EP1106817A2 - Ventil mit verbesserter Anschlaggeometrie - Google Patents

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EP1106817A2
EP1106817A2 EP00124911A EP00124911A EP1106817A2 EP 1106817 A2 EP1106817 A2 EP 1106817A2 EP 00124911 A EP00124911 A EP 00124911A EP 00124911 A EP00124911 A EP 00124911A EP 1106817 A2 EP1106817 A2 EP 1106817A2
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EP
European Patent Office
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valve
stop
opening
valve needle
needle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00124911A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Fischer
Bernhard Dr. Gottlieb
Andreas Dr. Kappel
Randolf Dr. Mock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1106817A2 publication Critical patent/EP1106817A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/161—Means for adjusting injection-valve lift
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    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0075—Stop members in valves, e.g. plates or disks limiting the movement of armature, valve or spring

Definitions

  • the invention relates to a valve with a valve needle, the an injection opening opens depending on the position or closes, the valve needle when the injection opening is open with a defined opening stroke to a stop is movable in the system.
  • Appropriate valves are used for dispensing liquids in various technical areas, especially in the Automotive technology for injecting fuel into a Internal combustion engine used.
  • the quantity to be dispensed is the opening cross-section in addition to the opening time and the pressure under which the liquid to be dispensed is important.
  • the opening cross section is, for example for valves that open outwards by the seat diameter of the valve and influenced by the valve lift.
  • the fuel pressure is 100 to 300 bar and with injection valves opening outwards the seat diameter is 4 mm on.
  • a valve lift is the valve needle on the order of 25 ⁇ m is sufficient to provide a required to ensure static fuel flow of 50 g / s at 250 bar.
  • a precise adjustment of the valve stroke is therefore Precondition for a precise dimensioning of the valve amount of liquid to be dispensed.
  • Valves in the form of fuel injection valves are known where a mechanical stop e.g. in form of a Slotted disc or in the form of a stop disc is.
  • the mechanical stop is in these embodiments at the end of the valve needle.
  • the object of the invention is an easy to manufacture Valve with a precisely adjusted valve lift to provide.
  • the valve of claim 1 has the advantage that both the Stop for the valve needle and the stop element of the Valve needle already formed before the valve is installed are and can therefore be manufactured precisely. This also offers Valve according to claim 1 the advantage that the stop so close can be formed as necessary on the valve seat and thus the Influence of thermal or elastic changes in length of the housing or the valve needle can be reduced to a minimum. In addition, the valve according to claim 1 is easy to assemble.
  • valve needle in a predetermined Rotational position is achieved in that the valve needle firmly connected to the valve housing via a bellows becomes. In this way there is a longitudinal movement of the valve needle possible, but rotation of the valve needle is excluded.
  • valve needle in the rotating position is achieved in that the valve needle over a Pin in a longitudinal recess in the direction of movement Valve needle is guided.
  • stop element is by a symmetrical design of the stop element on opposite Reached sides of the valve needle, causing the forces acting on the valve needle no bending moment in the Generate valve needle, but only in the longitudinal direction of the valve needle Act.
  • Another advantageous way of setting the maximum Hubes is between the stop and the stop element to provide an adjustment piece that is specified in Thickness is available.
  • the injection needle 2 is in the housing 4 arranged movably in the longitudinal direction.
  • the injection needle 2 has a valve plate 1 at the lower end in the closed position on a valve seat 3 and one Fuel chamber 18 closes.
  • the injection needle 2 is in this embodiment preferably by a stop 7 out, which is formed on the housing 4 and near the valve seat 3 is arranged.
  • the distance of the stop 7 from Valve seat 3 is as small as possible, so that differences in the coefficient of thermal expansion between the housing 4 and the injection needle 2 have only a slight influence on the have maximum injection opening.
  • the injection needle 2 has a stop element 6 with which the injection needle 2 when opening the injection opening, the forms between the valve plate 1 and the valve seat 3, is plantable.
  • the injection needle 2 is in the upper end region Disk 9 connected. Between the housing 4 and the disk 9 a spiral spring 5 is introduced, which the injection needle 2nd biased towards the valve seat 3. The injection needle 2 is via a welded connection 10 to the washer 9 connected. Inside the coil spring 5 is a metallic one Bellows 8 arranged, the circumferentially tight at one end with the disc 9 and at the other end with all around the housing 4 is connected via a welded connection 10. A fuel line 16 is introduced into the housing 4 opens into the fuel chamber 18 below the bellows 8. In this way, the bellows 8 seals the fuel chamber 18 from an interior 20 of the housing 4. Thereby prevents fuel from reaching the piezoelectric Actuator 14 wetted.
  • the top is End of the injection needle 2 preferably by a gap 11 of the associated drive plate 12 spaced.
  • the gap 11 ensures that the injection needle 2 is always in the rest position seals the valve seat 3 with the valve disk 1.
  • the Drive plate 12 is via a tubular spring 21 with an end plate 15 connected.
  • the piezoelectric actuator 14 is introduced and is due to the tension of the Bourdon tube 21 on a predetermined preload held.
  • electrical lines 17 are led to the piezoelectric actuator.
  • the electrical lines 17 are used to control the piezoelectric actuator 14.
  • the end plate 15 is over a Connection seam 13 connected to the housing 4.
  • a control device controls via the electrical lines 17 in Dependence on the operating parameters of a motor vehicle piezoelectric actuator 14 so that it expands. Presses through the expansion of the piezoelectric actuator 14 the drive plate 12, the injection needle 2 down, so that the valve disk 1 lifts off the valve seat 3 and an annular one Injection port releases. The injection needle 2 is so moved far down until the stop element 6 in one Stop area on the stop 7 is in plant and another Movement of the injection needle 2 is prevented.
  • the fuel line 16 is connected to a fuel accumulator, stored in the fuel at a given pressure is. If the injection opening opens, fuel is released from the Fuel chamber 18 discharged through the injection port, wherein Fuel from the fuel reservoir via the fuel line 16 continues to flow.
  • the piezoelectric actuator is used to end the injection 14 released, so that it contracts again and the Injection needle 2 is moved upwards by the spiral spring 5 and thus the valve plate 1 rests on the valve seat 3 and closes the fuel chamber 18.
  • the one shown in Fig. 1 Injector is an outward opening injector represents.
  • Fig. 2a shows the lower area on a larger scale of the injection valve of Fig. 1.
  • Fig. 2a with dl Seat diameter of valve seat 3, the widest with d2 Diameter of the stop element 6, the smallest with d3 Diameter of the opening 22 of the stop 7 and with the d4 Designated diameter of the injection needle 2.
  • g is the maximum Stroke of the injection needle 2, which is in the rest position by the distance of a first contact area 23 of the stop 7 from a second contact area 24 of the stop element 6 is set.
  • Fig. 2c shows the section A-A of Fig. 2a. It is clear the circular cross section of the injection needle 2 can be seen and the sides on opposite sides above it extending parts of the stop element 6. In a simple embodiment can instead of the two parts only a stop element formed on the side of the injection needle 2 6 may be provided.
  • 2d shows the section B-B at the height of the stop 7.
  • 2d is of a circular line with a dashed line Cross section of the inner recess of the housing 4 indicated.
