-
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.
-
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.
-
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
-
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.
-
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 Steu erkolbens im ersten und zweiten Steuerraum gleich ist, so
dass bei gleichem Druck im ersten und zweiten Steuerraum die resultierende
Kraft auf den Ventilkolben verschwindet.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Weitere
Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen des Gegenstandes der
Erfindung sind der Beschreibungsunterzeichnung entnehmbar.
-
Zeichnung
-
In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt.
Es zeigt
-
1 eine
schematische Darstellung des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems,
wobei das Kraftstoffeinspritzventil schematisch und zum Teil längsgeschnitten
dargestellt ist,
-
2 eine
Vergrößerung im
Bereich des Ventilsitzes von 1 und
-
3 den zeitlichen Verlauf einer Reihe von Größen bei
der Kraftstoffeinspritzung, wie dem Nadelhub und dem Druck in den
Steuerräumen.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
In 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 Einspritzöffnungen 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. 2 zeigt hierzu eine Vergrößerung im Bereich des Ventilsitzes 12 von 1.
Die Ventilaußennade 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.
-
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 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.
-
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.
-
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.
-
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 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.
-
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:
Zu
Beginn des Einspritzzyklus befindet 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 1 dargestellt ist und in der der Steuerdruckraum 62 von
der Ablaufleitung 72 getrennt ist. Der Steuer duckraum 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 Kraftstoffdruck 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.
-
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
da bei so ausgelegt, dass der Ventilkolben 30 wieder auf
der Ventilinnennadel 22 aufliegt, ehe die Ventilaußennadel 20 vom
Ventilsitz 12 abhebt. Da die Ventilinnennadel 22 in
dem Ausführungsbeispiel,
wie es in 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.
-
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 ha 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 ha 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.
-
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 3b dargestellt, wo die Bestromung
des Steuerventils 70 einsetzt und zu dem bekannten Druckanstieg
im ersten Steuerraum 34 und im zweiten Steuerraum 35 führt. 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.
-
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.
-
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 Ventilinnennade 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.