stellantrieb angeord net, der bevorzugt ein Piezo-Aktuator ist.
Der Antrieb kann jedoch auch ein beliebiger anderer geeigneter Stellantrieb
sein, wie beispielsweise ein elektromagnetischer Stellantrieb. Ferner
ist in dem Injektorgehäuse 1 ein
Leckageraum 14 ausgebildet.
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Eine
Düsenbaugruppe
des Einspritzventils umfasst eine Ventilplatte 16, eine
Zwischenplatte 18, einen Nadelführungskörper 20 und einen
Düsenkörper 22.
Die Düsenbaugruppe
ist mittels einer Düsenspannmutter 23 mit
dem Injektorgehäuse 1 mechanisch
gekoppelt.
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Der
Nadelführungskörper 20 hat
eine Ausnehmung 24, die sich axial in einer Ausnehmung 26 des
Düsenkörpers 22 fortsetzt.
Eine äußere Düsennadel 27 ist
in der Ausnehmung 24 des Nadelführungskörpers 20 und der Ausnehmung 26 des
Düsenkörpers 22 angeordnet.
Die äußere Düsennadel 27 hat
eine sie in axialer Richtung durchdringende Ausnehmung 28,
in der eine innere Düsennadel 29 angeordnet
ist. Die innere und äußere Düsennadel 27, 29 sind
bevorzugt koaxial zueinander angeordnet. Ferner ist eine erste Düsenfeder 30 vorgesehen, welche
eine Kraft auf die äußere Düsennadel 27 ausübt in einer
Schließrichtung
der äußeren Düsennadel 27 und
die somit ohne das Vorhandensein weiterer Kräfte die äußere Düsennadel 27 in eine
Schließposition
drückt,
in der sie einen Fluidfluss durch ein erstes Einspritzloch 34 unterbindet.
Befindet sich die äußere Düsennadel
außerhalb
ihrer Schließposition,
so gibt sie den Fluidfluss durch das erste Einspritzloch 34 frei.
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Ferner
ist eine zweite Düsenfeder 32 vorgesehen,
welche eine Kraft auf die innere Düsennadel 29 ausübt in einer
Schließrichtung
der inneren Düsennadel 29 und
die somit ohne das Vorhandensein weiterer Kräfte die innere Düsennadel 29 in
ei ne Schließposition
drückt,
in der sie einen Fluidfluss durch ein zweites Einspritzloch 36 unterbindet.
Befindet sich die innere Düsennadel
außerhalb
ihrer Schließposition,
so gibt sie den Fluidfluss durch das zweite Einspritzloch 36 frei.
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Einem
Servoventil, das als zweistufiges Servoventil ausgebildet ist, ist
eine Dichthülse 40 zugeordnet,
die sich durch eine Ausnehmung 42 der Zwischenplatte 18 hindurch
erstreckt und sich mit einer Dichtkante 44, die auch als
Beißkante
bezeichnet werden kann, auf einer Kontaktfläche 46 der inneren Düsennadel 29 abstützt. Bevorzugt
ist die Dichthülse 40 nicht
stoffschlüssig
mit der inneren Düsennadel 29 verbunden.
Sie kann jedoch auch stoffschlüssig
mit der inneren Düsennadel,
so zum Beispiel durch Laserschweißen, verbunden sein. Die Dichthülse 40 trennt
so einen ersten Steuerraum 48 ab, der an die Kontaktfläche 46 der
inneren Düsennadel 29 angrenzt,
von einem zweiten Steuerraum 50, der angrenzt an eine Kontaktfläche 54 der äußeren Düsennadel 27.
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Die
Position der inneren Düsennadel 29 wird bestimmt
durch eine Kräftebilanz
aus der durch die zweite Düsenfeder 32 auf
die innere Düsennadel 29 einwirkende
Kraft, die durch den Druck in dem ersten Steuerraum 48 auf
die innere Düsennadel 29 über die
Kontaktfläche 46 einwirkende
Kraft und einer Kraft, die hervorgerufen durch den Druck des Fluids über einen
Hochdruckabsatz 52 der inneren Düsennadel 29 auf diese
entgegen der Schließrichtung
einwirkt.
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Die
Position der äußeren Düsennadel 27 hängt ab von
der Kräftebilanz
der Kraft, die durch die erste Düsenfeder 30 hervorgerufen
wird, den in dem zweiten Steuerraum 50 herrschenden Druck,
der über
die Kontaktfläche 54 der äußeren Düsennadel 27 eine
Kraft einkoppelt, die schließend
auf die äußere Dü sennadel 27 wirkt,
und einer Kraft, die durch den Fluiddruck in einem Bereich eines
Hochdruckabsatzes 56 der äußeren Düsennadel entgegengesetzt der
Schließrichtung
der äußeren Düsennadel 27 wirkt.
