DE19946831C1 - Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten ist mit einer piezoelektrischen Einheit (3) zur Betätigung eines in einer Bohrung (8) eines Ventilkörpers (9) axial verschiebbaren Ventilglieds (2) ausgebildet. Dem Ventilglied (2), das wenigstens einen Stellkolben (7) und wenigstens einen Betätigungskolben (10) aufweist, ist ein Ventilschließglied (13) zugeordnet, das mit wenigstens einem an dem Ventilkörper (9) vorgesehenen Ventilsitz (16, 17) zum Öffnen und Schließen des Ventils (1) zusammenwirkt und einen Niederdruckbereich (16) mit Systemdruck von einem Hochdruckbereich (17) trennt. Eine Hydraulikkammer (11) zwischen dem Stellkolben (7) und dem Betätigungskolben (10) arbeitet als Toleranzausgleichselement der piezoelektrischen Einheit (3) und als hydraulische Übersetzung. Zum Ausgleich von Leckverlusten ist eine mit dem Hochdruckbereich verbindbare Befülleinrichtung (23) vorgesehen, welche einen Systemdruckraum (24, 26, 26') aufweist, der in einen den Betätigungskolben (10) umgebenden Spalt (25') oder in einen den Stellkolben (7) umgebenden Spalt (25) mündet.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß der in Patentanspruch 1 näher definier­ ten Art aus.

Aus der EP 0 477 400 A1 ist ein Ventil, welches über einen piezoelektrischen Aktor betätigbar ist, bereits bekannt. Dieses bekannte Ventil weist eine Anordnung für einen in Hubrichtung wirkenden adaptiven, mechanischen Toleranzaus­ gleich für einen Wegtransformator des piezoelektrischen Aktors auf, bei der die Auslenkung des piezoelektrischen Aktors über eine Hydraulikkammer übertragen wird.

Die Hydraulikkammer, welche als eine sogenannte hydrauli­ sche Übersetzung arbeitet, schließt zwischen zwei sie begrenzenden Kolben, von denen ein Kolben mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist und mit einem anzusteuernden Ventilglied verbunden ist und der andere Kolben mit einem größeren Durchmesser ausgebildet ist und mit dem piezoelektrischen Aktor verbunden ist, ein gemein­ sames Ausgleichsvolumen ein. Die Hydraulikkammer ist dabei derart zwischen den beiden Kolben eingespannt, daß der Betätigungskolben des Ventilgliedes, das in seiner Ruhelage mittels einer oder mehrerer Federn relativ zu einer vorgegebenen Position gehalten ist, einen um das Überset­ zungsverhältnis des Kolbendurchmessers vergrößerten Hub macht, wenn der größere Kolben durch den piezoelektrischen Aktor um eine bestimmte Wegstrecke bewegt wird. Das Ventilglied, die Kolben und der piezoelektrische Aktor liegen dabei auf einer gemeinsamen Achse hintereinander.

Über das Ausgleichsvolumen der Hydraulikkammer können Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten im Bauteil oder unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien sowie eventuelle Setzeffekte ausgeglichen werden, ohne daß dadurch eine Änderung der Position des anzusteuernden Ventilgliedes auftritt.

Ein Ausgleich von Längenänderungen des piezoelektrischen Aktors, des Ventilgliedes oder des Ventilgehäuses durch die zwischen zwei Kolben angeordnete Hydraulikkammer erfordert jedoch eine aufwendige Konstruktion und ist hinsichtlich der auftretenden Leckageverluste und der Wiederbefüllung der Hydraulikkammer problematisch. Der hydraulische Koppler benötigt nämlich einen Systemdruck, welcher aufgrund von Leckage abfällt, falls keine ausreichende Nachfüllung mit Hydraulikflüssigkeit stattfindet.

