DE102012224387A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen Download PDF

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Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (1), in dem ein Druckraum (19) mit einer darin längsverschiebbar angeordneten Düsennadel (26) ausgebildet ist, wobei die Düsennadel (26) mit einem Düsensitz (28) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (30) zusammenwirkt. Ein Steuerraum (40) wird von einer düsensitzabgewandten Stirnseite (29) der Düsennadel (26) begrenzt, so dass durch den Druck im Steuerraum (40) eine Schließkraft auf die Düsennadel (26) in Richtung des Düsensitzes (28) ausgeübt werden kann. Ein erster Steuerkolben (20) und ein zweiter Steuerkolben (22) sind längsbeweglich angeordnet und weisen jeweils eine Stirnseite (50; 52) auf, mit der sie den Steuerraum (40) begrenzen, wobei der erste Steuerkolben (20) in dem zweiten Steuerkolben (22) geführt ist. Die dem Druck im Steuerraum (40) ausgesetzte Stirnseite (52) des zweiten Steuerkolbens (22) kleiner ist als die dem Druck des Steuerraums (40) ausgesetzte Stirnseite (29) der Düsennadel (26).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, wie es vorzugsweise zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen verwendet wird.
  • Stand der Technik
  • Zur Einbringung von Kraftstoff direkt in Brennräume von Brennkraftmaschinen sind Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt, bei denen der Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe stark verdichtet wird und anschließend mittels eines Einspritzventils direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der hohe Druck ist notwendig, um einerseits die notwendige Menge in der zur Verfügung stehenden Zeit in den Brennraum einzubringen und andererseits, um eine möglichst feine Zerstäubung des Kraftstoffs und damit eine optimale Verbrennung zu erreichen. Die bekannten Kraftstoffeinspritzventile weisen zu diesem Zweck ein Gehäuse auf, in dem ein Druckraum ausgebildet ist, der mit dem verdichteten Kraftstoff befüllt ist. Zur Steuerung der Einspritzung dient eine Düsennadel, die innerhalb des Druckraums längsverschiebbar angeordnet ist und die durch ihre Längsbewegung eine oder mehrere Einspritzöffnungen öffnet und schließt. Um die Längsbewegung der Düsennadel zu steuern ist ein Steuerraum vorgesehen, der die brennraumabgewandte Stirnseite der Düsennadel unmittelbar oder mittelbar mit Kraftstoffhochdruck beaufschlagt, so dass über die Regulierung des Drucks im Steuerraum die Längsbewegung der Düsennadel gesteuert werden kann. Hierbei wird der Kraftstoffdruck im Steuerraum über ein Steuerventil entlastet oder wieder mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt. Durch den wechselnden Kraftstoffdruck im Steuerraum ergibt sich eine entsprechend wechselnde Schließkraft durch die Düsennadel, so dass damit die Längsbewegung der Düsennadel gesteuert werden kann.
  • Eine andere Möglichkeit sind sogenannte direktschaltende Kraftstoffeinspritzventile, bei denen ein Aktor unmittelbar oder mittels eines hydraulischen Kopplers eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübt. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise aus der DE 10 2009 047 560 A1 bekannt. Zwischen dem elektrischen Aktor, der hier als Magnetaktor ausgebildet ist, und der Düsennadel dient ein hydraulischer Kopplerraum zur Vermittlung der Schließkraft. Der Kopplerraum ist durch einen Kolben begrenzt, der mittels des Elektromagneten bewegt werden kann. Wird also der Kolben aus dem Kopplerraum herausgezogen, so erniedrigt sich der Druck im Kopplerraum und die Düsennadel öffnet. Entsprechend kann der Kolben wieder durch Abschalten des Elektromagneten in den Kopplerraum hineingedrückt werden, was dort zu einer Druckerhöhung und damit wieder zum Schließen der Düsennadel führt.
