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Die
Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Fluiden, gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Ein
derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist aus der
DE 101 33 434 A1 bekannt
und kann zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer
Dieselbrennkraftmaschine eingesetzt werden.
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Dieses
aus der
DE 101 33
434 A1 bekannte Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Düsenmodul
und Steuermodul. Das Düsenmodul
ist als eine so genannte Koaxial-Vario-Düse ausgebildet, die mit einer Ventilinnennadel
und eine Ventilaußennadel
ausgeführt
ist. Die Ventilaußennadel,
welche eine Hohlnadel darstellt und zur Führung der Ventilinnennadel dient,
wirkt zur Steuerung von ersten Einspritzöffnungen mit einem ersten Ventilsitz
zusammen. Die Ventilinnennadel wirkt zur Steuerung von zweiten Einspritzöffnungen
mit einem zweiten Ventilsitz zusammen. Bei der Ansteuerung der Ventilnadeln
mittels des Steuermoduls erfolgt zunächst ein Öffnen der Ventilaußennadel,
so dass über
die ersten Einspritzöffnungen,
die einen geringeren Durchmesser als die zweiten Einspritzöffnungen
aufweisen, kleine Kraftstoffmengen in den Brennraum einspritzbar
sind. Durch den geringen Durchmesser der zweiten Einspritzöffnungen
kann eine gute Zerstäubung
des Kraftstoffs erreicht werden, womit günstigere Emissionswerte umsetzbar
sind. Wenn die Brennkraftmaschine unter Volllast betrieben wird,
sind größere Kraftstoffmengen
in den Brennraum einzuspritzen. Dies wird dadurch realisiert, dass
auch die Ventilinnennadel geöffnet
und damit die zweiten Einspritzöffnungen
mit dem größeren Durchmesser
freigegeben werden.
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An
den den Einspritzöffnungen
abgewandten Stirnflächen
grenzen die beiden Düsennadeln
an einen Ventilsteuerraum, in dem ein Fluiddruck herrscht, der über das
Steuermodul eingestellt wird. Zum Öffnen der Ventilnadeln wird
der in dem Ventilsteuerraum herrschende Fluiddruck verringert, so dass
die jeweilige Ventilnadel durch einen an einer Druckschulter angreifenden
Hochdruck in Öffnungsstellung
verfahren wird. Das Öffnungsverhalten
der beiden Ventilnadeln ist abhängig
von der Ausbildung der Druckschultern und von Schließfedern,
die die Ventilnadeln jeweils in Schließrichtung des Kraftstoffeinspritzventils
vorspannen.
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Bei
aus der Praxis bekannten Einspritzventilen sind die den Ventilnadeln
zugeordneten Schließfedern
in dem mit den Ventilnadeln zusammenwirkenden Steuerraum bzw. jeweils
eine einer Ventilnadel zugeordnete Schließfeder jeweils in einem mit
einer Ventilnadel zusammenwirkenden Steuerraum angeordnet, wodurch
das Volumen des Steuerraumes bzw. die Volumina der Steuerräume derart
groß sind,
dass eine Steifigkeit der Ventilanordnung in unerwünschtem
Umfang herabgesetzt ist. Darüber
hinaus erfolgt der bei einer Ansteuerung der Ventilnadeln erfolgende
Druckabbau im Steuerraum bzw. in den Steuerräumen aufgrund der großen Steuerraumvolumina
im Vergleich zu kleiner ausgebildeten Steuerräumen verzögert, was sich nachhaltig auf
die Präzision
eines Einspritzvorganges auswirkt.
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Zusätzlich ist
ein Verlauf eines Druckgradienten während einer Steuerphase des
Einspritzventiles im Steuerraum bzw. in den Steuerräumen aufgrund
der großen
Volumina derart flach, dass eine Genauigkeit des Einspritzvorganges
durch Bauteiltoleranzen im Bereich der Ventilsitze der Ventilnadeln stark
beeinflusst wird und die Einspritzöffnungen bei Abweichungen von
einem vordefinierten Durchmesser der Ventilsitze entweder viel zu
früh oder
sehr viel später
als vorgesehen geöffnet
werden, was sich jedoch sehr nachteilig auf einen Verbrennungsvorgang der
Brennkraftmaschine auswirkt.