Aus der Praxis sind bei Common-Rail-Injektoren Lösungen bekannt, bei denen der Systemdruck zweckmäßig im Ventil selbst erzeugt wird, wobei ein konstanter Systemdruck auch bei einem Systemstart sichergestellt ist. Hierzu wird Hydraulikflüssigkeit aus einem Hochdruckbereich des zu steuernden Kraftstoffs entnommen und dem Niederdruckbereich mit dem Systemdruck zugeführt. Dies geschieht mit Hilfe von Leckspalten, die durch Leck- bzw. Befüllstifte dargestellt werden. Nachteilhafterweise sind die Leckageverluste dabei jedoch oft unerwünscht hoch.

Bei Lösungen mit hydraulischer Übersetzung ist ein mög­ lichst großer Systemdruck im Niederdruckbereich von Vorteil. Problematisch ist dabei jedoch häufig, daß Abdichtelemente, welche den in der Regel nicht kraftstoffe­ sten piezoelektrischen Aktor gegenüber dem Niederdruckbe­ reich abdichten, nur mit geringem Druck belastbar sind, weshalb auf eine schnelle Wiederbefüllung mit erhöhtem Druck verzichtet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zur Steuerung von Flüssigkeiten zu schaffen, welches insbeson­ dere eine geringe Leckage aus dem Niederdruckbereich und die Befüllung einer hydraulischen Übersetzung mit erhöhtem Druck ermöglicht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil zur Steuerung von Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß bei der Ansteuerung der piezoelektrischen Einheit nur ein äußerst geringes Volumen aus dem Systemdruckbereich verdrängt wird, so daß die kontinuierliche Leckage des Systems bei dem erfindungsgemäßen Ventil auf ein Minimum reduziert wird, wobei jedoch eine kontinuierliche Durch­ strömung der Hydraulikkammer und damit ein Ausspülen von gegebenenfalls in diese eingetretene Luft immer gewährlei­ stet ist.

Die Wiederbefüllung der Hydraulikkammer kann in vorteilhaf­ ter Weise mit hohem Druck erfolgen, so daß eine möglichst schnelle Wiederbefüllung erreicht wird. Insbesondere bei einem als Kraftstoffeinspritzventil ausgebildeten Ventil kann somit das Zeitintervall zwischen den Kraftstoffein­ spritzungen sehr gering gehalten werden, wodurch hohe Motordrehzahlen realisiert werden können.

Außerdem kann das Systemdruck aufweisende Volumen im Niederdruckbereich sehr klein ausgeführt werden. Damit verkürzt sich die notwendige Zeit zum Befüllen des System­ bereichs bei einem Systemstart.

Ein bedeutender Vorteil der Erfindung besteht des weiteren darin, daß durch die separate Anordnung des Systemdruckrau­ mes Druckstöße auf ein gegebenenfalls zwischen dem Nieder­ druckbereich und der piezoelektrischen Einheit vorgesehenes Dichtelement vermieden werden. Damit wird bei dem erfin­ dungsgemäßen Ventil die Lebensdauer des Dichtelements positiv beeinflußt und die Höhe des Systemdrucks nicht durch das Dichtelement begrenzt.

Da ein Pumpeffekt mit dem Dichtelement sowie sich daraus ergebende hohe Leckageverluste aus dem Systemdruckbereich beim Ansteuern der piezoelektrischen Einheit vermieden werden, können die Kolbendurchmesser und das Dichtelement ohne Rücksicht auf eine eventuelle effektiv pumpende Fläche des Dichtelements frei gewählt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ventils zur Steuerung von Flüssigkeiten sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung eines erstes Ausführungsbeispiels der Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen im Längsschnitt, und

Fig. 2 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels bei einem Kraftstoffein­ spritzventil im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt eine Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils bei einem Kraftstoffeinspritzventil 1 für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist vorliegend als ein Common-Rail-Injektor ausgebildet, wobei die Kraftstoffeinspritzung über das Druckniveau in einem Ventilsteuerraum 12, welcher mit einer Hochdruckversorgung verbunden ist, gesteuert wird.