  • Der hydraulische Koppler ist notwendig, da der Elektromagnet selbst in der Regel nicht genug Kraft aufbringen kann, um die Düsennadel direkt zu öffnen. Deshalb ist eine Kraftübersetzung durch den hydraulischen Koppler notwendig, bei der der Hub des Kolbens und damit des Taucherankers untersetzt wird, d. h. der Kolben weist einen geringeren Durchmesser auf, als die Düsennadel, die den Kopplerraum begrenzt, so dass ein bestimmter Hub des Kopplerkolbens zu einem geringeren Hub der Düsennadel führt. Durch diese Kraftübersetzung ist der erreichbare Düsennadelhub jedoch stark eingeschränkt, da eine hohe Kraftübersetzung mit einer hohen Weguntersetzung einher geht. Zur Lösung dieses Problems wird in der DE 10 2009 047 560 A1 ein zweistufiger hydraulischer Koppler vorgeschlagen, bei dem die erste Stufe eine Kraftübersetzung und die zweite Übersetzungsstufe eine 1:1 Übersetzung darstellt, bei der der Kopplerkolben und die Düsennadel denselben Weg durchfahren. Dieser fordert jedoch einen sehr hohen Hub in der ersten Stufe und ermöglicht dadurch kaum Vorteile in der Gesamtauslegung. Auch mit diesem zweistufigen Übersetzer ist also eine gute Auslegung einer direkten Nadelsteuerung mittels Magnetaktor zumindest nicht für alle Anwendungen gegeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil weist den Vorteil auf, dass hier ein zweistufiger Übersetzer vorhanden ist, bei dem die erste und die zweite Übersetzungsstufe eine Übersetzung der Aktorkraft bewirken. Dadurch kann die Aktorkraft besser der notwendigen Düsenöffnungskraft angepasst werden. Dazu weist das Kraftstoffeinspritzventil ein Gehäuse auf, in dem ein Druckraum mit einer darin längsverschiebbaren geordneten Düsennadel ausgebildet ist, wobei die Düsennadel mit einem Düsensitz zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt. Weiter ist ein Steuerraum vorhanden, der von einer düsensitzabgewandten Stirnseite der Düsennadel begrenzt wird, so dass durch den Druck im Steuerraum eine Schließkraft auf die Düsennadel in Richtung des Düsensitzes ausgeübt werden kann. Es ist ein erster Steuerkolben und ein zweiter Steuerkolben vorhanden, die längsbeweglich angeordnet sind und die jeweils eine Stirnseite aufweisen, mit der sie den Steuerraum begrenzen. Die Gesamtfläche der dem Druck im Steuerraum ausgesetzten Stirnseiten des ersten und des zweiten Steuerkolbens ist dabei kleiner als die Fläche der dem Druck ausgesetzten Stirnseite der Düsennadel. Durch diese Konstruktion wird eine Weguntersetzung auch bei der zweiten Übersetzungsstufe erreicht, so dass auch dann, wenn sich der zweite Steuerkolben aus dem Steuerraum heraus bewegt, eine Weguntersetzung stattfindet und damit genügend Öffnungskraft für die Düsennadel zur Verfügung steht. Die Umsetzung dieses Prinzips ist auch in bestehenden Injektorkonzepten ohne größere technische Probleme möglich ist.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Steuerkolben einen mechanischen Mitnehmer auf, wobei der erste Steuerkolben vorzugsweise durch einen elektrischen Aktor längsbewegbar ist. Der mechanische Mitnehmer kommt ab einem bestimmten Hub des ersten Steuerkolbens am zweiten Steuerkolben zur Anlage, so dass sich ab diesem Zeitpunkt der erste Steuerkolben und der zweite Steuerkolben synchron bewegen. So reicht es in vorteilhafterweise aus, nur der erste Steuerkolben über den Elektromagneten oder den sonstigen elektrischen Aktor zu bewegen, während der zweite Steuerkolben durch die mechanische Kopplung mit dem ersten Steuerkolben bewegt wird, wobei über den Hub bis zum wirksam werden des mechanischen Mitnehmers die Dynamik des Öffnungsvorgangs eingestellt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Steuerkolben im zweiten Steuerkolben hochdruckdicht geführt. Darüber hinaus kann der zweite Steuerkolben in einer Führungsbohrung in einer Führungsplatte hochdruckdicht geführt werden. Durch diese Konstruktion lässt sich der Steuerraum einfach und zuverlässig abdichten, ohne dass über Leckageströme eine Funktionsbeeinträchtigung stattfindet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düsennadel an ihrem düsensitzabgewandten Ende in einer Führungshülse geführt, die den Steuerraum radial nach außen begrenzt. Diese Konstruktion erlaub die Übernahme von bekannten Injektorkonzepten und ermöglicht so eine kostengünstige Umsetzung der Erfindung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der elektrische Aktor als elektromagnetischer Aktor ausgebildet und umfasst einen Magnetanker, der mit dem ersten Steuerkolben fest verbunden ist und der mittels eines Elektromagneten bewegbar ist. In vorteilhafter Weise ist dabei der Magnetanker als Tauchanker ausgebildet, was eine kompakte Konstruktion ermöglicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der erste Steuerkolben von einer unter Vorspannung stehenden Stellfeder in Richtung des Steuerraums mit einer Stellkraft beaufschlagt. Dadurch kehrt der erste Steuerkolben nach Beendigung der Einspritzung wieder in seine Ausgangsstellung zurück, ohne dass dafür weitere hydraulische Vorrichtungen notwendig sind.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.