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Ventil
zum Steuern von Fluiden, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff
in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welchem Ventil zwischen
der Ventilaußennadel
und der mit der Ventilinnennadel eine mit einer Rohrfeder ausgebildete
und die Ventilinnennadel wenigstens bereichsweise umgreifende weitere
Federeinrichtung vorgesehen ist, über die die Ventilinnennadel
gegen den der Ventilinnennadel zugeordneten Ventilsitz des Körpers abgefedert
ist, hat den Vorteil, dass ein Volumen des Steuerraums zum Ansteuern
der Ventilinnennadel derart dimensionierbar ist, dass das erfindungsgemäße Ventil
mit geringen Reaktionszeiten exakt steuerbar ist. Dadurch kann ein
Einspritzvorgang äußerst präzise durchgeführt werden,
da die druckgesteuerte Bewegung der Ventilinnennadel bei einem geringen Steuerraumvolumen
durch einen steilen Verlauf des Druckgradienten während einer über eine
Aktuatorik des erfindungsgemäßen Ventiles
ausgelösten
Volumenänderung
des Steuerraumes und einer daraus resultierenden Druckabsenkung
im Steuerraum gekennzeichnet ist.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Ventils
zum Steuern von Fluiden ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schematisierte Längsschnittansicht
eines Teils eines erfindungsge mäß ausgeführten Ventils
zum Steuern von Fluiden.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In
der Figur ist ein Ventil 1 zum Steuern von Fluiden bzw.
ein Kraftstoffeinspritzventil dargestellt, das vorzugsweise Bestandteil
eines so genannten Common-Rail-Einspritzsystems ist und zur Einspritzung
von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeuges dient. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst als
wesentliche Baueinheiten ein Steuermodul 2 und ein mit
dem Steuermodul 2 zusammen wirkendes Düsenmodul 3, das zur
Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum der
Brennkraftmaschine eine Ventilaußennadel 4 und eine
Ventilinnennadel 5 aufweist.
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Die
Ventilaußennadel 4 und
die Ventilinnennadel 5 sind koaxial zueinander in einem
Düsenkörper 6 des
Düsenmoduls 2 angeordnet
und längsbeweglich
geführt.
Dabei ist die Ventilaußennadel 4 im Düsenkörper 6 und
die Ventilinnennadel 5 in der Ventilaußennadel 4 geführt.
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Des
Weiteren wirken die Ventilaußennadel 4 und
die Ventilinnennadel 5 im Bereich ihrer dem Brennraum der
Brennkraftmaschine zugewandten Enden jeweils mit Ventilsitzen 4A, 4B bzw. 5A, 5B zum
Ansteuern von in dem Düsenkörper 6 ausgebildeten
Einspritzöffnungen 7, 8 zusammen.
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Die
Ventilaußennadel 4 und
die Ventilinnennadel 5 sind in einer Bohrung 9 des
Düsenkörpers 6 angeordnet,
wobei in ei nem von der Ventilaußennadel 4 und
dem Düsenkörper 6 begrenzten
Ringraum 10 über
einen Zuführkanal 11 und
einer in der Figur nicht näher
dargestellten Hochdruckquelle Kraftstoff unter Hochdruck zugeführt wird.
Der Ringraum 10 erstreckt sich bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventiles 1 von
einem Kopfstück 12 bis
hin zu dem der Ventilaußennadel 4 zugeordneten
ersten Ventilsitz 4A des Düsenkörpers 6.
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Darüber hinaus
ist der Ringraum 10 über Durchgangsbohrungen 13 in
der Ventilaußennadel 4 mit
einem weiteren Ringraum 14 verbunden, der von der Ventilaußennadel 4 und
der Ventilinnennadel 5 begrenzt ist. Das bedeutet, dass
der über
den Zuführkanal 11 unter
Hochdruck zugeführte
Kraftstoff über den
Ringraum 10 und die Durchgangsbohrungen 13 in
den weiteren Ringraum 14 zwischen die Ventilaußennadel 4 und
die Ventilinnennadel 5 bis kurz vor die Einspritzöffnungen 7 und 8,
die in dem Düsenkörper 6 ausgebildet
sind, geleitet wird.