  • the protruding into the interior of the housing 4 are clearly Stop parts 71 to recognize.
  • the stop parts 71 are on two opposite inner sides of the housing 4th educated.
  • the cross section of the injection needle 2 is smaller than the distance between the two stop parts 71, so that the injection needle is freely movable in the longitudinal direction.
  • FIG. 2d shows the opening 22 of the stop 7, which is designed in such a way that the cross section of the Injector 2 with the stop element 6 as in Fig. 2c is shown freely after a predetermined rotation the opening 22 is slidable.
  • the cross section is the Opening 22 in the shape and position with respect to the stop element 6 adjusted.
  • 2d is the contour of the stop element with a broken line 6 shown. 2d clearly shows that the injection needle 2 in the illustrated working position in the downward movement through the stop 7 is limited. By rotating the injection needle 2 by 90 ° the cross-sectional area of the stop element 6 overlaps brought with the opening 22 and the injection needle 2nd can go down through the opening 22 from the injector be pushed out.
  • FIG 3a shows a part of an inward opening injection valve, which has an injection needle 57 which on has lower end sealing surfaces 26 with which in the rest position Injection holes 25 are sealed and thus the Fuel chamber 18 is sealed.
  • the injection needle 57 has traveled a maximum stroke g and fuel is discharged from the fuel chamber 18 the injection holes 25 discharged.
  • To end the injection becomes the injection needle 57 again with the sealing surfaces 26 on the associated sealing seat in the area of the injection holes 25 moves.
  • FIGS. 3a, 3b and 3c 57 shown in the working position, so that this at Movement away from the sealing seat only a maximum stroke g to Stop 7 is movable. After turning the injection needle 57 by 90 °, the injection needle 57 up through the Opening 22 of the stop 7 are pushed out. Is to the stop element 6 is made smaller in cross section than the opening 22.
  • the stop element 6 formed in the form of two cylinders that are on opposite Side of the injection needle 2 and at a 90 ° angle arranged to the longitudinal direction of the injection needle 2 are.
  • two cylinders instead of two cylinders can also be arranged only one cylinder or the two cylinders can also be at any other angle be aligned with each other.
  • the use of two, on opposite Sides of the injection needle 2 arranged stop elements 6 has the advantage that when creating the stop elements 6 at stop 7 no transverse forces on the injection needle 2 are exercised.
  • the side of the injection needle 2 is formed.
  • the opening 22 is in shape adjusted according to the stop element 6 so that the stop element 6 in a first rotational position through the opening 22 is slidable and in a second rotational position Stop 7 can be brought into system.
  • Fig. 4b shows a stop 7 with an opening 22, the shape of the stop element 6 of Fig. 4a is adapted.
  • the opening 22 consists essentially of a central cylindrical shape, on the two arranged laterally on the cylindrical shape Rectangular shapes are formed.
  • the cross section of the Opening 22 is in size and orientation in the Formed such that the stop element 6 of Fig. 4a appropriate adjustment are pushed through the opening 22 can. With a corresponding twist against the orientation the opening 22, however, a pushing through the Injection needle 2 prevented by the stop 7, since the stop element 6 comes into contact with the stop 7.
  • the 4b shows a special shape of the stop element 7 shown as the first support area two opposite Has riser sections 42, 29.
  • the first Raising section 42 starts from a first rectangular recess 28 of the opening 22 and increases steadily with increasing Distance from the first rectangular recess 28.
  • the second Raising section 29 goes from the second rectangular recess 30 out and also increases with increasing distance from second rectangular recess 30.
  • the first and the second elevation section 42, 29 in the form of a partial ring surface arranged around the cylindrical center recess 31.
  • the first and second elevation sections 42, 29 are mirror-symmetrical arranged to the center axis of the center recess 31.
  • the function of the first and second riser sections 42, 29 is that depending on the Alignment of the stop element 6, the maximum stroke varies can be.
  • the maximum stroke is larger than if the injection needle 2 with the longitudinal axis of the stop element 6 in the alignment of the axis E, as shown in Fig. 4b, is arranged.
  • the maximum stroke g is reduced.
  • FIG. 5a shows a further embodiment of a stop 7 with a third and a fourth elevation section 43, 44, but with the third and fourth risers 43, 44 is divided into individual stages 32, 33, 34.
  • the single ones Steps 32, 33, 34 have different heights Surface of the stop 7 on.
  • This embodiment offers the advantage that by the rotational position of the stop element 6 the maximum stroke g can be set in predetermined steps can.
  • the first stage 32 of the first riser section 43 and the first step 32 of the second elevation section 44 are mirror-symmetrical arranged to the center axis of the center recess 31.
  • the second and third stages of the first are corresponding and second elevation section 43, 44 are arranged.
  • FIG. 5b shows a further embodiment of a stop 7, in which in the surface of the stop 7 a first and second recess 35, 36 are introduced.
  • the first recess 35 shows steps with different depths, whereby the depth increases in the direction of the arrow.
  • the second recess 36 is mirror-symmetrical to the center symmetry axis the central recess 31 with respect to the first recess 35 arranged.
  • the levels of the first and second Recess 35, 36 are formed in such a way that the stop element 6 with its two parts on the first, second or third stage of the first and the second recess 35, 36 depending on the angular position when it is at a maximum stroke g in contact with the stop 7 moves becomes.
  • maximum strokes in this way g can be set.
  • Fig. 6 shows a stop element 7 with a third and fourth recess 37, 38.
  • the third recess 37 is a recess increasing in depth in the direction of the arrow, which is adjacent to the central recess 31.
  • the third and fourth recess 37, 38 the first and the second elevation section 42, 29, however, the Stop element 6 in the recesses 37, 38 at maximum Stroke is present.
  • the stop element 6 is oriented in axis F with a maximum stroke of the injection needle 2 on the bases of the third and fourth recess 37, 38 which are only slightly lower than the surface of the Stop 7 are arranged.
  • the stop element 6 When the stop element 6 is oriented in the direction G is the stop element 6 on the bases of the third and fourth recess 37, 38 on that of the greatest depth of the recesses 37, 38 correspond. So is the maximum Stroke with an orientation of the stop element 6 in the Axis G larger than in the orientation of axis F.
  • the embodiment of the stop element 7 of FIG. 6 a stepless increase in the maximum stroke depending from the rotational position of the injection needle 2 in the working position.
  • the stops 7 of Figures 1 to 6 are both at to be used inside as well as with valves opening outwards.
  • Figures 7 to 9 show three positions of the injection needle when mounting the injection needle in the housing 4. Located in Fig. 7 the injection needle 2 with the stop element 6 still outside the housing 4. In Fig. 7, the injection needle 2 aligned with the stop element 6 in the manner that the cross section of the injection needle 2 and the stop element 6 are pushed through the opening 22 of the stop 7 can. For this purpose, as in the lower part of FIG. 8 shown, the cross section of the injection needle 2 with the stop element 6 smaller than the cross section of the opening 22 of the stop 7 formed. In the upper part of FIG. 8 the injection needle 2 is shown in the inserted state.
  • the injection needle 2 After inserting the injection needle 2 into the housing 4 (Fig. 8, top picture) is the injection needle 2 with respect to their center symmetry axis rotated by a predetermined angle, so that pushing out the injection needle 2 does not is more possible since the stop element 6 is in contact the stop is moved. In this process there is a twisting of the stop element 6 opposite the opening 22 of the stop 7 causes.