  • Zeichnungen
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigen
  • 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil in schematischer Darstellung,
  • 2 eine Vergrößerung des mit II bezeichneten Ausschnitts der 1 und
  • 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in derselben Darstellung wie 2.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist eines erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils im Längsschnitt schematisch dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Haltekörper 2, einen Trennkörper 3, einen Magnetkörper 4 und einen Düsenkörper 5 umfasst. Diese Körper sind mittels einer Spannmutter 7 gegeneinander flüssigkeitsdicht verspannt, wobei die Spannmutter 7 in ein Gewinde 8 des Haltekörpers 2 eingreift. Im Düsenkörper 5 ist ein Druckraum 19 ausgebildet, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Innerhalb des Hochdruckkörpers 5 ist eine Düsennadel 25 längsverschiebbar angeordnet, die in einem Führungsabschnitt 26 geführt ist, wobei am Führungsabschnitt 26 mehrere Anschlüsse 27 ausgebildet sind, die einen Kraftstoffstrom am Führungsabschnitt 26 vorbei erlauben. Die Düsennadel 25 wirkt mit einem Düsensitz 28 zusammen, der am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 5 ausgebildet ist und im Wesentlichen eine konische Form aufweist. An den Düsensitz 28 anschließend sind mehrere Einspritzöffnungen 30 ausgebildet, über die Kraftstoff in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gelangen kann.
  • Die Düsennadel 25 ist an ihrem düsensitzabgewandten Ende in einer Führungshülse 32 geführt, wobei sich die Führungshülse 32 mit ihrem dem Düsensitz zugewandten Ende an einer Feder 31 abstützt, die unter Druckvorspannung zwischen der Führungshülse 32 und einem Absatz 33 der Düsennadel 25 angeordnet ist. Durch die Druckvorspannung der Feder 31 wird die Führungshülse 32 gegen eine Führungsplatte 17 gedrückt, die innerhalb des Magnetkörpers 4 angeordnet ist. Die Führungsplatte 17 wiederum wird über eine Haltefeder 44, die sich am Magnetkörper 4 abstützt, gegen einen Absatz des Düsenkörpers 5 gedrückt und verbleibt so ortsfest in ihrer Position.
  • Durch die Ausnehmung im Magnetkörper 4 und die Führungsplatte 17 wird ein Federraum 16 innerhalb des Magnetkörpers 4 begrenzt. Der Federraum 16 ist zum einen über eine in der Führungsplatte 17 ausgebildete Durchgangsbohrung 18 mit dem Druckraum 19 verbunden und zum anderen über eine Verbindungsbohrung 15, die im Magnetkörper 4 ausgebildet ist, mit einem Arbeitsraum 11, der im Trennkörper 3 und im Magnetkörper 4 ausgebildet ist. Der Arbeitsraum 11 wird wiederum über eine Hochdruckbohrung 10 mit Kraftstoff unter hohem Druck versorgt, die als Längsbohrung im Haltekörper 2 ausgebildet ist.