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Des
Weiteren ist die Ventilinnennadel 5 mit einem Kraftstoffkanal 15 ausgebildet, über den
der weitere Ringraum 14 mit einem stromab des der Ventilinnennadel 5 zugeordneten
Ventilsitz 5B zwischen der Ventilinnennadel 5 und
dem Düsenkörper 6 ausgebildeten
Kraftstoffraum 16, der in dem Bereich der in den Brennraum
der Brennkraftmaschine hineinragenden Spitze des Düsenmodules 3 ausgebildet
ist, verbunden ist.
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Mit
dieser Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventiles 1 wird
der über
den Zuführkanal 11 unter
Hochdruck zugeführte Kraftstoff
jeweils von zwei Seiten an die Einspritzöffnungen 7 und 8 des
Düsenkörpers 6 heran
geführt.
Dabei ist vorliegend unter dem Begriff „von beiden Seiten" zu verstehen, dass der
Kraftstoff an die von der Ventilaußennadel 4 angesteuerten
Einspritzöffnungen 7 über den
Ringraum 10 zwischen dem Düsenkörper 6 und der Ventilaußennadel 4 an
den ersten der Ventilaußennadel 4 zugeordneten
Ventilsitz 4A und über
den weiteren Ringraum 14 zwischen der Ventilaußennadel 4 und
der Ventilinnennadel 5 an den zweiten der Ventilaußennadel 4 zugeordneten
Ventilsitz 4B des Düsenkörpers 6 heran
geführt
wird. Die gleiche Vorgehensweise ist bei den von der Ventilinnennadel 5 anzusteuernden
Einspritzöffnungen 8 des
Düsenkörpers 6 vorgesehen,
an welchen sowohl am ersten der Ventilinnennadel 5 zugeordneten
Ventilsitz 5A und auch am zweiten der Ventilinnennadel 5 zugeordneten Ventilsitz 5B der
jeweils über
den weiteren Ringraum 14 unter Hochdruck anstehende Kraftstoff
sowie über den
Kraftstoffraum 16 unter Hochdruck anstehende Kraftstoff
anliegt.
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Die
Ventilaußennadel 4 und
auch die Ventilinnennadel 5 sind im Bereich der Ventilsitze 4A, 4B bzw. 5A, 5B mit
derartigen abgeschrägten
Flächen 41, 42, 43 und 44 bzw. 51, 52, 53, 54 ausgeführt, so dass
sowohl die Ventilaußennadel 4 als
auch die Ventilinnennadel 5 im Bereich der Ventilsitze 4A, 4B bzw. 5A, 5B jeweils
mit einer über
den Umfang der Ventilaußennadel 4 bzw.
der Ventilinnennadel 5 verlaufenden Dichtkante an dem Düsenkörper 6 anliegen. Über die
dadurch zwischen der Ventilaußennadel 4 bzw.
die Ventilinnennadel 5 ausgebildete Linienberührung ist
eine hohe Dichtwirkung zwischen den Bauteilen gegeben. Damit ist
gewährleistet, dass
ein Austritt von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil nur
bei einer entsprechenden Ansteuerung über das Steuermodul 2 erfolgt.
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Des
Weiteren wirken die Ventilaußennadel 4 und
Ventilinnennadel 5 jeweils mit ihren den Ventilsitzen 4A, 4B und 5A, 5B abgewandten
Enden mit einem Steuerraum 17, 18 zusammen, die über einen Verbindungskanal 19 verbunden
sind. Der Steuerraum 17 ist von den Stirnflächen der
Ventilaußennadel 4 und
der Ventilinnennadel 5, dem Kopfstück 12 sowie einer
an der Ventilaußennadel 4 geführten Steuerraumhülse 20 begrenzt.