  • the stop element 6 and the stop 7 are coordinated like a lock and a key.
  • Fig. 9 shows an injection needle rotated into the working position 2, in the upper drawing in longitudinal section and in the lower Drawing in cross-section at the height of the stop element 6 is shown. It can be clearly seen that pushing down the injection needle 2 only by maximum stroke g is possible because the stop element 6 in the system is brought to the stop 7.
  • the upper end of the injection needle 2 is corresponding Fig. 1 connected to the bellows 8, which in turn is firmly connected to the housing 4. In this way the rotational position of the injection needle 2 is fixed.
  • the stops 7 have according to Figures 4 to 6, in which over the rotational position of the injection needle 2 set the maximum stroke can be.
  • FIGS. 10 to 13 show different variants of stop elements 6 and stops 7 shown.
  • Fig. 10 shows an embodiment in which the injection needle with stop element essentially has a cross section that one rounded triangle corresponds. They are symmetrical distributed three sections around the circumference of the injection needle 2 attached, each of which is essentially the shape of a truncated triangle, the truncated Corner directed away from the circumference of the injection needle is.
  • the opening 22 of the stop 7 is in the form corre sponding appropriate, but larger.
  • 10a shows the orientation the injection needle 2 and the stop 7 during assembly.
  • 10b shows the orientation of the injection needle 2 with the stop element 6 in the working position in which the Injection needle 2 with respect to the angular position Housing is connected. It can be clearly seen that in the working position by the movement of the injection needle 2 the stop 7 is limited.
  • Fig. 11 shows an injection needle with stop element 6, the Cross-section essentially a rounded square corresponds.
  • the opening 22 of the stop 7 is corresponding the cross section of the stop element 6, but larger.
  • 11a shows the injection needle 2 in the assembly position, in which the injection needle 2 according to the figures 7 and 8 with the stop element 6 pushed through the stop 7 becomes.
  • 11b shows the injection needle 2 in the working position, where the injection needle 2 firmly with the housing connected is.
  • 11b is the deflection of the injection needle 2 limited by the stop 7.
  • Fig. 12 shows an embodiment in which the stop element 6 in the form of two opposing partial ring surfaces is trained.
  • the opening 22 of the stop 7 is in the Corresponding shape, but larger.
  • 12a shows the mounting position at which the injection needle 2 with the stop element 6 is pushed through the stop 7.
  • Fig. 12b shows the working position of the injection needle 2, in which the Injection needle 2 is rotated into the working position so that the maximum stroke of the injection needle 2 through the stop 7 is limited.
  • 13 shows a further embodiment in which the stop element 6 from two on opposite sides of the Injection needle arranged pins is formed.
  • the opening 22 of the stop 7 has a central circular shape which are symmetrical on opposite sides Connects ring strips, the width of which is greater than that Length of the pins of the stop element 6 and their length is greater is the width of the pins of the stop element 6.
  • 13a shows the assembly position of the injection needle 2 with the injection needle 2 with the stop element 6 through the Stop 7 is pushed according to Figures 7 and 8.
  • 13b the injection needle 2 is in the working position shown, in which the injection needle 2 firmly with the Housing 4 is connected in relation to the angular position and thus the movement of the injection needle 2 to the maximum stroke g is limited according to FIG. 9.
  • the shapes of the stop elements 6 and the stops 7 of the figures 10 to 13 are both inside and outside opening valves.
  • Fig. 14 shows an embodiment of a locking element, with With the help of the angular position of the longitudinal axis of the stop element 6 is set.
  • the housing 4 is on opposite A longitudinal recess on each side of the inner surface 41, 45 introduced, parallel to the direction of movement the injection needle are arranged.
  • the injection needle 2 is connected to a guide pin 40 which runs across the Interior 20 of the housing 4 is guided and with both ends is guided in the longitudinal recesses 41, 45.
  • the actuator 14 via a membrane 50 against fuel sealed.
  • the pin 40 is on the injection needle 2 after insertion and turning into the working position according to FIG. 9 at the top of the injection needle e.g. by welding or Glued attached. In this way, the injection needle 2 fixed in their rotational position.
  • the pin 40 enables one Longitudinal movement of the injection needle 2 for opening and closing the injection opening, but prevents twisting the specified angular position.
  • An adjusting disk 58 is preferably on the stop 7 hung up, which is connected to the stop 7, and the one Has opening that the cross-sectional opening of the stop 7th corresponds so that the injection needle 2.57 during assembly can also be pushed through the shim 58.
  • the Shim 58 lies in the assembly in different Thicknesses ready so that by choosing the appropriate thickness the adjusting disc 58 the maximum stroke of the injection needle 2.57 can be set precisely.

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Abstract

Das Einspritzventil weist einen mechanischen Anschlag zur Begrenzung des maximalen Hubs der Einspritznadel auf. Die Einspritznadel weist ein Anschlagelement auf, das bei maximalem Hub in Anlage an den Anschlag bewegbar ist. Der Querschnitt des Anschlagelementes und der Querschnitt der Öffnung des Anschlags sind in der Weise aufeinander abgestimmt, daß die Einspritznadel in einer Montageposition mit dem Anschlagelement durch die Öffnung des Anschlags in das Einspritzventil geschoben werden kann und anschließend nach einer Drehung um einen vorgegebenen Winkel fest mit dem Gehäuse in einer Arbeitsposition verbunden wird. In der Arbeitsposition sind die Öffnung des Anschlags und das Anschlagelement in der Weise orientiert, daß die Bewegung der Einspritznadel auf den maximalen Hub begrenzt ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer Ventilnadel, die in Abhängigkeit von der Position eine Einspritzöffnung öffnet oder verschließt, wobei die Ventilnadel bei geöffneter Einspritzöffnung mit einem definierten Öffnungshub an einen Anschlag in Anlage bewegbar ist.
Entsprechende Ventile werden zur Abgabe von Flüssigkeiten in verschiedenen technischen Bereichen, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine eingesetzt. Für die genaue Bemessung der abzugebenden Menge ist neben der Öffnungszeit der Öffnungsquerschnitt und der Druck, unter dem die abzugebende Flüssigkeit steht, von Bedeutung. Der Öffnungsquerschnitt wird beispielsweise bei nach außen öffnenden Ventilen durch den Sitzdurchmesser des Ventils und durch den Ventilhub beeinflußt. Bei modernen Kraftstoffeinspritzsystemen beträgt der Kraftstoffdruck 100 bis 300 bar und bei nach außen öffnenden Einspritzventilen weist der Sitzdurchmesser eine Größe von 4 mm auf. Bei diesen Dimensionen ist ein Ventilhub der Ventilnadel in der Größenordnung von 25 um ausreichend, um einen benötigten, statischen Kraftstoffluß von 50 g/s bei 250 bar zu gewährleisten. Eine präzise Einstellung des Ventilhubes ist somit Voraussetzung für eine präzise Bemessung der vom Ventil abzugebenden Flüssigkeitsmenge.