Das jeweilige freie Volumen im Bereich der Hochdruckabsätze 56, 52 ist
jeweils hydraulisch gekoppelt mit einer Hochdruckbohrung 82 des
Einspritzventils.
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Das
Servoventil umfasst einen äußeren Kolben 60,
der in einer Ausnehmung 58 der Ventilplatte 16 angeordnet
ist. In seiner Schließstellung
liegt der äußere Kolben 60 dichtend
mit einem Schließkörper 64 des äußeren Kolbens
an einem Sitz 62 der Ventilplatte an. Der Schließkörper 64 des äußeren Kolbens 60 kann
kegelförmig
oder auch beispielsweise teilkugelförmig ausgebildet sein.
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Der äußere Kolben 60 ist
in axialer Richtung durchdrungen von einer Ausnehmung 66 des äußeren Kolbens 60.
In der Ausnehmung 66 des äußeren Kolbens 60 ist
ein Sitz 68 ausgebildet. Ein innerer Kolben 70 ist
in der Ausnehmung 66 des äußeren Kolbens 60 angeordnet
und liegt mit einem Schließkörper 72 des
inneren Kolbens in einer Schließstellung
des inneren Kolbens an dem Sitz 68 des äußeren Kolbens 60 dichtend
an. Der innere Kolben 70 weist einen Absatz 74 auf,
auf dem sich die zweite Düsenfeder 32 an
ihrem einen axialen Ende abstützt. Die
zweite Düsenfeder 32 stützt sich
an ihrem anderen axialen Ende ab an einem Absatz 76 der
Dichthülse 40.
Auf diese Weise kann die zweite Düsenfeder 32 mehrere
Funktionen erfüllen.
Sie übt
zum einen eine in Schließrichtung
der inneren Düsennadel 29 gerichtete
Kraft aus, das heißt
eine Kraft, die hin zu einer Bewegung in die Schließposition
der inneren Düsennadel 29 wirkt.
Ferner übt
sie eine Kraft auf den inneren Kolben aus und zwar in Richtung hin
zu dem dichtenden Anliegen des Schließkörpers 72 an dem Sitz 68 des äußeren Kolbens 60.
Dar über
hinaus drückt
die zweite Düsenfeder 32 die
Dichthülse 40 auf
die Kontaktfläche 46 der
inneren Düsennadel. Die
Dichthülse 40 ist
in der Ausnehmung 66 des äußeren Kolbens 60 geführt. Die
Ausnehmung 42 in der Zwischenplatte 18 ist bevorzugt
mit einem ausreichenden Übermaß im Vergleich
zu dem Durchmesser der Dichthülse 40 bemessen
um so eine mechanische Überbestimmtheit
der Anordnung der Dichthülse
zu vermeiden.
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Der
erste Steuerraum 48 wird durch das freie Volumen der Dichthülse 40 und
des freien Volumens der Ausnehmung 66 des äußeren Kolbens 60 bestimmt.
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Der
zweite Steuerraum 50 ist mittels einer ersten Zulaufdrossel 80 hydraulisch
gekoppelt mit der Hochdruckbohrung 82. Der äußere Kolben 60 ist mit
einer ersten Zulaufdrossel 86 versehen, über die der
erste Steuerraum 48 mittelbar über die erste Zulaufdrossel 80 mit
der Hochdruckbohrung 82 gekoppelt ist. Die zweite Zulaufdrossel 86 ist
bezogen auf die Darstellung der 2 bevorzugt
unterhalb des Sitzes 68 des äußeren Kolbens 60 angeordnet.
Sie kann alternativ oder zusätzlich
auch die Dichthülse 40 durchdringen.
Sie ist dann bevorzugt – bezogen auf
die 2 – kurz
oberhalb der Zwischenplatte 18 und kurz unterhalb des unteren
axialen Endes des äußeren Kolbens 60 in
der Dichthülse 40 ausgebildet.
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Wenn
sich der innere Kolben 70 dichtend mit seinem Schließkörper 72 in
Anlage an dem Sitz 68 des äußeren Kolbens 60 befindet,
so steht er leicht axial mit seiner Endfläche über der Endfläche des äußeren Kolbens 60.