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Die
Steuerraumhülse 20 ist über eine
Federeinrichtung 21, welche in Einbaulage zwischen einem
Absatz 22 der Ventilaußennadel 4 und
der Steuerraumhülse 20 vorgespannt
ist, gegen das Kopfstück 12 gedrückt, so
dass der Steuerraum 17 gegenüber dem Ringraum 10 des
Düsenkörpers 6 abgedichtet
ist.
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Um
eine Auflagefläche
des Absatzes 22 der Ventilaußennadel 4 für die Federeinrichtung 21 zu vergrößern, ist
zwischen der Federeinrichtung 21 und dem Absatz 22 eine
Unterlegscheibe 23 angeordnet, deren Innendurchmesser in
etwa dem Außendurchmesser
der Ventilaußennadel 4 im
Bereich des Absatzes 22 und deren Außendurchmesser größer als
der Außendurchmesser
des Absatzes 22 ausgeführt
ist.
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Des
Weiteren ist die Steuerraumhülse 20 in Bezug
auf den in dem Ringraum 10 während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventiles 1 vorherrschenden
hydraulischen Druckes kraftausgeglichen ausgeführt, so dass an der Steuerraumhülse 20 im
Wesentlichen lediglich die von der Federeinrichtung 21 ausgehende
Druckkraft in Richtung des Kopfstückes 12 angreift,
wodurch während
allen Betriebszuständen des
Kraftstoffeinspritzventiles 1 eine sichere Abdichtung zwischen
dem Ringraum 10 und dem Steuerraum 17 gewährleistet
ist.
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Der über den
Verbindungskanal 19 mit dem ersten Steuerraum 17 verbundene
zweite Steuerraum 18 des Kraftstoffeinspritzventiles 1 ist
von dem Kopfstück 12,
einem Übersetzerkolben 24 des
Steuermodules 2 und einer weiteren Steuerraumhülse 25 begrenzt.
Der Übersetzerkolben 24 wirkt
in an sich bekannter Art und Weise mit einem in der Figur nicht näher dargestellten
und als piezoelektrischer Aktor ausgebildeten Aktuator zusammen,
der unter anderem aus einem geschichteten keramischen Werkstoff gefertigt
ist und in einem Aktorraum des Steuermoduls angeordnet ist.
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Im
Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird der piezoelektrische
Aktuator bei geschlossenen Ventilsitzen 4A, 4B und 5A, 5B derart
bestromt, dass der Übersetzerkolben 24 aufgrund
der in Abhängigkeit
der Bestromung stehenden Längung
um einen mit der Längung
korrespondierenden Verstellweg in Richtung des Kopfstückes 12 in
axialer Richtung des Kraftstoffeinspritzventiles 1 gegenüber einem
unbestromten Zustand des piezoelektrischen Aktuators verstellt ist.
Aufgrund dieser Verstellung liegt sowohl in dem Steuerraum 18 als
auch dem damit verbundenen Steuerraum 17 ein derartiges
Druckniveau vor, dass sowohl die Ventilaußennadel 4 als auch
die Ventilinnennadel 5 gegen die jeweils damit korres pondierenden
Ventilsitze 4A, 4B und 5A, 5B des
Düsenkörpers 6 dichtend
gedrückt
sind.
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Das
in den Steuerräumen 17 und 18 vorliegende
Druckniveau wird im Betrieb des Kraftstoffeinspritzventiles 1 zudem
in Abhängigkeit
von zwischen dem jeweils die Steuerräume 17 und 18 begrenzenden
Bauteile auftretenden Leckageströme
ausgehend von den Ringräumen 10 und 14 und
in Abhängigkeit
der jeweils über
den piezoelektrischen Aktuator aktuell eingestellten axialen Position
des Übersetzerkolbens 24 eingestellt.
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Zusätzlich ist
im weiteren Ringraum 14, d. h. zwischen der Ventilaußennadel 4 und
der Ventilinnennadel 5 eine weitere Federeinrichtung 26 vorgesehen,
mittels der auf die Ventilinnennadel 5 eine in Schließrichtung
der der Ventilinnennadel 5 zugeordneten Einspritzöffnungen 8 wirkende
Kraftkomponente auf die Ventilinnennadel 5 aufgebracht
wird, die über
die Ventilaußennadel 4,
die Federeinrichtung 21 und die Steuerraumhülse 20 an
dem Kopfstück 12 abgestützt ist.