Zur Einstellung eines Einspritzbeginns, einer Einspritzdau­ er und einer Einspritzmenge über Kräfteverhältnisse in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 wird ein Ventilglied 2 über einen als piezoelektrischen Aktor 3 ausgebildeten piezo­ elektrischen Einheit angesteuert, welcher auf der ventil­ steuerraum- und brennraumabgewandten Seite des Ventilglie­ des 2 angeordnet ist. Selbstverständlich können auch mehrere piezoelektrische Aktoren 3 bei dem Ventil 1 eingesetzt werden.

Der piezoelektrische Aktor 3 ist aus mehreren Schichten aufgebaut und weist auf seiner dem Ventilglied 2 zugewand­ ten Seite einen Aktorkopf 4 sowie auf seiner dem Ventil­ glied abgewandten Seite einen Aktorfuß 5 auf, der sich an einer Wand eines Ventilkörpers 9 abstützt. An dem Aktorkopf 4 liegt über ein Auflager 6 ein Stellkolben 7 des Ventil­ gliedes 2 an.

Das Ventilglied 2 ist axial verschiebbar in einer als Längsbohrung ausgeführten Bohrung 8 des Ventilkörpers 9 angeordnet und umfaßt neben dem Stellkolben 7 noch einen ein Ventilschließglied 13 betätigenden Betätigungskolben 10, wobei das dem Ventilschließglied zugewandte Ende des Betätigungskolbens 10 kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Der Stellkolben 7 und der Betätigungskolben 10 weisen unterschiedliche Durchmesser auf, wobei die einander benachbarten Enden eine als hydraulische Übersetzung fungierende Hydraulikkammer 11 begrenzen.

Die Hydraulikkammer 11 ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hydraulikflüssigkeit Kraftstoff verwendet wird. Durch die Hydraulikkammer wird die Längung des piezoelektrischen Aktors 3 auf den Betätigungskolben 10 übertragen.

Die Hydraulikkammer 11 schließt zwischen den beiden sie begrenzenden Kolben 7 und 10, von denen der Betätigungs­ kolben 10 mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist als der Stellkolben 7, ein gemeinsames Ausgleichsvolumen ein.

Die Hydraulikkammer 11 ist derart zwischen dem Stellkolben 7 und dem Betätigungskolben 10 eingespannt, daß der Betätigungskolben 10 des Ventilgliedes 2 einen um das Übersetzungsverhältnis des Kolbendurchmessers vergrößerten Hub macht, wenn der größere Stellkolben 7 durch den piezoelektrischen Aktor 3 um eine bestimmte Wegstrecke bewegt wird. Das Ventilglied 2, der Stellkolben 7, der Betätigungskolben 10 und der piezoelektrische Aktor 3 liegen dabei auf einer gemeinsamen Achse hintereinander.

Über das Ausgleichsvolumen der Hydraulikkammer 11 können Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten im Bauteil oder unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien sowie eventuelle Setzeffekte ausgeglichen werden, ohne daß dadurch eine Änderung der Position des anzusteuernden Ventilgliedes 2 auftritt.

An dem ventilsteuerraumseitigen Ende des Ventilgliedes 2 wirkt das kugelartige Ventilschließglied 13 mit an dem Ventilkörper 9 ausgebildeten Ventilsitzen 14, 15 zusammen, wobei das Ventilschließglied 13 einen Niederdruckbereich 16 mit einem Systemdruck von einem Hochdruckbereich 17 mit einem Hochdruck bzw. Raildruck trennt.

Die Ventilsitze 14, 15 sind in einem von dem Ventilkörper 9 gebildeten Ventilraum 18 ausgebildet, von dem ein Leckage­ ablaufkanal 19 abführt. Darüber hinaus weist der Ventilraum 18 eine durch den unteren Ventilsitz 15 gebildete Verbin­ dung zu dem in der Zeichnung lediglich angedeuteten Ventilsteuerraum 12 in dem Hochdruckbereich 17 auf.