Es sind Ventile in Form von Kraftstoffeinspritzventilen bekannt, bei denen ein mechanischer Anschlag z.B. in Form einer Schlitzscheibe oder in Form einer Anschlagscheibe realisiert ist. Der mechanische Anschlag befindet sich bei diesen Ausführungsformen am Ende der Ventilnadel.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfach herzustellendes Ventil mit einem präzise eingestellten Ventilhub bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das Ventil nach Anspruch 1 hat den Vorteil, daß sowohl der Anschlag für die Ventilnadel als auch das Anschlagelement der Ventilnadel bereits vor der Montage des Ventils ausgebildet sind und somit präzise herstellbar sind. Weiterhin bietet das Ventil nach Anspruch 1 den Vorteil, daß der Anschlag so nah wie nötig am Ventilsitz ausgebildet werden kann und damit der Einfluß thermischer oder elastischer Längenänderungen des Gehäuses oder der Ventilnadel auf ein Minimum reduziert werden. Zudem ist das Ventil nach Anspruch 1 einfach zu montieren.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Eine einfache Montage der Ventilnadel wird dadurch erreicht, daß der Öffnungsquerschnitt des Anschlages und der Querschnitt des Anschlagelementes unsymmetrisch ausgebildet sind und somit die Einspritznadel nach dem Einschieben in das Ventilgehäuse durch eine Drehung in der Längsachse in eine Arbeitsposition gebracht wird, bei der die Ventilnadel am Anschlag in Anlage bewegbar ist.
Vorteilhaft ist es, am Anschlag oder am Anschlagelement Erhöhungen oder Ausnehmungen vorzusehen, die in Abhängigkeit von der Drehposition der Ventilnadel den maximalen Hub der Ventilnadel festlegen. Auf diese Weise können fertigungsbedingte Toleranzen während der Montage ausgeglichen werden, indem eine präzise Einstellung des maximalen Hubes erst bei der Montage erfolgt.
Eine vorteilhafte Justierung der Ventilnadel in einer vorgebbaren Drehposition wird dadurch erreicht, daß die Ventilnadel über einen Faltenbalg mit dem Ventilgehäuse fest verbunden wird. Auf diese Weise ist eine Längsbewegung der Ventilnadel möglich, aber eine Drehung der Ventilnadel ausgeschlossen.
Eine einfache Justierung der Ventilnadel in der Drehposition wird dadurch erreicht, daß die Ventilnadel über einen Stift in einer Längsausnehmung in der Bewegungsrichtung der Ventilnadel geführt ist.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Anschlagelementes wird durch eine symmetrische Ausbildung des Anschlagelementes an gegenüberliegenden Seiten der Ventilnadel erreicht, wodurch die auf die Ventilnadel wirkenden Kräfte kein Biegemoment in der Ventilnadel erzeugen, sondern nur in Längsrichtung der Ventilnadel wirken.
Eine weitere vorteilhafte Art der Einstellung des maximalen Hubes besteht darin, zwischen dem Anschlag und dem Anschlagelement ein Einstellstück vorzusehen, das in vorgegebenen Dicken zur Verfügung steht.
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Abgeben einer Flüssigkeit, die im folgenden anhand des Beispiels eines Kraftstoffeinspritzventils mit den Figuren 1 bis 14 beschrieben wird.
Figur 1
zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil,
Figur 2
zeigt das Kraftstoffeinspritzventil im Bereich des Ventilsitzes,
Figur 3
zeigt ein nach innen öffnendes Kraftstoffeinspritzventil,
Figur 4
zeigt einen Anschlag und ein Anschlagelement,
Figur 5
zeigt Anschläge in Form von Erhöhungen oder Vertiefungen,
Figur 6
zeigt ein Anschlagelement in Form einer stetig zunehmenden Vertiefung,
Figur 7
zeigt eine Ventilnadel vor dem Einbau,
Figur 8
zeigt eine Ventilnadel nach dem Einschieben in das Ventilgehäuse,
Figur 9
zeigt eine Ventilnadel in der Arbeitsposition,
Figur 10
zeigt ein Anschlagelement in Form eines abgerundeten Dreiecks,
Figur 11
zeigt ein Anschlagelement in Form eines abgerundeten Quadrats,
Figur 12
zeigt ein Anschlagelement mit gegenüberliegenden Anschlagflächen,
Figur 13
zeigt ein weiteres Anschlagelement mit gegenüberliegenden Anschlagflächen, und
Figur 14
zeigt eine Ventilnadel mit einer Stiftsicherung.
Fig. 1 zeigt als Ventil ein piezoelektrisch betriebenes Einspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor 14, der in ein Gehäuse 4 eingebracht ist und über eine Antriebsplatte 12 eine Einspritznadel 2 steuert. Die Einspritznadel 2 ist im Gehäuse 4 in Längsrichtung beweglich angeordnet. Die Einspritznadel 2 weist am unteren Ende einen Ventilteller 1 auf, der in Schließposition an einem Ventilsitz 3 anliegt und eine Kraftstoffkammer 18 verschließt. Die Einspritznadel 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise durch einen Anschlag 7 geführt, der am Gehäuse 4 ausgebildet ist und nahe dem Ventilsitz 3 angeordnet ist. Der Abstand des Anschlags 7 vom Ventilsitz 3 ist möglichst klein, so daß Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Gehäuse 4 und der Einspritznadel 2 nur einen geringen Einfluß auf die maximale Einspritzöffnung haben. Oberhalb des Anschlags 7 weist die Einspritznadel 2 ein Anschlagelement 6 auf, mit dem die Einspritznadel 2 beim Öffnen der Einspritzöffnung, die sich zwischen dem Ventilteller 1 und dem Ventilsitz 3 ausbildet, in Anlage bringbar ist.
Im oberen Endbereich ist die Einspritznadel 2 mit einer Scheibe 9 verbunden. Zwischen dem Gehäuse 4 und der Scheibe 9 ist eine Spiralfeder 5 eingebracht, die die Einspritznadel 2 in Richtung auf den Ventilsitz 3 vorspannt. Die Einspritznadel 2 ist über eine Schweißverbindung 10 mit der Scheibe 9 verbunden. Innerhalb der Spiralfeder 5 ist ein metallischer Faltenbalg 8 angeordnet, der an einem Ende umlaufend dicht mit der Scheibe 9 und an dem anderen Ende umlaufend dicht mit dem Gehäuse 4 über eine Schweißverbindung 10 verbunden ist. Im Gehäuse 4 ist eine Kraftstoffleitung 16 eingebracht, die unterhalb des Faltenbalges 8 in die Kraftstoffkammer 18 mündet. Auf diese Weise dichtet der Faltenbalg 8 die Kraftstoffkammer 18 gegenüber einem Innenraum 20 des Gehäuses 4 ab. Dadurch wird verhindert, daß Kraftstoff den piezoelektrischen Aktor 14 benetzt.