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Die
Federeinrichtung 26 ist vorliegend mit einer offenen Rohrfeder 27 ausgeführt, welche
zwischen zwei Unterlegscheiben 28A und 28B angeordnet
ist, die als geschlitzte Federringe ausgeführt sind. Dabei wirkt die Unterlegscheibe 28A in
Abhängigkeit der
jeweiligen axialen Position der Ventilaußennadel 4 bzw. der
Ventilinnennadel 5 entweder mit einer Schulter 29 der
Ventilinnennadel 5 oder mit einer Anlageschulter 30 der
Ventilaußennadel 4 zusammen. Die
Unterlegscheibe 28B hingegen wirkt nur mit einer weiteren
Schulter 31 der Ventilinnennadel 5 zusammen, so
dass an der Ven tilinnennadel 5 angreifende und in Öffnungsrichtung
der Ventilinnennadel 5 wirkende Kräfte über die Unterlegscheibe 28B,
die Rohrfeder 27, die Unterlegscheibe 28A in die
Ventilaußennadel 4 führbar sind.
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Eine
Wandstärke
der Rohrfeder 27 trägt
vorliegend etwa 0,2 mm und ist zudem in einem zwischen den Schultern 29 und 31 mit
einem gegenüber einem
Führungsdurchmesser
D_F der Ventilinnennadel 5 reduzierten Durchmesser D_R
ausgebildeten Bereich der Ventilinnennadel 5 angeordnet,
so dass die Federeinrichtung 26 zwischen der Ventilaußennadel 4 und
der Ventilinnennadel 5 in radialer Richtung nur wenig zusätzlichen
Bauraum beansprucht.
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Die
Rohrfeder 27 ist vorliegend als ein zylindrischer Körper ausgeführt, der
mit Aussparungen in seiner Mantelfläche ausgeführt ist. Die Aussparungen führen zu
einer Erhöhung
der Elastizität
des aus Federstahl gebildeten zylindrischen Körpers, wobei die Aussparung
vorzugsweise über
ein Laserverfahren aus der Mantelfläche ausgeschnitten sind. Des Weiteren
ist die Rohrfeder mit einem sich in axialer Erstreckung der Rohrfeder 27 verlaufenden
Schlitz ausgeführt,
so dass die Rohrfeder zur Montage im Bereich des axial verlaufenden
Schlitzes derart aufweitbar ist, dass die Rohrfeder 27 über den
Führungsdurchmesser
D_F der Ventilinnennadel 5 in den mit dem reduzierten Durchmesser
D_R ausgebildeten Bereich der Ventilinnennadel 5 führbar ist
und anschließend
bauraumgünstig
an dem reduzierten Durchmesserbereich der Ventilinnennadel 5 anliegt.
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Der Übersetzerkolben 24 wird
vorliegend von dem piezoelektrischen Aktuator derart angesteuert,
dass das Kraftstoffeinspritzventil 1 in der nachfolgend
beschriebenen Art und Weise betrieben werden kann.
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In
geschlossenem Zustand der Einspritzöffnungen 7, 8,
das bedeutet, bei entsprechend bestromtem piezoelektrischen Aktuator,
liegen sowohl die Ventilaußennadel 4 als
auch Ventilinnennadel 5 mit ihren dem Brennraum zugewandten
Enden jeweils an den Ventilsitzen 4A, 4B bzw. 5a, 5B des
Düsenkörpers 6 dichtend
an. Dies wird dadurch bewirkt, dass der piezoelektrische Aktuator
in bestromtem Zustand, d. h. wenn an dem piezoelektrischen Aktuator
eine Spannung angelegt ist, in axialer Richtung eine Längung aufweist,
die über
eine nicht näher
dargestellte hydraulische oder mechanische Übersetzungseinheit auf den Übersetzerkolben 24 übertragen
wird und diesen in Richtung des Kopfstückes 12 verschiebt,
dass in den Steuerräumen 17 und 18 ein derartiges
Druckniveau vorliegt, dass sowohl die Ventilaußennadel 4 als auch
die Ventilinnennadel 5 die damit korrespondierenden Einspritzöffnungen 7, 8 gegenüber dem
unter Hochdruck in den Düsenkörper 6 zugeführten Kraftstoff
abdichten.