Der äußere und
innere Kolben 60, 70 werden mittels des Piezo-Aktuators 4 entweder
direkt oder mittels eines Übertragers
bewegt. Wird durch den Piezo-Aktuator 4 eine Hubbewegung
ausgeführt,
so bewegt sich als erstes der innere Kolben 70 weg von
seiner dichtenden An lage an dem Sitz 68 des äußeren Kolbens.
Dies hat dann zur Folge, dass in dem ersten Steuerraum 48 befindliches
Fluid in den Leckageraum 14 abfließt, was zu einem Abfallen des
Drucks in dem ersten Steuerraum 48 führt. Mit sinkendem Druck in
dem ersten Steuerraum 48 sinkt auch die Kraft, die über die
Kontaktfläche 46 der
inneren Düsennadel 29 in
Schließrichtung
der inneren Düsennadel
ausgeübt
wird. Und somit erfolgt schließlich
das Bewegen der inneren Düsennadel 29 heraus
aus ihrer Schließposition.
Verringert sich der Hub des Piezo-Aktuators 4 zu einem späteren Zeitpunkt
wieder, so bewegt sich der innere Kolben 70 wieder zurück in seine
dichtende Anlage an dem Sitz 68 des inneren Kolbens 60.
Durch das über
die zweite Zulaufdrossel 86 zufließende Fluid steigt der Druck in
dem ersten Steuerraum 48 wieder an, was letztlich wieder
zu einem Bewegen der inneren Düsennadel 29 zurück in ihre
Schließposition
führt.
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Mit
zunehmendem Hub des Piezo-Aktuators 4 bewegt sich zunächst der
innere Kolben 70 weg von seiner dichtenden Anlage an dem
Sitz 68 des äußeren Kolbens 60 und
mit weiter zunehmendem Hub des Piezo-Aktuators 4 bewegt
sich dann schließlich auch
der äußere Kolben 60 weg
von seiner dichtenden Anlage an dem Sitz 62 der Ventilplatte 16.
Dies hat dann zur Folge, dass Fluid aus dem zweiten Steuerraum 50 in
den Leckageraum 14 abfließen kann und somit der Druck
in dem zweiten Steuerraum 50 sinkt. Mit sinkendem Druck
in dem zweiten Steuerraum 50 verringert sich auch die Kraft,
die durch den Druck des Fluids in dem zweiten Steuerraum 50 über die
Kontaktfläche 54 der äußeren Düsennadel 27 auf
diese in ihrer Schließrichtung
eingekoppelt wird. Dies führt
letztendlich zu einem Bewegen der äußeren Düsennadel 27 heraus
aus ihrer Schließposition.
Wird der Hub des Piezo-Aktuators 4 anschließend wieder
verringert, so bewegt sich der äußere Kolben 60 wieder
in seine dichtende Anlage an dem Sitz 62 der Ventilplatte 16.
Es kann dann kein Fluid aus dem zweiten Steuerraum 50 mehr
in den Leckageraum 40 abfließen und durch über die
erste Zulaufdrossel 80 zufließendes Fluids steigt der Druck in
dem zweiten Steuerraum wieder, was schließlich zu einem Zurückbewegen
der äußeren Düsennadel 27 in
ihre Schließposition
führt.
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Das
Volumen des ersten Steuerraums 48 kann einfach dadurch
eingestellt werden, wie weit sich der innere Kolben 70 hinein
in die Ausnehmung 66 des äußeren Kolbens 60 erstreckt.
So kann insbesondere das Volumen des ersten Steuerraums 48 dadurch
verringert werden, dass sich der innere Kolben mit einem Zapfen 88 in
das freie Volumen der Dichthülse 40 hinein
erstreckt, wie dies in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 3 dargestellt
ist. Ebenso lässt
sich das freie Volumen des ersten Steuerraums 48 dadurch
verringern, dass die innere Düsennadel 29 mit
einem Zapfen 90 (4) versehen ist.
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Der
Schließkörper 72 des
inneren Kolbens 70 ist bevorzugt teilkugelförmig ausgebildet.
Auf diese Weise kann die axiale Länge der Führung des inneren Kolbens sehr
gering gehalten werden, da durch die teilkugelförmige Form des Schließkörpers 72 des
inneren Kolbens 17 auch ein geringes Verkippen des inneren
Kolbens 70 nicht zu einer Verringerung der Dichtigkeit
der Anlage des Schließkörpers an
dem Sitz 68 des äußeren Kolbens 60 führt. Somit kann
insgesamt die Bauhöhe
des Einspritzventils verringert werden.