In dem Ventilsteuerraum 12 ist ein bewegbarer Ventilsteuer­ kolben angeordnet, der in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist. Durch axiale Bewegungen des Ventilsteuer­ kolbens in dem Ventilsteuerraum 12, der in üblicher Weise mit einer Einspritzleitung verbunden ist, welche mit einem für mehrere Kraftstoffeinspritzventile gemeinsamen Hoch­ druckspeicherraum (Common-Rail) verbunden ist und eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt, wird das Einspritz­ verhalten des Kraftstoffeinspritzventils 1 auf an sich bekannte Art gesteuert.

An dem piezoseitigen Ende des Ventilgliedes 2 schließt sich an die Bohrung 8 ein Leckageablaufraum 20 an, welcher einerseits durch den Ventilkörper 9 und andererseits durch ein mit dem ersten Kolben 7 des Ventilgliedes 2 und dem Ventilkörper 9 verbundenes Dichtelement 22 begrenzt ist, wobei eine Leckageleitung 21 aus dem Leckageablaufraum 20 abführt. Das Dichtelement 22 ist vorliegend als faltenbal­ gartige Membran ausgebildet und verhindert, daß der piezoelektrische Aktor 3 mit dem in dem Niederdruckbereich 16 enthaltenen Kraftstoff in Kontakt kommt. Selbstverständ­ lich kann das Dichtelement auch als Wellrohr oder derglei­ chen ausgebildet sein.

Über einen den Stellkolben 7 umgebenden Spalt 25 oder einen den Betätigungskolben 10 umgebenden Spalt 25' ist eine geringe Leckage aus der Hydraulikkammer 11 möglich.

Da die Hydraulikkammer 11 während einer Ansteuer- bzw. Bestromungspause des piezoelektrischen Aktors 3 wiederbe­ füllt werden muß, ist ein Ausgleich einer Leckagemenge des Niederdruckbereiches 16 durch Entnahme von Hydraulikflüs­ sigkeit des Hochdruckbereichs 17 vorgesehen. Hierzu dient eine Befülleinrichtung 23, welche einen Systemdruckraum 24 aufweist, der in dem Ventilkörper 9 angeordnet ist. Der Systemdruckraum 24 ist dabei als Kanal ausgebildet, der über einen Leckagestift 31 strömungsmäßig mit dem Ventil­ steuerraum 12 des Hochdruckbereichs 17 verbunden ist, wobei der Leckagestift 31 derart in eine Bohrung eingepaßt ist, daß eine vorbestimmte Leckage in den Systemdruckraum 24 ermöglicht wird.

Selbstverständlich kann in einer alternativen Ausführung auch vorgesehen sein, daß statt des Leckagestiftes 31 eine Drosselbohrung als Drossel der Befülleinrichtung 23 dient, wobei der Durchmesser der Drosselbohrung derart ausgelegt ist, daß ein die Drosselbohrung passierender Volumenstrom aus dem Hochdruckbereich 17 bei einem definierten minimalen Hochdruck die Leckagemenge des Niederdruckbereiches 16 ausgleicht.

In der Ausführung gemäß Fig. 1 mündet der Systemdruckraum bzw. Kanal 24 in den den Stellkolben 7 umgebenden Spalt 25. Im Mündungsbereich in den Spalt 25 ist der Systemdruckraum 24 mit einem Ringkanal 26 ausgebildet, welcher koaxial zum Stellkolben 7 angeordnet ist.

Der Spalt 25 in der Bohrung 8 zwischen dem Stellkolben 7 und der Wand des Ventilkörpers 9 dient als Verbindung zwischen dem Ringkanal 26 und der Hydraulikkammer 11, so daß eine Wiederbefüllung der Hydraulikkammer 11 mit Kraftstoff bei entsprechender Leckage ohne weiteres aus dem Ringkanal 26 erfolgt.

Selbstverständlich sind auch andere konstruktive Ausgestal­ tungen des Systemdruckraumes denkbar. Jedoch ist eine ringförmige Ausgestaltung mit einem Ringkanal von Vorteil, weil somit eine gleichmäßige Befüllung der Hydraulikkammer 11 erreicht wird.

Auf der dem Hochdruckbereich 17 zugewandten Seite der Drosselbohrung 28 mündet ein Verbindungskanal 27 in den Ventilraum 18.

An dem dem Leckagestift 31 bzw. dem Ventilraum 18 zugewand­ ten Ende des Systemdruckraums 24 ist ein federbelastetes Überdruckventil 28 vorgesehen, welches in den Ventilraum 18 führt und dazu dient, daß ein vorbestimmter, möglichst konstanter Systemdruck in dem Systemdruckraum 24 gehalten wird.

Das Kraftstoffeinspritzventil 1 nach Fig. 1 arbeitet dabei in nachfolgend beschriebener Weise.

In geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1, d. h. bei unbestromtem piezoelektrischen Aktor 3 wird das Ventilschließglied 13 des Ventilglieds 2 durch den Hoch­ druck bzw. Raildruck in dem Hochdruckbereich 17 in Anlage an dem ihm zugeordneten oberen Ventilsitz 14 gehalten, so daß kein Kraftstoff aus dem mit dem Hochdruckspeicherraum verbundenen Ventilsteuerraum 12 in den Ventilraum 18 gelangen und dann durch den Leckageablaufkanal 19 entwei­ chen kann.

Ist somit der Ventilsteuerraum 12 nicht entlastet, erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüse. Bei Entlastung des Ventilsteuerraums 12 wird das Ventilschließ­ glied 13 in einer Ausgangsstellung am oberen Ventilsitz 14 durch eine Feder 29 gehalten.

Im Falle einer langsamen Betätigung, wie sie bei einer temperaturbedingten Längenänderung des piezoelektrischen Aktors 3 oder weiterer Ventilbauteile wie z. B. des Ventil­ glieds 2 oder des Ventilkörper 9 auftritt, dringt der Stellkolben 7 mit Temperaturerhöhung in das Ausgleichsvolu­ men der Hydraulikkammer 11 ein oder zieht sich bei Tempera­ turabsenkung daraus zurück, ohne daß dies Auswirkungen auf die Schließ- und Öffnungsstellung des Ventilgliedes 2 und des Kraftstoffventils 1 insgesamt hat.

Wenn eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 erfolgen soll, wird der piezoelektrische Aktor 3 be­ stromt, wodurch dieser seine axiale Ausdehnung schlagartig vergrößert. Bei einer derartigen schnellen Betätigung des piezoelektrischen Aktors 3 stützt sich dieser an dem als Gegenlager wirkenden Ventilkörper 9 ab, wodurch der Betätigungskolben 10 das Ventilschließglied 7 von seinem oberen Ventilsitz 14 in eine Mittelstellung zwischen den beiden Ventilsitzen 14, 15 bewegt.

Bei der Ansteuerung des Ventilgliedes 2 wird eine geringe Menge Kraftstoff aus der Hydraulikkammer 11 durch den Spalt 25' um den Betätigungskolben 10 in den Ventilraum 18 verdrängt. Da der Druck in der Ringkammer 26 relativ hoch ist, kann die Hydraulikkammer 11 aus dieser über den Spalt 25 sofort wiederbefüllt werden, sobald Kraftstoff in den Ventilraum 18 als Leckage entweicht.

In geöffneter Stellung des Ventilschließgliedes 13 kann unter Hochdruck stehender Kraftstoff aus dem Ventilsteuer­ raum 12 in den Ventilraum 18 einströmen. Durch eine in dem Leckageablaufkanal 19 vorgesehene Drossel 30 wird eine kurzzeitige Druckerhöhung in dem Ventilraum 18 erreicht, wodurch eine hydraulische Gegenkraft auf das Ventilschließ­ glied 13 gegen die Stellbewegung des Ventilgliedes 2 wirkt. Somit wird die Stellbewegung entsprechend gedämpft, so daß das Ventilschließglied 13 in der Mittelstellung zwischen den beiden Ventilsitzen 14, 15 stabilisiert wird.

Nach Druckabbau durch die Drossel 30 kann das Ventil­ schließglied 13 in seine Schließstellung an den unteren Ventilsitz 15 bewegt werden, wodurch kein Kraftstoff mehr aus dem Ventilsteuerraum 12 in den Ventilraum 18 gelangt. Die Kraftstoffeinspritzung ist damit wieder beendet.

Danach wird die Bestromung des piezoelektrischen Aktors 3 unterbrochen, wodurch sich dieser wieder verkürzt und das Ventilschließglied 13 in die Mittelstellung zwischen die beiden Ventilsitze 14, 15 gebracht wird, wobei eine erneute Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Durch den unteren Ventil­ sitz kann Kraftstoff in den Ventilraum 18 eindringen. Dabei wird durch die in dem Leckageablaufkanal 19 angeordnete Drossel 30 der Druck wiederum nicht sofort abgebaut, sondern durch kurzzeitige Druckerhöhung in dem Ventilraum 18 wird eine hydraulische Gegenkraft aufgebaut, welche die Stellbewegung des Ventilgliedes 2 derart abbremst, daß das Ventilschließglied 13 in seiner Mittelstellung stabilisiert wird.

Nach dem Druckabbau in dem Ventilraum 18 durch den Leckage­ ablaufkanal 19 bewegt sich das Ventilschließglied 13 in seine Schließstellung zum oberen Ventilsitz 14. Der bei der Ansteuerung des Ventilgliedes 2 aus der Hydraulikkammer 11 entwichene Kraftstoff wird sofort aus der Ringkammer 26 über den Spalt 25 ersetzt.

Bei jeder Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 3, die einerseits durch Bestromen und andererseits durch Nichtbe­ stromen erreichbar ist, wird eine Kraftstoffeinspritzung und eine erforderliche Wiederbefüllung der Hydraulikammer 11 bei dem erfindungsgemäßen Ventil 1 durchgeführt.

Bezug nehmend auf Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbei­ spiel des Kraftstoffeinspritzventils 1 dargestellt, bei der aus Gründen der Übersichtlichkeit funktionsgleiche Bauteile mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen bezeichnet sind.

Gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 unterscheidet sich das hier gezeigte Kraftstoffeinspritzventil 1 darin, daß der Systemdruckraum 24 der Befülleinrichtung 23 in den Spalt 25' um den Betätigungskolben 10 mündet, wobei im Mündungsbereich wiederum ein koaxial zum Betätigungskolben 10 angeordneter Ringkanal 26' vorgesehen ist.

Bei dem diesem Ausführungsbeispiel wird bei einer Ansteue­ rung des Ventilgliedes 2 Kraftstoff aus der Hydraulikkammer 11 über den Spalt 25 in den Leckageablaufraum 20 verdrängt. Aus dem Ringkanal 26' wird über den Spalt 25' die Hydrau­ likkammer 11 mit Kraftstoff wiederbefüllt.

Selbstverständlich können abweichend von den in den Figuren gezeigten Ausführungen auch mehrere Ringkammern 26, 26' zur Wiederbefüllung der Hydraulikkammer 11 vorgesehen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer alternativen Anordnung der Ringkammern 26, 26' koaxial zum Stellkolben 7 bzw. zum Betätigungskolben 10 eine kontinuierliche Durch­ strömung der Hydraulikkammer 11 erreicht wird. Dies hat den Vorteil, daß bei einer vollständigen Entleerung der Hydraulikkammer 11, z. B. bei einer längeren Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung, die in sie eingetretene Luft wieder entfernt bzw. ausgespült wird.

In einer weiteren Ausführungsalternative kann das erfin­ dungsgemäße Ventil 1 auch nur mit einem Ventilsitz ausgerü­ stet sein. Auf die vorteilhafte Wiederbefüllung der Hydraulikkammer 11 hat dies keinen Einfluß. Lediglich die Arbeitsweise des Ventils 1 wird dadurch beeinflußt bzw. verändert.

Claims (13)

1. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten, mit einer piezo­ elektrischen Einheit (3) zur Betätigung eines in einer Bohrung (8) eines Ventilkörpers (9) axial verschiebbaren Ventilglieds (2), welches wenigstens einen Stellkolben (7) und wenigstens einen Betätigungskolben (10) auf­ weist, wobei dem Ventilglied (2) ein Ventilschließglied (13) zugeordnet ist, welches mit wenigstens einem an dem Ventilkörper (9) vorgesehenen Ventilsitz (14, 15) zum Öffnen und Schließen des Ventils (1) zusammenwirkt und einen Niederdruckbereich (16) mit Systemdruck von einem Hochdruckbereich (17) trennt, und mit einer als Tole­ ranzausgleichselement zum Ausgleich von Längungstoleran­ zen der piezoelektrischen Einheit (3) und als hydrauli­ sche Übersetzung arbeitenden Hydraulikkammer (11) zwi­ schen dem Stellkolben (7) und dem Betätigungskolben (10), wobei zum Ausgleich von Leckverlusten eine mit dem Hochdruckbereich (17) verbindbare Befülleinrichtung (23) vorgesehen ist, welche einen Systemdruckraum (24, 26, 26') aufweist, der in einen den Betätigungskolben (10) umgebenden Spalt (25') oder in einen den Stellkolben (7) umgebenden Spalt (25) mündet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruckraum in dem Ventilkörper (9) angeordnet ist, wobei der Systemdruckraum (24, 26, 26') zur Flüssig­ keitsspeisung strömungsmäßig mit einem Ventilsteuerraum (12) in dem Hochdruckbereich (17) verbindbar ist.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruckraum als Kanal (24) ausgebildet ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruckraum mit einem Ringkanal (26, 26') ausgebil­ det ist, der koaxial zu dem Stellkolben (7) oder dem Betätigungskolben (10) angeordnet ist, wobei durch den Spalt (25, 25'), welcher den in der Bohrung (8) einge­ paßten Stellkolben (7) oder den Betätigungskolben (10) umgibt, die Hydraulikkammer (11) und der Ringkanal (26, 26') strömungsmäßig verbunden sind.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (26) mit dem den Stellkolben (7) umgebenden Spalt (25) eine räumliche Einheit bildet.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellkolben (7) an seiner der Hydraulikkammer (11) abgewandten Stirnfläche ein durch ein Dichtelement (22) begrenzter Leckageablaufraum (20) zugeordnet ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilschließglied (13) ein mit dem Systemdruckraum (24, 26, 26') verbundener Ventilraum (18) zugeordnet ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilraum (18) einen Leckageablaufkanal (19) aufweist, in dem eine als Dämpfungsorgan ausgebildete Drossel (30) angeordnet ist.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilraum (18) über ein den Systemdruck einstellendes Überdruckventil (28) mit dem Systemdruckraum (24, 26, 26') verbunden ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befülleinrichtung (23) einen Leckagestift (31) aufweist, der mit dem Ventilsteuerraum (12) strömungsmäßig verbindbar ist.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befülleinrichtung (23) eine Drosselbohrung aufweist, die mit dem Hochdruckbereich (17) strömungsmäßig verbindbar ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen.

13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffeinspritzventil ein Common-Rail-Injektor (1) ist.