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Liegt
eine entsprechende Anforderung für den
Beginn eines Einspritzvorganges vor, wird die an dem piezoelektrischen
Aktuator anliegende Spannung reduziert, dass sich eine spontane
Längenänderung,
d. h. Verkürzung
im Bereich der piezoelektrischen Keramik des piezoelektrischen Aktuators,
einstellt. Diese Längenänderung
bewirkt, dass der Übersetzerkolben 25 durch
den im Steuerraum 18 vorliegenden Druck, der dem Systemdruck
bzw. dem Raildruck entspricht und der bis zu 1,8 kbar sein kann, von
dem Kopfstück 12 in
Richtung des piezoelektrischen Aktuators verschoben wird.
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Diese
spontane Verstellung des Übersetzerkolbens 24 und
die damit einher gehende Volumenvergrößerung des Steuerraumes 18 führt zu einem derartigen
Druckabfall in den Steuerräumen 17 und 18,
dass die Ventilinnennadel 5 von ihren damit korrespondierenden
Ventilsitzen 5A und 5B abhebt.
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Dies
resultiert aus der Tatsache, dass die an der Ventilinnennadel 5 angreifende
resultierende Kraftkomponente, die sich aus den an den Wirkflächen der
Ventilinnennadel 5 angreifenden hydraulischen Druckverhältnissen
sowie der zwischen der Ventilaußennadel 4 und
der Ventilinnennadel 5 angeordneten Federeinrichtung 26 zusammensetzt,
von den Ventilsitzen 5A, 5B der Ventilinnennadel 5 in Richtung
des Übersetzerkolbens 24 gerichtet
ist.
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In
diesem Betriebszustand des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird
der über
den Zuführkanal 11 in das
Düsenmodul 3 unter
Hochdruck zugeführte Kraftstoff über den
Ringraum 10, die Durchgangsbohrungen 13 der Ventilaußennadel 4,
den weiteren Ringraum 14 und die Einspritzöffnungen 8 des
Düsenkörpers 6 in
den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
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Die
Federkonstante der Federeinrichtung 21 ist vorliegend größer als
die Federkonstante der Federeinrichtung 26 ausgeführt, so
dass die Ventilinnennadel 5 aufgrund des jeweils in dem
Steuerraum 17 und dem Steuerraum 18 eingestellten
Druckniveaus auf jeden Fall vor der Ventilaußenna del 4 und den
damit korrespondierenden Ventilsitzen 5A, 5b des
Düsenkörpers 6 abhebt.
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Liegt
eine Anforderung zur Beendigung der Einspitzung ausgehend von dem
vorbeschriebenen Betriebszustand des Kraftstoffeinspritzventiles 1,
bei welchem die der Ventilinnennadel 5 zugeordneten Ventilsitze 5A, 5B des
Düsenkörpers 6 geöffnet sind, vor,
wird die an dem piezoelektrischen Aktuator anliegende Spannung derart
erhöht,
dass der Übersetzerkolben 24 wieder
in Richtung des Kopfstückes 12 bewegt
wird, wodurch wiederum eine Volumenreduzierung und ein Anheben des
Druckniveaus im Bereich der Steuerräume 17 und 18 bewirkt
wird. Durch das Anheben des Druckniveaus in den Steuerräumen 17 und 18 greift
an der Ventilinnennadel 5 eine resultierende Kraftkomponente
an, die die Ventilinnennadel 5 gegen die der Ventilinnennadel 5 zugeordneten Ventilsitze 5A und 5B drückt, womit
die Einspritzöffnungen 8 von
der Ventilinnennadel 5 geschlossen sind und die Einspritzung
beendet ist.