  • Durch die Führungsplatte 17, die Führungshülse 32 und die Stirnfläche 29 der Düsennadel 25 wird ein Steuerraum 40 begrenzt, was in 2 näher dargestellt ist. Über den Druck im Steuerraum 40 wird eine hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 25 ausgeübt, die diese in Richtung des Düsensitzes 28 mit einer Schließkraft beaufschlagt. Zur Einstellung des Drucks im Steuerraum 40 und damit zur Steuerung der Längsbewegung der Düsennadel 25 wird der Steuerraum 40 durch einen ersten Steuerkolben 20 und einen zweiten Steuerkolben 22 abgewandt zur Düsennadel 25 begrenzt. Der erste Steuerkolben 20 ist ebenso wie der zweite Steuerkolben 22 längsbeweglich, wobei der erste Steuerkolben 20 im zweiten Steuerkolben 22 geführt ist und der zweite Steuerkolben 22 in einer Führungsbohrung 23 in der Führungsplatte 17, wobei beide Führungen hochdruckdicht ausgeführt sind. Der erste Steuerkolben 20 ist mit einem Magnetanker 12 fest verbunden, der innerhalb des Arbeitsraums 11 längsbeweglich angeordnet ist. Der Magnetanker 12 weist dabei eine Schrägbohrung 13 auf, die der Durchleitung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs aus der Hochdruckbohrung 10 in die Verbindungsbohrung 15 dient, so dass der Anker stets vom Kraftstoffhochdruck umgeben ist. Zur Bewegung des Magnetankers 12 dient der Elektromagnet 14, der an der Außenseite des Haltekörpers 2 angeordnet ist und über den eine magnetische Kraft auf den Magnetanker 12 ausgeübt werden kann, die den Magnetanker 12, der als Tauchanker fungiert, in den Elektromagneten 14 zieht, wenn dieser bestromt wird. Der Trennkörper 3 ist dabei aus einem nicht magnetischen Material ausgebildet, wobei der Magnetkörper 4 den Magnetfluss zum Magnetanker 12 leitet.
  • Der erste Steuerkolben 20 ragt bis in den Steuerraum 40, wo seine erste Stirnfläche 50 vom Kraftstoffdruck im Steuerraum 40 beaufschlagt wird. Der zweite Steuerkolben 22 weist eine ringscheibenförmige Stirnseite 52 auf, die ebenfalls vom Kraftstoffdruck des Steuerraums 40 beaufschlagt wird. Zum Herstellen einer definierten Ausgangsposition ist im Federraum 16 eine erste Stellfeder 42 unter Druckvorspannung angeordnet, die sich zwischen der Grundseite des Federraums 16 und einem Absatz 45 unter Druckvorspannung befindet, der am ersten Steuerkolben 20 ausgebildet ist. Die zweite Stellfeder 43 umgibt die erste Stellfeder 42 und ist dabei zwischen dem Grund des Federraums 16 und der der zweiten Stirnfläche 52 entgegengesetzten Seite des zweiten Steuerkolbens 22 angeordnet, so dass die zweite Stellfeder 43 den zweiten Steuerkolben 22 mit einer Durchmessererweiterung 35 entgegen die Führungsplatte 17 drückt. Der erste Steuerkolben 20 bzw. der Magnetanker 13 kommen in ihrer Ausgangsstellung an einem Anschlag zur Anlage, der beispielsweise innerhalb des Arbeitsraums 11 ausgebildet und in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.
  • Zur Steuerung der beiden Steuerkolben 20, 22 ist an der der Ventilnadel 25 zugewandten Seite innerhalb des Steuerraum 40 am ersten Steuerkolben 20 ein Mitnehmer 46 ausgebildet, der als tellerartige Anformung ausgebildet ist. In der Ausgangstellung, d. h. wenn der erste Steuerkolben 20 und der zweite Steuerkolben 22 in ihrer unteren Ausgangsstellung sind und durch die erste Stellfeder 42 bzw. die zweite Stellfeder 43 in ihrer Ausgangsstellung gedrückt werden, weist der Mitnehmer 46 von der zweiten Stirnfläche 52 des zweiten Steuerkolbens 22 einen axialen Abstand h0 auf. Dies bewirkt, dass der Mitnehmer 46 bei der axialen Bewegung des ersten Steuerkolbens 20 nach Durchfahren des Hubs h0 am zweiten Steuerkolben 22 zur Anlage kommt, so dass sich dann beide Steuerkolben 20, 22 synchron aus dem Steuerraum 40 wegbewegen.
  • Die Flächenverhältnisse der den Steuerraum 40 begrenzenden Flächen sind derart ausgebildet, dass die zweite Stirnfläche 52 des zweiten Steuerkolbens 22 kleiner ist als die Stirnfläche 29 der Düsennadel 25. Da der erste Steuerkolben 20 innerhalb des zweiten Steuerkolbens 22 geführt ist, ist zwangsläufig auch die erste Stirnfläche 50 kleiner als die Stirnfläche 29 der Düsennadel 25.
  • Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Zu Beginn der Einspritzung ist über den Hochdrucklauf 10 hoher Kraftstoffdruck im gesamten Kraftstoffeinspritzventil verteilt, insbesondere entlang der Bohrungen und im Druckraum 19, so dass die Düsennadel 25 vom Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagt ist. Ebenso ist im Steuerraum 40 Kraftstoff unter hohem Druck vorhanden, wobei der Steuerraum 40 über Leckagespalte, die beispielsweise zwischen der Führungshülse 32 und der Düsennadel 25 ausgebildet sind, mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt wird. Der erste Steuerkolben 20 und der zweite Steuerkolben 22 werden durch die Stellfedern 42, 43 in ihre untere Ausgangstellung gedrückt, d. h. sie befinden sich in der Stellung, wie sie in 2 gezeigt sind. Insbesondere befindet sich der erste Steuerkolben 22 soweit im Steuerraum 40, dass der Mitnehmer 46 den axialen Abstand h0 vom zweiten Steuerkolben 22 aufweist. Der zweite Steuerkolben 22 befindet sich in Anlage an der Führungsplatte 17. Soll eine Einspritzung erfolgen, so wird der Elektromagnet bestromt und zieht durch seine magnetische Wirkung, die durch den Magnetkörper 4 weitergeleitet wird, den Magnetanker 12 vom Steuerraum 40 weg. Durch die Bewegung des ersten Steuerkolbens 20 aus dem Steuerraum 40 heraus sinkt der Druck im ersten Steuerraum 40, so dass die Düsennadel 25 angetrieben durch den Kraftstoffdruck, der in axialer Richtung im Druckraum 19 auf die Düsennadel 25 wirkt, vom Düsensitz 28 abhebt und die Einspritzöffnungen 30 freigibt. Da der erste Steuerkolben 20 aus dem Steuerraum 40 heraus bewegt wird, bewirkt der Öffnungshub des ersten Steuerkolbens 20 eine Volumenerhöhung des Steuerraums 40, nämlich entsprechend dem Produkt aus der Fläche der ersten Stirnfläche 50 und dem durchfahrenen Hub des ersten Steuerkolbens 20. Die Düsennadel 25 bewegt daraufhin in axialer Richtung in dem Maße, wie sich das Volumen des Steuerraums 40 durch das Zurückziehen des Steuerkolbens 20 erhöht, so dass das Kraftstoffvolumen innerhalb des Steuerraums 40 in etwa konstant bleibt. Da die Stirnfläche 29 sehr viel größer ist als die erste Stirnfläche 50 des ersten Steuerkolbens 20, durchfährt die Düsennadel 25 einen wesentlich geringeren Hub als der erste Steuerkolben 20.
  • Sobald der erste Steuerkolben 20 mit seinem Mitnehmer 46 an der zweiten Stirnfläche des zweiten Steuerkolbens 22 zur Anlage kommt, bewegt der erste Steuerkolben 20 auch den zweiten Steuerkolben 22 aus dem Steuerraum 40 heraus. Da der zweite Steuerkolben 22 einen größeren Durchmesser aufweist als der erste Steuerkolben 20 und die erste Stirnfläche 50 und die zweite Stirnfläche 52 zusammen deutlich größer sind als die erste Stirnfläche 50 alleine, vergrößert sich jetzt das Volumen des Steuerraums 40 durch die Bewegung des ersten und zweiten Steuerkolbens 20, 22 mit der Bewegung des Magnetankers 12 deutlich schneller. Dies bedeutet, dass die Düsennadel 25 ab jetzt einen beschleunigten Öffnungshub durchfährt und damit den notwendigen Querschnitt im Bereich des Düsensitzes 28 schneller aufsteuert. Die Bewegung des Magnetankers 12 und damit des ersten und zweiten Steuerkolbens 20, 22 wird solange fortgesetzt, bis der Magnetanker 12 an einem oberen Anschlag angelangt oder die Bestromung des Elektromagneten 14 beendet wird.
  • Soll die Einspritzung beendet werden, so wird die Bestromung des Elektromagneten 14 beendet, so dass der erste Steuerkolben 20 und der zweite Steuerkolben 22 angetrieben durch die erste Stellfeder 42 bzw. die zweite Stellfeder 43 wieder zurück in ihre Ausgangstellung gedrückt werden. Dabei erhöht sich der Druck im Steuerraum 40 und drückt die Düsennadel 25 wieder zurück in ihre Schließstellung. Sobald sich die Düsennadel 25 wieder in Anlage am Düsensitz 28 befindet, gleicht sich der Druck im Steuerraum 40 dem Druck im Druckraum 19 über Leckagespalte wieder an.
  • Die beschriebene Konstruktion, bei der der erste Steuerkolben 20 den Steuerraum begrenzt, dessen Druck auch auf die Düsennadel 25 wirkt, erlaubt es, die Düsennadel 25 direkt mittels des Elektromagneten 14 anzusteuern und deren Hub unmittelbar zu beeinflussen. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Konstruktion liegt darin, dass die gesamte Vorrichtung zur Kraftverstärkung unter Hochdruck steht. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine dauerhafte Abdichtung zwischen Bereichen mit hohem und niedrigem Druck sicher zu stellen, was in der Regel entweder eine dauernde Leckage bedeutet oder nur mit erheblichem technischem Aufwand zu erreichen ist.
  • 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, wie der erste Steuerkolben 20 und der zweite Steuerkkolben 22 zusammenwirken. Zu Beginn der Einspritzung sind beide Steuerkolben 20, 22 wiederum in ihrer unteren Ausgangsstellung, wie in 3 dargestellt. Bewegt sich der Magnetanker 12 nach oben und entsprechend auch der erste Steuerkolben 20, so vermindert sich wie beim Ausführungsbeispiel nach 2 beschrieben das Volumen des Steuerraums 40, und die Düsennadel 25 bewegt sich im gleichen Maße in den Steuerraum 40 hinein. Sobald die Düsennadel 25 den Hub h1 durchfahren hat, kommt die Düsennadel 25 mit ihrer Stirnfläche 29 an der zweiten Stirnfläche 52 des zweiten Steuerkolbens 22 zur Anlage und drückt diesen nach oben. Der hydraulische Effekt ist der gleiche wie beim ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel, jedoch kann hier auf den Mitnehmer 46 verzichtet werden. Das Schließen des Kraftstoffeinspritzventils vollzieht sich ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Der Spalt zwischen dem ersten Steuerkolben 20 und dem zweiten Steuerkolben 22 ist hochdruckdicht ausgeführt, d. h. dass es zu keinem nennenswerten Druckverlust innerhalb des Steuerraums 40 durch Leckagen durch diesen Spalt kommt. Ebenso ist die Führung des zweiten Steuerkolbens 22 in der Führungsbohrung 23 in der Führungsplatte 17 hochdruckdicht ausgeführt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009047560 A1 [0003, 0004]

Claims (8)

  1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (1), in dem ein Druckraum (19) mit einer darin längsverschiebbar angeordneten, Düsennadel (26) ausgebildet ist, wobei die Düsennadel (26) mit einem Düsensitz (28) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (30) zusammenwirkt, und mit einem Steuerraum (40), der von einer düsensitzabgewandten Stirnseite (29) der Düsennadel (26) begrenzt wird, so dass durch den Druck im Steuerraum (40) eine Schließkraft auf die Düsennadel (26) in Richtung des Düsensitzes (28) ausgeübt werden kann, und mit einem ersten Steuerkolben (20) und einem zweiten Steuerkolben (22), die längsbeweglich angeordnet sind und die jeweils eine Stirnseite (50; 52) aufweisen, mit der sie den Steuerraum (40) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche der dem Druck im Steuerraum (40) ausgesetzten Stirnseiten (50; 52) des ersten Steuerkolbens (22) und des zweiten Steuerkolbens (22) kleiner ist als die Fläche der dem Druck des Steuerraums (40) ausgesetzten Stirnseite (29) der Düsennadel (26).
  2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (20) durch einen elektrischen Aktor (12; 14) längsbewegbar ist.
  3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (20) einen mechanischen Mitnehmer (46) aufweist, der ab einem bestimmten Hub (h0) des ersten Steuerkolbens (20) am zweiten Steuerkolben (22) zur Anlage kommt, so dass sich der erste Steuerkolben (20) und der zweite Steuerkolben (22) synchron bewegen.
  4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (20) im zweiten Steuerkolben (20) hochdruckdicht geführt ist.
  5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerkolben (22) in einer Führungsbohrung (23) in einer Führungsplatte (17) hochdruckdicht geführt ist.
  6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (25) an ihrem düsensitzabgewandten Ende in einer Führungshülse (32) geführt ist, die den Steuerraum (40) radial nach außen begrenzt.
  7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aktor als elektromagnetischer Aktor (12; 14) ausgebildet ist und einen Magnetanker (12) umfasst, der mit dem ersten Steuerkolben (20) fest verbunden ist und der mittels eines Elektromagneten (14) bewegbar ist.
  8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (20) von einer unter Vorspannung stehenden Stellfeder (42) in Richtung des Steuerraums (40) mit einer Stellkraft beaufschlagt ist.
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