In der Ruheposition, wie in Fig. 1 dargestellt, ist das obere Ende der Einspritznadel 2 vorzugsweise um einen Spalt 11 von der zugeordneten Antriebsplatte 12 beabstandet. Der Spalt 11 gewährleistet, daß die Einspritznadel 2 immer in der Ruheposition mit dem Ventilteller 1 den Ventilsitz 3 abdichtet. Die Antriebsplatte 12 ist über eine Rohrfeder 21 mit einer Endplatte 15 verbunden. Zwischen der Endplatte 15 und der Antriebsplatte 12 ist der piezoelektrische Aktor 14 eingebracht und wird durch die Zugspannung der Rohrfeder 21 auf einer vorgegebenen Vorspannung gehalten. Durch die Endplatte 15 sind elektrische Leitungen 17 zum piezoelektrischen Aktor geführt. Die elektrischen Leitungen 17 dienen der Steuerung des piezoelektrischen Aktors 14. Die Endplatte 15 ist über eine Verbindungsnaht 13 mit dem Gehäuse 4 verbunden.
Das Einspritzventil nach Fig. 1 funktioniert folgendermaßen: Ein Steuergerät steuert über die elektrischen Leitungen 17 in Abhängigkeit von Betriebsparametern eines Kraftfahrzeuges den piezoelektrischen Aktor 14 an, so daß sich dieser ausdehnt. Durch die Ausdehnung des piezoelektrischen Aktors 14 drückt die Antriebsplatte 12 die Einspritznadel 2 nach unten, so daß der Ventilteller 1 vom Ventilsitz 3 abhebt und eine ringförmige Einspritzöffnung freigibt. Die Einspritznadel 2 wird so weit nach unten bewegt, bis das Anschlagelement 6 in einem Anschlagbereich an den Anschlag 7 in Anlage ist und eine weitere Bewegung der Einspritznadel 2 unterbindet. Die Kraftstoffleitung 16 ist mit einem Kraftstoffspeicher verbunden, in dem Kraftstoff mit einem vorgegebenen Druck gespeichert ist. Öffnet die Einspritzöffnung, so wird Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 18 durch die Einspritzöffnung abgegeben, wobei über die Kraftstoffleitung 16 Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher nachfließt.
Zum Beenden der Einspritzung wird der piezoelektrische Aktor 14 entstromt, so daß sich dieser wieder zusammenzieht und die Einspritznadel 2 von der Spiralfeder 5 nach oben bewegt wird und damit der Ventilteller 1 auf den Ventilsitz 3 aufliegt und die Kraftstoffkammer 18 verschließt. Das in Fig. 1 dargestellte Einspritzventil stellt ein nach außen öffnendes Einspritzventil dar.
Fig. 2a zeigt in einem größeren Maßstab den unteren Bereich des Einspritzventils der Fig. 1. In Fig. 2a ist mit dl der Sitzdurchmesser des Ventilsitzes 3, mit d2 der breiteste Durchmesser des Anschlagelementes 6, mit d3 der kleinste Durchmesser der Öffnung 22 des Anschlags 7 und mit d4 der Durchmesser der Einspritznadel 2 bezeichnet. Für eine korrekte Funktion des Einspritzventils sind folgende Größenverhältnisse einzuhalten: d1 > d2 > d3 > d4. Mit g ist der maximale Hub der Einspritznadel 2 bezeichnet, der in der Ruheposition durch den Abstand eines ersten Auflagebereichs 23 des Anschlags 7 von einem zweiten Auflagebereich 24 des Anschlagelementes 6 festgelegt ist. Durch den maximalen Hub g wird präzise die bei einem vorgegebenen Kraftstoffdruck durch das Einspritzventil maximal abgegebene Kraftstoffmenge pro Sekunde festgelegt. Fig. 2b zeigt das Einspritzventil bei maximal geöffneter Einspritzöffnung, wobei das Anschlagelement 6 mit dem zweiten Auflagebereich 24 auf dem ersten Auflagebereich 23 des Anschlags 7 aufliegt.
Fig. 2c zeigt den Schnitt A-A der Fig. 2a. Dabei ist deutlich der kreisrunde Querschnitt der Einspritznadel 2 zu erkennen und die seitlich sich an gegenüberliegenden Seiten darüber hinaus erstreckenden Teile des Anschlagelementes 6. In einer einfachen Ausführungsform kann anstelle der zwei Teile nur ein seitlich an der Einspritznadel 2 ausgebildetes Anschlagelement 6 vorgesehen sein.
Fig. 2d zeigt den Schnitt B-B in der Höhe des Anschlags 7. In der Fig. 2d ist über eine gestrichelte Linie der kreisrunde Querschnitt der Innenausnehmung des Gehäuses 4 angedeutet. Dabei sind deutlich die in den Innenraum des Gehäuses 4 ragenden Anschlagteile 71 zu erkennen. Die Anschlagteile 71 sind an zwei gegenüberliegenden Innenseiten des Gehäuses 4 ausgebildet. Der Querschnitt der Einspritznadel 2 ist kleiner als der Abstand zwischen den zwei Anschlagteilen 71, so daß die Einspritznadel in Längsrichtung frei beweglich ist. Aus dem Vergleich der Figuren 2c und 2d ist erkennbar, daß die Anschlagelemente 6 an den Anschlagteilen 71 bei maximalem Hub g anschlagen. Auf diese Weise wird der maximale Hub der Einspritznadel 2 eingestellt. In einer einfachen Ausführungsform wird anstelle zweier Anschlagteile 71 nur ein einziges Anschlagteil 71 ausgebildet.
In Fig. 2d ist die Öffnung 22 des Anschlags 7 dargestellt, die in der Weise ausgebildet ist, daß der Querschnitt des Einspritzventils 2 mit dem Anschlagelement 6 wie in Fig. 2c dargestellt ist, nach einer vorgegebenen Drehung frei durch die Öffnung 22 schiebbar ist. Somit ist der Querschnitt der Öffnung 22 in der Form und in der Lage in Bezug auf das Anschlagelement 6 angepaßt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Einspritznadel 2 mit dem Anschlag 6 in einer vorgegebenen Drehposition durch die Öffnung 22 des Anschlags 7 hindurch geschoben werden kann und nach einer Verdrehung um einen vorgegebenen Winkel bei einer Zurückbewegung der Einspritznadel 2 mit dem Anschlagelement 6 auf den Anschlag 7 stößt und somit die Auslenkung der Einspritznadel 2 auf den maximalen Hub g begrenzt ist.
In Fig. 2d ist mit gestrichelter Linie die Kontur des Anschlagelementes 6 dargestellt. Aus Fig. 2d ist deutlich erkennbar, daß die Einspritznadel 2 in der dargestellten Arbeitsposition in der Bewegung nach unten durch den Anschlag 7 begrenzt ist. Durch eine Rotation der Einspritznadel 2 um 90° wird die Querschnittsfläche des Anschlagelementes 6 in Überdeckung mit der Öffnung 22 gebracht und die Einspritznadel 2 kann nach unten durch die Öffnung 22 aus dem Einspritzventil herausgeschoben werden.
Fig. 3a zeigt einen Teil eines nach innen öffnenden Einspritzventils, das eine Einspritznadel 57 aufweist, die am unteren Ende Dichtflächen 26 aufweist, mit denen in der Ruheposition Einspritzlöcher 25 abgedichtet werden und somit die Kraftstoffkammer 18 abgedichtet ist. Zum Einspritzen wird die Einspritznadel 57 mit einem Aktor nach oben bewegt, bis das Anschlagelement 6 mit dem Anschlag 7 in Anlage gebracht ist. Dabei hat die Einspritznadel 57 einen maximalen Hub g zurückgelegt und Kraftstoff wird aus der Kraftstoffkammer 18 über die Einspritzlöcher 25 abgegeben. Zum Beenden der Einspritzung wird die Einspritznadel 57 wieder mit den Dichtflächen 26 auf den zugeordneten Dichtsitz im Bereich der Einspritzlöcher 25 bewegt.
In der Fig. 3b ist der Schnitt B-B der Fig. 3a dargestellt. In Fig. 3c ist der Schnitt A-A der Fig. 3a dargestellt. Die Flächenanordnung der Fig. 3b entspricht im wesentlichen der Flächenanordnung der Fig. 2c und die Flächenanordnung der Fig. 3c entspricht im wesentlichen der Flächenanordnung der Fig. 2d. In den Figuren 3a, 3b und 3c ist die Einspritznadel 57 in der Arbeitsposition dargestellt, so daß diese bei der Bewegung weg vom Dichtsitz nur einen maximalen Hub g bis zum Anschlag 7 bewegbar ist. Nach einer Drehung der Einspritznadel 57 um 90° kann die Einspritznadel 57 nach oben durch die Öffnung 22 des Anschlags 7 herausgeschoben werden. Dazu ist das Anschlagelement 6 im Querschnitt kleiner ausgeführt als die Öffnung 22.
Fig. 4a zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Abschnitt der Einspritznadel 2, an dem das Anschlagelement 6 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform ist das Anschlagelement 6 in Form von zwei Zylindern ausgebildet, die an gegenüberliegenden Seiten der Einspritznadel 2 und im 90°-Winkel zur Längsrichtung der Einspritznadel 2 angeordnet sind. In einer einfachen Ausführungsform kann anstelle der zwei Zylinder auch nur ein Zylinder angeordnet sein oder die zwei Zylinder können auch in einem anderen beliebigen Winkel zueinander ausgerichtet sein. Die Verwendung zweier, an gegenüberliegenden Seiten der Einspritznadel 2 angeordneter Anschlagelemente 6 bietet den Vorteil, daß beim Anlegen der Anschlagelemente 6 am Anschlag 7 keine Querkräfte auf die Einspritznadel 2 ausgeübt werden.
Anstelle der Zylinderform für das Anschlagelement 6 kann jede beliebige Form verwendet werden, die seitlich an der Einspritznadel 2 ausgebildet ist. Die Öffnung 22 ist in der Form entsprechend dem Anschlagelement 6 angepaßt, so daß das Anschlagelement 6 in einer ersten Drehposition durch die Öffnung 22 schiebbar ist und in einer zweiten Drehposition zum Anschlag 7 in Anlage bringbar ist.
Fig. 4b zeigt einen Anschlag 7 mit einer Öffnung 22, die auf die Form des Anschlagelementes 6 der Fig. 4a angepaßt ist.
Die Öffnung 22 besteht im wesentlichen aus einer mittigen Zylinderform, an der zwei seitlich an der Zylinderform angeordnete Rechteckformen ausgebildet sind. Der Querschnitt der Öffnung 22 ist in der Größe und in der Orientierung in der Weise ausgebildet, daß das Anschlagelement 6 der Fig. 4a bei entsprechender Justierung durch die Öffnung 22 geschoben werden kann. Bei einer entsprechenden Verdrehung gegen die Orientierung der Öffnung 22 wird jedoch ein Durchschieben der Einspritznadel 2 durch den Anschlag 7 verhindert, da das Anschlagelement 6 auf dem Anschlag 7 in Auflage kommt.
In Fig. 4b ist eine besondere Form des Anschlagelementes 7 dargestellt, das als ersten Auflagebereich zwei sich gegenüberliegende Erhöhungsabschnitte 42, 29 aufweist. Der erste Erhöhungsabschnitt 42 geht von einer ersten Rechteckausnehmung 28 der Öffnung 22 aus und steigt stetig mit zunehmender Entfernung von der ersten Rechteckausnehmung 28 an. Der zweite Erhöhungsabschnitt 29 geht von der zweiten Rechteckausnehmung 30 aus und steigt ebenfalls mit zunehmendem Abstand zur zweiten Rechteckausnehmung 30 an. Dabei sind der erste und der zweite Erhöhungsabschnitt 42, 29 in Form einer Teilringfläche um die zylinderförmige Mittenausnehmung 31 angeordnet. Der erste und der zweite Erhöhungsabschnitt 42, 29 sind spiegelsymmetrisch zur Mittenachse der Mittenausnehmung 31 angeordnet. Die Funktion des ersten und des zweiten Erhöhungsabschnittes 42, 29 besteht darin, daß in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Anschlagelementes 6 der maximale Hub variiert werden kann. Ist die Einspritznadel 2 mit der Längsachse des Anschlagelementes 6 in der Position D, wie in Fig. 4b dargestellt, angeordnet, so ist der maximale Hub größer als wenn die Einspritznadel 2 mit der Längsachse des Anschlagelementes 6 in der Ausrichtung der Achse E, wie in Fig. 4b dargestellt, angeordnet ist. Mit zunehmender Drehung von der Ausrichtung D zur Ausrichtung E wird der maximale Hub g verkleinert.
Fig. 5a zeigt eine weitere Ausführungsform eines Anschlags 7 mit einem dritten und einem vierten Erhöhungsabschnitt 43, 44, wobei jedoch der dritte und der vierte Erhöhungsabschnitt 43, 44 in einzelne Stufen 32, 33, 34 unterteilt ist. Die einzelnen Stufen 32, 33, 34 weisen unterschiedliche Höhen zur Oberfläche des Anschlags 7 auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß durch die Drehposition des Anschlagelementes 6 der maximale Hub g in vorgegebenen Stufen eingestellt werden kann. In einer ersten Position liegt der erste Teil des Anschlagelementes 6 auf der ersten Stufe 32 des ersten Erhöhungsabschnittes 43 und gleichzeitig der zweite Teil des Anschlagelementes 6 auf der ersten Stufe 32 des zweiten Erhöhungsabschnittes 44.
Die erste Stufe 32 des ersten Erhöhungsabschnittes 43 und die erste Stufe 32 des zweiten Erhöhungsabschnittes 44 sind spiegelsymmetrisch zur Mittenachse der Mittenausnehmung 31 angeordnet. Entsprechend sind die zweite und dritte Stufe des ersten und zweiten Erhöhungsabschnittes 43, 44 angeordnet.
Fig. 5b zeigt eine weitere Ausführungsform eines Anschlags 7, bei der in der Oberfläche des Anschlags 7 eine erste und zweite Ausnehmung 35, 36 eingebracht sind. Die erste Ausnehmung 35 weist Stufen mit unterschiedlicher Tiefe aus, wobei die Tiefe in der eingezeichneten Pfeilrichtung zunimmt. Die zweite Ausnehmung 36 ist spiegelsymmetrisch zur Mittensymmetrieachse der Mittenausnehmung 31 in Bezug auf die erste Ausnehmung 35 angeordnet. Die Stufen der ersten und der zweiten Ausnehmung 35, 36 sind in der Weise ausgebildet, daß das Anschlagelement 6 mit seinen beiden Teilen jeweils auf die erste, zweite oder dritte Stufe der ersten und der zweiten Ausnehmung 35, 36 je nach Winkelstellung aufliegt, wenn es bei einem maximalen Hub g in Anlage an den Anschlag 7 bewegt wird. In Abhängigkeit von der Winkelstellung der Einspritznadel 2 können auf diese Weise unterschiedliche, maximale Hübe g eingestellt werden.
Fig. 6 zeigt ein Anschlagelement 7 mit einer dritten und vierten Ausnehmung 37, 38. Die dritte Ausnehmung 37 ist eine in Pfeilrichtung in der Tiefe stetig zunehmende Ausnehmung, die an die Mittenausnehmung 31 angrenzt. Spiegelsymmetrisch zur Mittensymmetrieachse 39 der Mittenausnehmung 31 ist die dritte Ausnehmung 38 ausgebildet. In der Funktionsweise entsprechen die dritte und vierte Ausnehmung 37, 38 dem ersten und dem zweiten Erhöhungsabschnitt 42, 29, wobei jedoch das Anschlagelement 6 in den Ausnehmungen 37, 38 bei maximalem Hub anliegt. Das Anschlagelement 6 liegt bei einer Orientierung in der Achse F bei einem maximalen Hub der Einspritznadel 2 auf den Grundflächen der dritten und vierten Ausnehmung 37, 38 auf, die nur etwas niedriger als die Oberfläche des Anschlags 7 angeordnet sind.
Bei einer Orientierung des Anschlagelements 6 in der Richtung G liegt das Anschlagelement 6 auf den Grundflächen der dritten und vierten Ausnehmung 37, 38 auf, die der größten Tiefe der Ausnehmungen 37, 38 entsprechen. Somit ist der maximale Hub bei einer Orientierung des Anschlagelementes 6 in der Achse G größer als in der Orientierung der Achse F. Die Ausführungsform des Anschlagelementes 7 der Fig. 6 ermöglicht eine stufenlose Erhöhung des maximalen Hubes in Abhängigkeit von der Drehposition der Einspritznadel 2 in der Arbeitsposition. Die Anschläge 7 der Figuren 1 bis 6 sind sowohl bei nach innen als auch bei nach außen öffnenden Ventilen einzusetzen.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen drei Positionen der Einspritznadel beim Montieren der Einspritznadel im Gehäuse 4. In Fig. 7 befindet sich die Einspritznadel 2 mit dem Anschlagelement 6 noch außerhalb des Gehäuses 4. Bei Fig. 7 wird die Einspritznadel 2 mit dem Anschlagelement 6 in der Weise ausgerichtet, daß der Querschnitt der Einspritznadel 2 und des Anschlagelementes 6 durch die Öffnung 22 des Anschlags 7 geschoben werden können. Dazu ist wie in dem unteren Teilbild der Fig. 8 dargestellt, der Querschnitt der Einspritznadel 2 mit dem Anschlagelement 6 kleiner als der Querschnitt der Öffnung 22 des Anschlags 7 ausgebildet. Im oberen Teilbild der Fig. 8 ist die Einspritznadel 2 im eingeschobenen Zustand dargestellt.
Nach dem Einschieben der Einspritznadel 2 in das Gehäuse 4 (Fig. 8, oberes Bild) wird die Einspritznadel 2 in Bezug auf ihre Mittensymmetrieachse um einen vorgegebenen Winkel gedreht, so daß ein Herausschieben der Einspritznadel 2 nicht mehr möglich ist, da das Anschlagelement 6 dabei in Anlage an den Anschlag bewegt wird. Bei diesem Vorgang wird ein Verdrehen des Anschlagelementes 6 gegenüber der Öffnung 22 des Anschlags 7 bewirkt. Das Anschlagelement 6 und der Anschlag 7 sind wie ein Schloß und ein Schlüssel aufeinander abgestimmt.
Fig. 9 zeigt eine in die Arbeitsposition gedrehte Einspritznadel 2, die im oberen Teilbild im Längsschnitt und im unteren Teilbild im Querschnitt auf der Höhe des Anschlagelementes 6 dargestellt ist. Dabei ist deutlich zu erkennen, daß ein Nach-unten-Herausschieben der Einspritznadel 2 nur um den maximalen Hub g möglich ist, da das Anschlagelement 6 in Anlage an den Anschlag 7 gebracht wird. In der Arbeitsposition der Fig. 9 wird das obere Ende der Einspritznadel 2 entsprechend Fig. 1 mit dem Faltenbalg 8 verbunden, der wiederum fest mit dem Gehäuse 4 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird eine Fixierung der Drehposition der Einspritznadel 2 erreicht. Entsprechend dem Montageverfahren nach den Figuren 7 bis 9 werden auch Einspritzventile montiert, die Anschläge 7 entsprechend den Figuren 4 bis 6 aufweisen, bei denen über die Drehposition der Einspritznadel 2 der maximale Hub eingestellt werden kann.
In den Figuren 10 bis 13 sind verschiedene Varianten von Anschlagelementen 6 und Anschlägen 7 dargestellt. Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Einspritznadel mit Anschlagelement im wesentlichen einen Querschnitt aufweist, der einem abgerundeten Dreieck entspricht. Dabei sind symmetrisch verteilt um den Umfang der Einspritznadel 2 drei Teilstücke angebracht, von denen jedes einzelne im wesentlichen die Form eines abgeschnittenen Dreiecks aufweist, wobei das abgeschnittene Eck vom Umfang der Einspritznadel weg gerichtet ist. Die Öffnung 22 des Anschlags 7 ist in der Form entspre chend, aber größer ausgebildet. Fig. 10a zeigt die Orientierung der Einspritznadel 2 und des Anschlags 7 bei der Montage. Fig. 10b zeigt die Orientierung der Einspritznadel 2 mit dem Anschlagelement 6 in der Arbeitsposition, bei der die Einspritznadel 2 bezüglich der Winkelstellung fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Dabei ist deutlich zu erkennen, daß in der Arbeitsposition die Bewegung der Einspritznadel 2 durch den Anschlag 7 begrenzt ist.
Fig. 11 zeigt eine Einspritznadel mit Anschlagelement 6, deren Querschnitt im wesentlichen einem abgerundeten Quadrat entspricht. Die Öffnung 22 des Anschlags 7 ist entsprechend dem Querschnitt des Anschlagelementes 6, aber größer ausgebildet. Fig. 11a zeigt die Einspritznadel 2 in der Montageposition, bei der die Einspritznadel 2 entsprechend den Figuren 7 und 8 mit dem Anschlagelement 6 durch den Anschlag 7 geschoben wird. Fig. 11b zeigt die Einspritznadel 2 in der Arbeitsposition, bei der die Einspritznadel 2 fest mit dem Gehäuse verbunden ist. In Fig. 11b ist die Auslenkung der Einspritznadel 2 durch den Anschlag 7 begrenzt.
Fig. 12 zeigt einen Ausführungsform, bei der das Anschlagelement 6 in Form von zwei gegenüberliegenden Teilringflächen ausgebildet ist. Die Öffnung 22 des Anschlags 7 ist in der Form entsprechend, aber größer ausgebildet. Fig. 12a zeigt die Montageposition, bei der die Einspritznadel 2 mit dem Anschlagelement 6 durch den Anschlag 7 geschoben wird. Fig. 12b zeigt die Arbeitsposition der Einspritznadel 2, bei der die Einspritznadel 2 in die Arbeitsposition gedreht wird, so daß der maximale Hub der Einspritznadel 2 durch den Anschlag 7 begrenzt ist.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Anschlagelement 6 aus zwei an gegenüberliegenden Seiten der Einspritznadel angeordneten Stiften ausgebildet ist. Die Öffnung 22 des Anschlags 7 weist eine mittige Kreisform auf, an die sich an gegenüberliegenden Seiten symmetrisch jeweils ein Ringstreifen anschließt, dessen Breite größer ist als die Länge der Stifte des Anschlagelementes 6 und deren Länge grö-ßer ist als die Breite der Stifte des Anschlagelementes 6. Fig. 13a zeigt die Montageposition der Einspritznadel 2, mit der die Einspritznadel 2 mit dem Anschlagelement 6 durch den Anschlag 7 entsprechend den Figuren 7 und 8 geschoben wird. In der Fig. 13b ist die Einspritznadel 2 in der Arbeitsposition dargestellt, in der die Einspritznadel 2 fest mit dem Gehäuse 4 in Bezug auf die Winkelstellung verbunden ist und somit die Bewegung der Einspritznadel 2 auf den maximalen Hub g entsprechend Fig. 9 begrenzt ist.
Die Formen der Anschlagelemente 6 und der Anschläge 7 der Figuren 10 bis 13 sind sowohl bei nach innen als auch nach au-ßen öffnenden Ventilen einzusetzen.
Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform eines Sperrelementes, mit Hilfe dessen die Winkelposition der Längsachse des Anschlagelementes 6 festgelegt wird. In das Gehäuse 4 ist an gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche jeweils eine Längsausnehmung 41, 45 eingebracht, die parallel zur Bewegungsrichtung der Einspritznadel angeordnet sind. Die Einspritznadel 2 ist mit einem Führungsstift 40 verbunden, der quer durch den Innenraum 20 des Gehäuses 4 geführt ist und mit beiden Enden in den Längsausnehmungen 41, 45 geführt ist. In dieser Anordnung ist der Aktor 14 über eine Membran 50 gegen Kraftstoff abgedichtet.
Der Stift 40 wird an die Einspritznadel 2 nach dem Einschieben und dem Drehen in die Arbeitsposition entsprechend Fig. 9 am oberen Ende der Einspritznadel z.B. durch Schweißen oder Kleben befestigt. Auf diese Weise wird die Einspritznadel 2 in ihrer Drehposition festgelegt. Der Stift 40 ermöglicht eine Längsbewegung der Einspritznadel 2 zum Öffnen und Schlie-ßen der Einspritzöffnung, verhindert aber ein Verdrehen gegenüber der festgelegten Winkelstellung.
Vorzugsweise ist auf dem Anschlag 7 eine Einstellscheibe 58 aufgelegt, die mit dem Anschlag 7 verbunden ist, und die eine Öffnung aufweist, die der Querschnittsöffnung des Anschlags 7 entspricht, so daß die Einspritznadel 2,57 bei der Montage auch durch die Einstellscheibe 58 geschoben werden kann. Die Einstellscheibe 58 liegt bei der Montage in verschiedenen Dicken bereit, so daß durch die Wahl der entsprechenden Dicke der Einstellscheibe 58 der maximale Hub der Einspritznadel 2,57 präzise eingestellt werden kann.

Claims (11)

  1. Ventil mit einer Ventilnadel, die in einem Ventilgehäuse in Längsrichtung beweglich gelagert ist und abhängig von der Stellung eine Einspritzöffnung öffnet oder schließt, wobei die Ventilnadel bei geöffneter Einspritzöffnung an einem Anschlag mit einem definierten Öffnungshub in Anlage bewegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Anschlag (7) mindestens teilweise eine Öffnung (22) im Ventilgehäuse begrenzt,
    daß sich die Ventilnadel (2,57) durch die Öffnung (22) erstreckt,
    daß die Ventilnadel (2,57) ein Anschlagelement (6) aufweist, das an der Längsseite der Ventilnadel (2,57) ausgebildet ist,
    daß die Ventilnadel (2,57) ein Sperrelement (8,40) aufweist, das die Ventilnadel in einer zweiten Drehposition festlegt,
    daß die Ventilnadel (2,57) in der zweiten Drehposition beim Öffnen der Einspritzöffnung mit dem Anschlagelement (6) in Anlage an den Anschlag (7) bewegbar ist,
    daß das Anschlagelement (6) und die Öffnung (22) in der Weise ausgebildet sind, daß die Ventilnadel (2,57) mit dem Anschlagelement (6) in einer ersten Drehposition durch die Öffnung (22) bewegbar ist.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (6) im Querschnitt zur Längsrichtung des Ventils (2,57) unsymmetrisch in bezug auf die Mittenachse des Ventils (2,57) ausgebildet ist, und daß die Öffnung (22) unsymmetrisch in bezug auf die Mittenachse des Ventils (2,57) ausgebildet ist.
  3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (6) in einem Auflagebereich (23) am Anschlag (7) in Anlage bringbar ist, daß der Anschlag (7) im Auflagebereich (23) eine Erhöhung (29,42;43,44) oder eine Ausnehmung (35,36;37,38) aufweist, die in Abhängigkeit von der Winkelposition in der Höhe zubzw. abnimmt.
  4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (29,42;43,44) oder die Ausnehmung (35,36;37,38) abhängig von der Winkelposition stufenweise zu- bzw. abnimmt.
  5. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (29,42) oder die Ausnehmung (37,38) in Abhängigkeit von der Winkelposition kontinuierlich zu- oder abnimmt.
  6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement als Faltenbalg (8) ausgebildet ist, der am Ventilgehäuse (4) und an der Ventilnadel (2,57) befestigt ist und die Ventilnadel (2,57) in der Drehposition festlegt.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement als Stift (40) ausgebildet ist, der mit der Ventilnadel (2) verbunden ist, und daß der Stift (40) in einer Ausnehmung (41,45) des Ventilgehäuses (4) in Bewegungsrichtung der Ventilnadel (2) geführt ist.
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (6) in Form von zwei Teilelementen an zwei gegenüber liegenden Seiten spiegelsymmetrisch zur Mittenachse der Ventilnadel (2,57) ausgebildet ist.
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlag (7) und dem Anschlagelement (6) eine Einstellscheibe (58) angeordnet ist, die den maximalen Hub der Ventilnadel (2,57) festlegt.
  10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (22) in der Weise ausgebildet ist, daß die Ventilnadel (2,57) durch die Öffnung (22) seitlich bei einer Längsbewegung zum Öffnen oder Schließen der Einspritzöffnung geführt ist.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Ventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (2,57) mit dem Anschlagelement (6) in der ersten Drehposition durch die Öffnung (22) des Anschlags (7) in das Ventilgehäuse (4) geschoben wird, daß die Ventilnadel (2,57) in eine zweite Drehposition gedreht wird und in der zweiten Drehposition mit einem Sperrelement (8,40) fixiert wird, wobei eine Längsbewegung der Ventilnadel (2,57) zum Öffnen oder Schließen der Einspritzöffnung erhalten bleibt.
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