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Befindet
sich die Brennkraftmaschine hingegen im Volllastbereich, wird die
Bestromung des piezoelektrischen Aktuators bei geöffneter
Ventilinnennadel 5 derart herabgesetzt, dass der Übersetzerkolben 24 aufgrund
der weiteren Längenänderung
bzw. Verkürzung
der piezoelektrischen Keramik noch weiter von dem Kopfstück 12 in
Richtung des piezoelektrischen Aktuators bewegt wird. Dadurch wird
das Druckniveau in den Steuerräumen 17 und 18,
welches zuvor bereits ausgehend vom Systemdruck bzw. Raildruck reduziert
wurde, noch weiter abgesenkt, so dass sowohl an der Ventilinnennadel 5 als auch
an der Ventilaußennadel 4 jeweils
eine in Öff nungsrichtung
der Ventilnadeln 4, 5 wirkende resultierende Kraftkomponente
anliegt und die der Ventilaußennadel 4 zugeordneten
Ventilsitze 4A, 48 des Düsenkörpers 6 von der Ventilaußennadel 4 freigegeben
werden.
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In
diesem Betriebszustand wird der über
den Zuführkanal 11 in
das Düsenmodul 3 unter
Hochdruck zugeführte
Kraftstoff direkt aus dem Ringraum 10 über die Einspritzöffnungen 7 und 8 des
Düsenkörpers 6 in
den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt, wobei der nunmehr
in den Brennraum einbringbare Kraftstoffvolumenstrom größer ist
als der zuvor über
die Einspritzöffnungen 8 in
den Brennraum eingespritzte Kraftstoffvolumenstrom, da der Durchmesser
der über
die Ventilaußennadel 4 ansteuerbaren
Einspritzöffnungen 8 des
Düsenkörpers 6 größer ist
als der Durchmesser der über
die Ventilinnennadel 5 ansteuerbaren Einspritzöffnungen 8 des
Düsenkörpers 6.
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Ausgehend
von diesem Betriebszustand des Kraftstoffeinspritzventiles 1 besteht
nunmehr die Möglichkeit,
den Einspritzvorgang durch eine entsprechende Bestromung des piezoelektrischen
Aktuators und einem damit einhergehenden vollständigen Schließen Kraftstoffeinspritzventiles 1 zu
beenden. Alternativ hierzu besteht jedoch auch die Möglichkeit, den
Aktor derart zu bestromen, dass lediglich die über die Ventilaußennadel 4 ansteuerbaren
Einspritzöffnungen 7 des
mit einem reduzierten Kraftstoffvolumenstrom durch die Einspritzöffnungen 8 weiterzuführen.
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Der
Düsenkörper 6 ist
im Bereich zwischen dem Ringraum 10 und den Durchgangsbohrungen 13 der
Ventilaußennadel 4 an seiner
der Ventilaußennadel 4 zugewandten
Innenseite mit drei ebenen Bereichen bzw. Abflachungen 32 ausgeführt. Des
Weiteren ist die Ventilaußennadel 4 an
ihrer dem Düsenkörper 6 zugewandten
Außenseite
im Bereich der Abflachungen 32 des Düsenkörpers 6 ebenfalls
mit drei mit den Abflachungen 32 zusammenwirkenden ebenen
Anschliffen 33 ausgeführt,
so dass der über den
Zuführkanal 11 und über den
Ringraum 10 unter Hochdruck zugeführte Kraftstoff ausgehend von
dem Ringraum 10 über
die zwischen den Abflachungen 32 und den Anschliffen 33 ausgebildeten
Zwischenräume
mit geringerem Strömungswiderstand
zu den Durchgangsbohrungen 13 der Ventilaußennadel 4 führbar ist.
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Die
vorbeschriebene erfindungsgemäße Ausgestaltung
eines Düsenmodules
eines Kraftstoffeinspritzventiles bzw. eines Ventiles zum Steuern von
Flüssigkeit
ist prinzipiell auch mit anderen aus der Stand der Technik bekannten
Steuermodulen kombinierbar und stellt unabhängig von der jeweils ausgewählten Ausführungsform
des Steuermodules eine sehr kompakte Lösung dar, wobei das in der Zeichnung
dargestellte Kraftstoffeinspritzventil, welches direkt angesteuert
ist und einen so genannten Servoinjektor darstellt, besonders geeignet
ist, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden.