EP1601869A1 - Ventil mit federelement für einen kraftstoffinjektor - Google Patents

Ventil mit federelement für einen kraftstoffinjektor

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EP1601869A1
EP1601869A1 EP04737280A EP04737280A EP1601869A1 EP 1601869 A1 EP1601869 A1 EP 1601869A1 EP 04737280 A EP04737280 A EP 04737280A EP 04737280 A EP04737280 A EP 04737280A EP 1601869 A1 EP1601869 A1 EP 1601869A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
spring element
valve body
bore
valve according
Prior art date
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Granted
Application number
EP04737280A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1601869B1 (de
Inventor
Jürgen Dick
Heinz Lixl
Johann Massinger
Martin Simmet
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.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1601869A1 publication Critical patent/EP1601869A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1601869B1 publication Critical patent/EP1601869B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/50—Arrangements of springs for valves used in fuel injectors or fuel injection pumps

Definitions

  • the invention relates to a valve of a fuel injector with a valve housing with a sealing seat for a valve body, with a spring element that prestresses the valve body in a closed position on the sealing seat.
  • valve If the valve is opened, the fuel pressure acting on the nozzle needle from the control chamber decreases, while the pressure in the nozzle chamber remains the same, so that the nozzle needle nem sealing seat and fuel is injected from the nozzle chamber through the injection holes into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the valve has a closing member which is biased by a spring against a sealing view. The spring is located in the control room, ie on the high pressure side.
  • the object of the invention is to create a simplified structural design of such a valve, in order thereby to simplify handling during assembly while at the same time reducing the size of the valve.
  • the downstream side of the valve is far more accessible for the assembly of the spring element acting on the valve body than the high pressure side and, as a result, offers favorable prerequisites for efficient assembly.
  • the design of the valve can be simplified as well as downsized. Through the direct attachment of the spring element on the valve plate, an improved reaction speed of the valve can be achieved. Likewise, the spring element can be installed in the relaxed state and adapted to the spatial conditions.
  • the spring element is clamped between the valve housing and the valve cone.
  • valve according to the invention is cheaper to manufacture. This also enables the valve to respond more quickly, since no further lifting or pushing element is required, as in the prior art.
  • Another embodiment of the invention has a latching surface on the side, expediently on both sides of the bore of the spring element engaging in the groove of the valve body, in order to give the spring element a reliable fit in the groove and to preclude lateral displacement of the plate spring out of the groove.
  • the individual components of the plug valve do not need to be disassembled in order to install and tension the spring element.
  • the insertion opening can be adapted to different valve body diameters.
  • the spring element is unable to leave the engaged position horizontally or vertically in the upstream direction of the valve.
  • a modified embodiment for the support surface of the valve body consists in that the support surface is arranged on a ring fastened on the head of the valve body.
  • the ring can be non-positively mounted on the valve body after the spring element has been pushed onto the head beforehand by the head being passed through the bore of the spring element.
  • the flow opening for the fuel can now be closed by the valve body in a force-locking and positive-locking manner with respect to the valve plate, so that no additional sealing elements are required and a direct and direct opening or closing of the passage is possible with the aid of the valve body. Indirect sealing via a hydraulic system is not necessary.
  • a groove or groove is expediently arranged as a flow opening for the fuel.
  • Fig. 2 shows a section along line A-A in Fig.l
  • Fig. 3 shows a section along line B-B in Fig. 1 in an enlarged view
  • FIG. 5 shows the spring element according to FIG. 4 in a side view
  • Figure 6 shows the assembly of the spring element in plan view.
  • Fig. 7 is a section along line A-A in Fig. 6;
  • Fig. 9 is a section along line A-A in Fig. 8;
  • FIGS. 1 to 12 shows a further embodiment of the spring element in side view and top view
  • 13 shows an injection valve with a servo valve into which a spring element according to FIGS. 1 to 12 can be inserted.
  • FIG. 1 shows a top view of a valve plate 3 which has a recess 8.
  • a recessed, second recess 26 is made, into which a spring element 12 is inserted.
  • the spring element has an elongated rounded shape and is made of a thin sheet.
  • the second recess 26 has a shape that essentially corresponds to the width of the spring element 12, but is longer than the spring element 12.
  • the spring element 12 is shown in Fig. 1 in the assembled state.
  • a valve body 5 is arranged in the middle of the spring element 12 and is positively connected to the spring element 12.
  • a valve head 6 protrudes through a central bore 14 of the spring element 12.
  • the valve head 6 has a circular cross section, the diameter of which in the end region is larger than the diameter of the central bore 14.
  • the central bore 14 merges into two outer bores 13.
  • the outer bores 13 have a partial circular shape, the diameter of which is greater than. the diameter of the valve head 6.
  • a surface 9 of the valve plate 3 is designed as a flat surface.
  • the recess 8 essentially has a circular cross section.
  • Fig. 2 shows the valve plate 3 in cross section AA of the figure.
  • the valve plate 3 has a valve bore 4 which opens into the second recess 26. In the direction of the second recess 26, the valve bore 4 tapers via a conically tapering valve seat 7.
  • a valve body 5 is introduced into the valve bore 4, which is designed to taper conically via a sealing surface 27 to a groove 10.
  • the groove 10 delimits a cylindrical section of the valve body 5 which merges into the valve head 6 via the groove 10.
  • the valve head 6 has a larger diameter than the valve body 5 in the region of the groove 10.
  • the spring element 12 bears with circular segment-shaped edge regions of the central bore 14 on opposite sides of the groove 10.
  • the spring element 12 is positively connected to the valve body 5 in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the valve body 5 by the circular segment-shaped edge regions. In addition, a displacement of the spring element 12 in the longitudinal direction of the valve body 5 is not possible due to the wider valve head 6.
  • the cross-section of the spring element 12 has a shape that is curved in the center region, which, with two end regions, which are arranged in the region of the outer bores 13, rest on the valve plate 3 in the second recess 26.
  • a central region of the spring element 12, in which the central bore 14 is arranged, is raised from a base area of the second recess 26 and bears against the valve head 6.
  • the valve body 5 is pressed against the valve seat 7 of the valve plate 3 by the deflection of the spring element 12 with the sealing surface 27. In this way, the valve bore 4 is sealed in a flow direction 2, which leads from the bottom to the top.
  • the valve body 5 has a smaller cross section in the valve bore 4 than the valve bore 4, so that fuel can flow from below to the valve seat 7.
  • valve body 5 To open the valve bore 4, it is necessary for the valve body 5 to be pressed against the biasing force of the spring element 12 from top to bottom, so that the sealing surface 27 of the valve body 5 lifts off the valve seat 7. This creates an opening in the Valve bore 4 is released so that fuel can flow upwards through the valve plate 3 from below.
  • FIG. 3 shows a cross section B-B through FIG. 1. It can clearly be seen that the spring element 12 lies directly against the valve head 6 in the region of the central bore 14. In the area of the groove 10, the valve body 5 has a smaller diameter than in the area of the valve head 6.
  • the central bore 14 has identical, identical circular segments 28 as edge regions, the diameter of which essentially corresponds to the diameter of the valve body 5 in the region of the groove 10.
  • the middle bore 14 is connected to the outer two bores 13 via intermediate regions 29.
  • the spring element 12 has partial rings 30 with which the spring element 12 rests on the valve plate 3 in the installed state.
  • the diameter of the outer bores 13 is larger than the diameter of the central bore 14 and at the same time larger than. the diameter of the valve head 6. This allows the valve head 6 to be pushed through an outer bore 13 during assembly of the spring element 12 and then a positive connection of the spring element 12 to the valve body 5 can be achieved by laterally displacing the spring element 12 relative to the valve body 5.
  • the intermediate region 29 of the spring element 12 is temporarily widened by the valve body 5 in the region of the groove 10 until the valve body 5 reaches the central bore 14.
  • the spring element 12 is made of an elastic material, preferably spring steel, so that the spring derelement 12 in the area of the intermediate areas 29 after the valve body 5 is pushed back to the original shape.
  • FIG. 5 shows the spring element 12 in a side view, in which the curved shape of the spring element 12 with a central curvature 31 can be clearly seen.
  • the central curvature 31 is essentially formed in the region of the central bore 14
  • valve body 5 shows the position of the spring element 12 during assembly and fastening with the valve body 5.
  • the spring element 12 is arranged to the far right in the second recess 26. Subsequently, the valve body 5 with the valve head 6 is inserted from below through the valve bore 4 and the valve head 6 is pushed through the left, outer bore 13.
  • FIG. 10 shows an enlarged illustration of the second valve according to FIG. 9.
  • the recess 8 shows a further embodiment of a valve in a plan view from the side of the recess 8.
  • the recess 8 has a third recess 20 instead of the second recess 26, which is essentially cylindrical with two part-circular extension sections 32 is trained.
  • the third recess 20 is arranged under a further spring element 19.
  • the further spring element 19 is designed in the form of a circular disk with a central bore.
  • Fig. 9 shows the second valve of Figure 8 in section A-A.
  • the further spring element 19 is fastened to the valve head 6 of the valve body 5 via a clamping ring 21.
  • the clamping ring 21 replaces the groove 10 and the widened version of the valve head according to the previous figures.
  • the further spring element 19 essentially has a circular disk shape with a central bore.
  • the valve head 6 is guided through the central bore.
  • the further spring element 19 also has a curved shape, the further spring element 19 having an arc shape in cross section.
  • Valve body 5 with its sealing surface 27 on the valve seat 7 of the valve plate 3.
  • the further spring element 19 is pushed onto the valve head 6 until the further spring element 19 rests in the edge area on the valve plate 3.
  • the further spring element 19 is pressed via a clamping ring 21 in the direction of the valve plate 3.
  • the clamping ring 21 is poisoned with the valve head 6, so that the further spring element 19 is positively connected to the valve body 5.
  • the further spring element 19 is prestressed against the valve plate 3, so that the valve body 5 is pulled against the valve seat 7 of the valve plate 3 by the pretensioning of the further spring element 19.
  • FIG. 11 shows a third spring element 33, which is designed in the form of a circular disk in the base area, but which has a central, circular curvature 34.
  • the cross-section of the curvature 34 along a cross-sectional line 37 is symmetrical to a central axis M and essentially corresponds to the cross-section of the spring element 12, as shown in FIG. 5.
  • the third spring element 33 is curved upward in the edge region.
  • the third spring element 33 has a central bore 14 which is connected to outer bores 13 via intermediate regions 29 according to the spring element 12 ' .
  • the third spring element 33 shows a combination of the circular disk shape with the central bore 14 and the outer bores 13.
  • FIG. 13 schematically shows an injection valve with a 2/2-way valve which is used as a servo valve and is designed in accordance with the shapes described in FIGS. 1 to 12.
  • fuel at a high pressure is fed from a high-pressure accumulator, which is not shown, via a high-pressure bore 41 and an inlet bore 42 with an inlet throttle 43 to a control chamber 44 in an injection valve body 45.
  • the fuel pressure then acts on a rear end of an axially movable nozzle needle 46.
  • a movement of the nozzle needle 46 opens and closes injection holes 47 which are formed in the injection valve body 45 and which lead to a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the injection holes 47 are connected to a nozzle chamber 48 when the injection valve is open.
  • the nozzle chamber 48 is at the front end of the nozzle needle
  • nozzle needle 46 formed in the injector body 45 and connected to the high pressure bore 41. If the full fuel pressure is present at the nozzle needle 46 both in the control chamber 44 and in the nozzle chamber 48, the nozzle needle 46 is pressed downward due to the larger effective area in the control chamber 44 and thereby closes the injection holes 47.
  • From the control chamber 44 leads a connecting bore 51 in the injection valve body 45 with an outlet throttle 60 to a servo valve 49 integrated in the injection valve body 45, which in turn is connected to a fuel tank via an unpressurized fuel return 59.
  • the servo valve is actuated and actuated by an electromagnetic or piezoelectric actuator 68 via a valve tappet 56.
  • the servo valve 49 has the task of controlling the pressure that is exerted on the movable nozzle needle 46 in the control chamber 44 for closing and opening the injection valve. If the servo valve 49 is closed, the full fuel pressure is essentially present in the control chamber 44, so that the nozzle needle 46 closes the injection holes 47 which lead into the combustion chamber of the internal combustion engine. If the actuator 58 is controlled electrically, the valve tappet 56 exerts a force on the servo valve 49 pressurized with a spring element 12, 19, 33, 35. As a result, the servo valve 49 opens, so that a connection is established between the high pressure accumulator, the control chamber 44, the servo valve 49 and the fuel return 64.
  • the resulting fuel flow via the servo valve 49 leads to a defined pressure drop in the inlet throttle 43 and the outlet throttle 60.
  • Control chamber 44 As a result, the fuel pressure acting on the nozzle needle 46 in the control chamber 44 decreases, while the pressure in the nozzle chamber 48 remains the same, so that the nozzle needle 46 rises and fuel from the nozzle chamber 48 via the injection holes 47 into the combustion chamber Injecting internal combustion engine.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für einen Kraftstoffinjektor, das sich zusammensetzt aus einem Ventilgehäuse, einem Ventilkörper mit einem Dichtsitz für den Ventilkörper und einem Federelement, das den Ventilkörper in eine Schließstellung auf den Dichtsitz vorspannt. Das Federelement ist dabei stromabwärts nach dem Dichtsitz angeordnet.

Description

Beschreibung
Ventil mit Federelement für einen Kraftstoffinjektor
Die Erfindung richtet sich auf ein Ventil eines KraftstoffInjektors mit einem Ventilgehäuse mit einem Dichtsitz für einen Ventilkörper, mit einem Federelement, das den Ventilkörper in einer Schließstellung auf den Dichtsitz vorspannt.
Aus DE 199 58 239 geht ein Einspritzventil mit einem Ventil hervor, das einen Ablauf aus einem Steuerraum begrenzt. Bei dem Einspritzventil wird Kraftstoff mit einem sehr hohen Druck von einem Hochdruckspeicher über eine Hochdruckbohrung über eine Zulaufdrossel zu einem Steuerraum geführt. Im Steu- erraum wirkt der Kraftstoffdruck auf ein hinteres Ende einer axialbeweglichen Düsennadel. Die Bewegung der Düsennadel öffnet und schließt Einspritzlöcher, die zum Brennraum einer Brennkraftmaschine führen. Die Einspritzlöcher stehen bei geöffnetem Einspritzventil mit einer Düsenkammer in Verbindung, die am vorderen Ende der Düsennadel ausgebildet und die ihrerseits mit dem Hochdruckspeicher verbunden ist. Wenn sowohl im Steuerraum als auch in der Düsenkammer der volle Kraftstoffdruck an der Düsennadel ansteht, wird die Düsennadel aufgrund der größeren Wirkfläche im Steuerraum nach unten ge- drückt und verschließt die Einspritzlöcher. Ist das Ventil geschlossen, steht im Steuerraum im Wesentlichen der volle Kraftstoffdruck an, so dass die Düsennadel die Einspritzlöcher verschließt, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine führen.
Wird das Ventil geöffnet, nimmt der vom Steuerraum auf die Düsennadel wirkende Kraftstoffdruck ab, während der Druck in der Düsenkammer gleich bleibt, so dass die Düsennadel von ei- nem Dichtsitz abhebt und Kraftstoff aus der Düsenkammer über die Einspritzlöcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Das Ventil weist ein Schließglied auf, das von einer Feder gegen einen Dichtsicht vorgespannt ist. Die Feder ist dabei im Steuerraum, d.h. an der Hochdruckseite angeordnet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte konstruktive Ausgestaltung eines derartigen Ventils zu schaf- fen, um dadurch unter gleichzeitig verminderter Baugröße des Ventils auch die Handhabung bei der Montage zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst .
Die stromabwärtige Seite des Ventils ist für die Montage des den Ventilkörper beaufschlagenden Federelementes weit besser zugänglich als die Hochdruckseite und bietet infolgedessen günstige Vorraussetzungen für eine rationelle Montage. Die Bauform des Ventils lässt sich ebenso vereinfachen wie verkleinern. Durch den direkten Ansatz des Federelementes auf der Ventilplatte ist eine verbesserte Reaktionsgeschwindigkeit des Ventils zu erreichen. Gleichfalls kann das Federelement im entspannten Zustand eingebaut und an die räumlichen Gegebenheiten angepasst werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Federelement zwischen das Ventilgehäuse und den Ventilkegel eingespannt. Bei einer üblichen Bauweise ist diese Seite des Ven- tils gut zugänglich, was wiederum die Montage begünstigt.
Aufgrund einer geringeren Anzahl von Einzelteilen ist das erfindungsgemäße Ventil billiger herzustellen. Zusätzlich wird auch dadurch ein schnelleres Ansprechen des Ventils möglich, da kein weiteres Hub-, oder Schubelement erforderlich ist, wie im Stand der Technik.
Besonders zweckmäßig ist es, an den Ventilkörper eine schul- terartige Stützfläche zur Anlage des Federelementes vorzusehen. Zu diesem Zweck kann der Ventilkörper mit einer Nut versehen sein, deren Innendurchmesser kleiner und deren Außen- durchmesser größer ist als der Durchmesser der Bohrung des in die Nut eingreifenden Federelementes. Diese in der Regel um- laufend ausgestaltete Nut dient dem Federelement als Stützfläche während eine Fläche der Ventilplatte als Widerlager dient. Der Ventilkörper ist somit aus einem einheitlichen Werkstück zu fertigen. Das Anbringen der schulterartigen Stützfläche und der Nut sind unter Zuhilfenahme eines einzi- gen Werkzeuges durch Drehen und/oder Fräsen möglich. Ventilkörper, Federelement und Oberfläche der Ventilplatte können dem Umfang nach exakt aufeinander angepasst werden. Zusätzliche Verschlusselemente für das Federelement sind nicht erforderlich. Genauso ist es möglich, das Federelement aus einer einzigen Federstahlplatte zu stanzen.
Der einfachen Montage des Federelementes dient eine in dieser angeordnete erweiterte Einschuböffnung, die in die Bohrung des Federelementes einmündet. Die Einschuböffnung kann eben- falls eine vergrößerte Bohrung sein, mittels derer das Federelement auf den Kopf des Ventilkörpers aufgeschoben wird, um dann seitlich in die Nut des Ventilkörpers versetzt zu werden. Die Federspannung kann auf den hohen Druck des Durchflussmediums angepasst werden. Das Bauteil lässt sich darüber hinaus aufgrund seiner kleinen Bauart in einer räumlich begrenzten Umgebung einsetzen, da keine drehbar zu verschließenden Federelemente vorgesehen sind. Die Einschuböffnung kann in der Mitte des Federelementes oder an den beiden außenliegenden Enden angeordnet sein.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung weist seitlich, zweckmäßig beiderseits der in die Nut des Ventilkörpers eingreifenden Bohrung des Federelementes eine Rastfläche auf, um dem Federelement einen zuverlässigen Sitz in der Nut zu verleihen und ein seitliches Verschieben der Tellerfeder aus der Nut heraus auszuschließen. Die einzelnen Bauteile des Kegel- ventils brauchen nicht auseinandergenommen zu werden, um das Federelement einbauen und verspannen zu können. Die Einschub- öffnung kann an unterschiedliche Ventilkörperdurchmesser angepasst werden. Darüber hinaus ist es dem Federelement nicht möglich, die eingenommene Eingriffsposition in stromaufwärti- ger Richtung des Ventils horizontal oder vertikal zu verlassen.
Eine abgewandelte Ausführungsform für die Stützfläche des Ventilkörpers besteht darin, dass die Stützfläche an einem auf dem Kopf des Ventilkörpers befestigen Ring angeordnet ist. Der Ring kann kraftschlüssig auf den Ventilkörper aufgezogen sein, nachdem zuvor das Federelement auf den Kopf aufgeschoben worden ist, indem der Kopf durch die Bohrung des Federelementes hindurch geführt wird. Die Durchflussöffnung für den Kraftstoff ist durch den Ventilkörper nunmehr gegenüber der Ventilplatte kraft- und formschlüssig dichtend verschließbar, so dass keine zusätzlichen Dichtungselemente erforderlich sind und ein unmittelbares und direktes Öffnen bzw. Schließen des Durchlasses mit Hilfe des Ventilkörpers möglich wird. Eine indirekte Abdichtung über ein hydraulisches System ist nicht erforderlich. In der Auflagefläche des Ventilgehäuses für das Federelement ist zweckmäßig eine Nut oder Rinne als Durchflussöffnung für den Kraftstoff angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auflagefläche des Federelementes, das auf dem Ventilgehäuse anliegt, nicht eben, sondern gebogen oder wellig gestaltet. Die wellige oder gebogene Form dient als Ausgleich und gewährt einen sicheren Sitz, falls das Federelement nicht rotationssymmetrisch aus- gebildet ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung, ' sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf den Kopf des montierten Kegelven- tilkörpers;
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-A in Fig.l; Fig. 3 einen Schnitt nach Linie B-B in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 4 ein Federelement in Draufsicht;
Fig. 5 das Federelement nach Fig. 4 in Seitenansicht;
Fig. 6 die Montage des Federelementes in Draufsicht; Fig. 7 einen Schnitt nach Linie A-A in Fig. 6;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform in Draufsicht;
Fig. 9 einen Schnitt nach Linie A-A in Fig. 8;
Fig. 10 den Ausschnitt X aus Fig. 9 in vergrößerter Darstellung; Fig. 11 eine weitere Ausführungsform des Federelementes in perspektivischer Darstellung,
Fig. 12 eine weitere Ausführungsform des Federelements in Seitenansicht und Draufsicht, Fig. 13 ein Einspritzventil mit einem Servoventil, in das ein Federelement gemäß Figur 1 bis 12 einsetzbar ist.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ventilplatte 3, die eine Ausnehmung 8 aufweist. In einer Bodenfläche der Ausnehmung 8 ist eine vertiefte, zweite Ausnehmung 26 eingebracht, in die ein Federelement 12 eingelegt ist. Das Federelement weist eine längliche abgerundete Form auf und ist aus einem dünnen Blech gefertigt. Die zweite Ausnehmung 26 weist eine Form auf, die im Wesentlichen der Breite des Federelementes 12 entspricht, aber länger als das Federelement 12 ausgebildet ist. Das Federelement 12 ist in Fig. 1 im montierten Zustand dargestellt. In der Mitte des Federelementes 12 ist ein Ven- tilkörper 5 angeordnet, der formschlüssig mit dem Federelement 12 verbunden ist. Ein Ventilkopf 6 ragt dabei durch eine mittlere Bohrung 14 des Federelementes 12. Der Ventilkopf 6 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, dessen Durchmesser im Endbereich größer ist als der Durchmesser der mittigen Bohrung 14. Die mittige Bohrung 14 geht in zwei äußere Bohrungen 13 über. Die äußeren Bohrungen 13 weisen eine Teilkreisform auf, dessen Durchmesser größer als. der Durchmesser des Ventilkopfes 6 ist. Eine Oberfläche 9 der Ventilplatte 3 ist als plane Oberfläche ausgebildet. Die Ausnehmung 8 weist im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Fig. 2 zeigt die Ventilplatte 3 im Querschnitt A-A der Figur. Die Ventilplatte 3 weist eine Ventilbohrung 4 auf, die in die zweite Ausnehmung 26 mündet. In Richtung auf die zweite Aus- nehmung 26 verjüngt sich die Ventilbohrung 4 über einen konisch zulaufenden Ventilsitz 7. In der Ventilbohrung 4 ist ein Ventilkörper 5 eingebracht, der konisch über eine Dichtfläche 27 zu einer Nut 10 zulaufend ausgebildet ist. Die Nut 10 begrenzt einen zylinderförmigen Abschnitt des Ventilkörpers 5, der über die Nut 10 in den Ventilkopf 6 übergeht. Der Ventilkopf 6 weist einen größeren Durchmesser als der Ventilkörper 5 im Bereich der Nut 10 auf. Das Federelement 12 liegt mit kreissegmentförmigen Randbereichen der mittleren Bohrung 14 an gegenüberliegenden Seiten der Nut 10 an. Das Federelement 12 ist durch die kreissegmentförmigen Randbereiche in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Ventilkörpers 5 formschlüssig mit dem Ventilkörper 5 verbunden. Zudem ist ei- ne Verschiebung des Federelementes 12 in Längsrichtung des Ventilkörpers 5 aufgrund des breiteren Ventilkopfes 6 nicht möglich.
Das Federelement 12 weist im Querschnitt eine im Mittenbe- reich gewölbte Form auf, die mit zwei Endbereichen, die im Bereich der äußeren Bohrungen 13 angeordnet sind, auf der Ventilplatte 3 in der zweiten Ausnehmung 26 aufliegen. Ein mittlerer Bereich des Federelementes 12, in dem die mittlere Bohrung 14 angeordnet ist, ist von einer Grundfläche der zweiten Ausnehmung 26 abgehoben und liegt am Ventilkopf 6 an. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird der Ventilkörper 5 durch die Durchbiegung des Federelementes 12 mit der Dichtfläche 27 an den Ventilsitz 7 der Ventilplatte 3 gedrückt. Auf diese Weise ist die Ventilbohrung 4 in einer Durchströmrichtung 2, die von unten nach oben führt, dicht verschlossen. Der Ventilkörper 5 weist in der Ventilbohrung 4 einen kleineren Querschnitt als die Ventilbohrung 4 auf, so dass Kraftstoff von unten zum Ventilsitz 7 fließen kann. Zum Öffnen der Ventilbohrung 4 ist es erforderlich, dass der Ventilkörper 5 gegen die Vorspannkraft des Federelementes 12 von oben nach unten gedrückt wird, so dass die Dichtfläche 27 des Ventilkörpers 5 von dem Ventilsitz 7 abhebt. Damit wird eine Öffnung in der Ventilbohrung 4 freigegeben, so dass Kraftstoff von unten durch die Ventilplatte 3 nach oben abfließen kann.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt B-B durch die Fig. 1. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass das Federelement 12 im Bereich der mittleren Bohrung 14 direkt an dem Ventilkopf 6 anliegt. Im Bereich der Nut 10 weist der Ventilkörper 5 einen kleineren Durchmesser als im Bereich des Ventilkopfes 6 auf.
Fig. 4 zeigt in eine vergrößerten Darstellung des Federelement 12. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die mittlere Bohrung 14 gegenüberliegende, identische Kreissegmente 28 als Randbereiche aufweist, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Ventilkörpers 5 im Bereich der Nut 10 ent- spricht. Die mittlere Bohrung 14 ist über Zwischenbereiche 29 mit den äußeren zwei Bohrungen 13 verbunden. In den Endbereichen weist das Federelement 12 Teilringe 30 auf, mit denen das Federelementes 12 im verbauten Zustand auf der Ventilplatte 3 aufliegt.
Der Durchmesser der äußeren Bohrungen 13 ist größer als der Durchmesser der mittleren Bohrung 14 und zugleich größer als . der Durchmesser des Ventilkopfes 6. Damit kann bei einer Montage des Federelementes 12 der Ventilkopf 6 durch eine äußere Bohrung 13 geschoben werden und anschließend durch ein seitliches Verschieben des Federelementes 12 gegenüber dem Ventilkörper 5 eine formschlüssige Verbindung des Federelementes 12 mit dem Ventilkörper 5 erreicht werden. Beim seitlichen Verschieben wird der Zwischenbereich 29 des Federelementes 12 durch den Ventilkörper 5 im Bereich der Nut 10 vorübergehend aufgeweitet, bis der Ventilkörper 5 die mittlere Bohrung 14 erreicht. Das Federelement 12 ist aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Federstahl gefertigt, so dass das Fe- derelement 12 im Bereich der Zwischenbereiche 29 nach dem Durchschieben des Ventilkörpers 5 wieder die ursprüngliche Form einnimmt.
Fig. 5 zeigt das Federelement 12 in einer Seitenansicht, in der die gebogene Form des Federelementes 12 mit einer mittleren Wölbung 31 deutlich erkennbar ist. Die mittlere Wölbung 31 ist im Wesentlichen im Bereich der mittleren Bohrung 14 ausgebildet
Fig. 6 zeigt die Position des Federelementes 12 bei der Montage und der Befestigung mit dem Ventilkörper 5. Das Federelement 12 wird dabei ganz nach rechts in der zweiten Ausnehmung 26 angeordnet. Anschließend wird von unten der Ventil- körper 5 mit dem Ventilkopf 6 durch die Ventilbohrung 4 eingeschoben und der Ventilkopf 6 durch die linke, äußere Bohrung 13 geschoben.
Diese Position ist in Fig. 7 im Querschnitt dargestellt. An- schließend wird das Federelement 12 nach links verschoben, so dass das Federelement 12 mit der mittleren Bohrung 14 um die Nut 10 am Ventilkörper 5 einrastet. Damit ist zum einen der Ventilkörper 5 mit der Dichtfläche 27 gegen den Ventilsitz 7 vorgespannt und damit die Ventilbohrung 4 verschlossen. Zudem ist das Federelement 12 lösbar und formschlüssig mit dem Ventilkörper 5 befestigt.
Bei der Montage wird das Federelement 12 in einer ersten Montagerichtung 17 verschoben. Dabei wird die mittlere Wölbung 31 des Federelementes 12 in Richtung zur Ventilplatte 3 gedrückt. Da das Federelement 12 mit dem rechten und linken Teilring 30 auf der Ventilplatte 3 aufliegt, wird durch diese Vorspannung der Ventilkörper 5 in den Ventilsitz 7 gezogen. Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Darstellung des zweiten Ventils gemäß Fig. 9.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Ventils in einer Draufsicht von der Seite der Ausneh ung 8. Bei der Ausführung des zweiten Ventils weist die Ausnehmung 8 anstelle der zweiten Ausnehmung 26 eine dritte Ausnehmung 20 auf, die im Wesentlichen zylinderförmig mit zwei teilkreisförmigen Erweiterungsabschnitten 32 ausgebildet ist. Die dritte Ausneh- mung 20 ist unter einem weiteren Federelement 19 angeordnet. Das weitere Federelement 19 ist in Form einer kreisförmigen Scheibe mit einer mittleren Bohrung ausgebildet. Bei geöffnetem zweiten Ventil durchströmt der Kraftstoff von unten die Ventilbohrung 4 über die dritte Ausnehmung 20 und die weite- ren Erweitungsabschnitte 32. Somit ist ein ungehinderter Durchfluss bei geöffneter Ventilbohrung 4 möglich.
Fig. 9 zeigt das zweite Ventil der Figur 8 im Schnitt A-A. Das weitere Federelement 19 ist über einen Klemmring 21 am Ventilkopf 6 des Ventilkörpers 5 befestigt ist. In dieser Ausführungsform ersetzt der Klemmring 21 die Nut 10 und die verbreiterte Ausführung des Ventilkopfes gemäß den vorhergehenden Figuren. Das weitere Federelement 19 weist im Wesentlichen eine Kreisscheibenform mit einer mittleren Bohrung auf. Durch die mittlere Bohrung ist der Ventilkopf 6 geführt. Das weitere Federelement 19 weist ebenfalls eine gewölbte Form auf, wobei das weitere Federelement 19 im Querschnitt eine Bogenform aufweist. Bei der Montage wird zuerst der Ventilkörper 5 in die Ventilplatte 3 von unten eingeschoben, bis der Ventilkopf 6 in die Ausnehmung 8 ragt. Dabei sitzt der
Ventilkörper 5 mit seiner Dichtfläche 27 auf dem Ventilsitz 7 der Ventilplatte 3 auf. In dieser Position wird das weitere Federelement 19 auf den Ventilkopf 6 aufgesteckt, bis das weitere Federelement 19 im Randbereich auf der Ventilplatte 3 aufliegt. Anschließend wird das weitere Federelement 19 über einen Klemmring 21 in Richtung auf die Ventilplatte 3 gedrückt. Anschließend wird der Klemmring 21 mit dem Ventilkopf 6 verguetscht, so dass das weitere Federelement 19 formschlüssig mit dem Ventilkörper 5 verbunden ist. Durch das Niederdrücken des weiteren Federelementes 19 ist das weitere Federelement gegen die Ventilplatte 3 vorgespannt, so dass durch die Vorspannung des weiteren Federelementes 19 der Ven- tilkörper 5 gegen den Ventilsitz 7 der Ventilplatte 3 gezogen wird.
Fig. 11 zeigt ein drittes Federelement 33, die in der Grundfläche in Form einer Kreisscheibe ausgebildet ist, die jedoch eine mittige, kreisförmige Wölbung 34 aufweist. Der Querschnitt der Wölbung 34 entlang einer Querschnittslinie 37 ist symmetrisch zu einer Mittenachse M ausgebildet und entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt des Federelementes 12, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Das dritte Federelement 33 ist in dem Randbereich nach oben gewölbt. Das dritte Federelement 33 weist eine mittlere Bohrung 14 auf, die mit äußeren Bohrungen 13 über Zwischenbereiche 29 gemäß dem Federelement 12' verbunden sind. Das dritte Federelement 33 zeigt eine Kombination der Kreisscheibenform mit der mittleren Bohrung 14 und den äußeren Bohrungen 13.
Fig. 12 zeigt in einer schematischen Darstellung ein viertes Federelement 35 auf, die im Wesentlichen eine lang gestreckte Form aufweist. Im Querschnitt ist das vierte Federelement 35 mit einer mittigen Aufwölbung ausgebildet, wobei die Endbe¬ reiche nach oben gebogen sind. Das vierte Federelement 35 weist eine mittige, kreisförmige Öffnung 36 auf, die in seitliche Schlitze 38 übergeht. Die seitlichen Schlitze 38 sind in der Längsrichtung des vierten Federelementes 35 ausgebildet. Das vierte Federelement 35 wird zur Montage mit der Bohrung 36 über einen Ventilkopf 6 eines in die Ventilplatte 3 eingeschobenen Ventilkörpers 5 geschoben. Der Durchmesser der Bohrung 36 ist etwas kleiner als der Durchmesser des Ventilkopfes 6, der über eine Stufe in eine umlaufende Nut 10 gemäß der Fig. 2 übergeht. Beim Aufschieben weitet sich die Bohrung
36 des vierten Federelementes aufgrund der Schlitze 38 auf und nimmt nach Erreichen der Nut 10 wieder die ursprüngliche Form ein. Damit ist das vierte Federelement 35 auch formschlüssig mit dem Ventilkörper 5 verbunden.
Fig. 13 zeigt schematisch ein Einspritzventil mit einem 2/2- Wegeventil, das als Servoventil eingesetzt wird und gemäß den in den Figuren 1 bis 12 beschriebenen Formen ausgebildet ist. Bei dem Einspritzventil wird Kraftstoff mit einem hohen Druck von einem Hochdruckspeicher, der nicht gezeigt ist, über eine Hochdruckbohrung 41 und eine Zulaufbohrung 42 mit einer Zulaufdrossel 43 zu einem Steuerraum 44 in einem Einspritzven- tilkörper 45 geführt. Im Steuerraum 44 wirkt der Kraftstoffdruck dann auf ein hinteres Ende einer axial beweglichen Düsennadel 46. Eine Bewegung der Düsennadel 46 öffnet und schließt Einspritzlöcher 47, die im Einspritzventilkörper 45 ausgebildet sind, und die zu einem Brennraum einer Brenn- kraftmaschine führen. Die Einspritzlöcher 47 stehen bei geöffnetem Einspritzventil mit einer Düsenkammer 48 in Verbindung. Die Düsenkammer 48 ist am vorderen Ende der Düsennadel
46 im Einspritzventilkörper 45 ausgebildet und mit der Hochdruckbohrung 41 verbunden. Wenn sowohl im Steuerraum 44 als auch in der Düsenkammer 48 der volle Kraftstoffdruck an der Düsennadel 46 anstehen, wird die Düsennadel 46 aufgrund der größeren Wirkfläche im Steuerraum 44 nach unten gedrückt und verschließt dabei die Einspritzlöcher 47. Vom Steuerraum 44 führt eine Verbindungsbohrung 51 im Einspritzventilkörper 45 mit einer Ablaufdrossel 60 zu einem in dem Einspritzventilkörper 45 integrierten Servoventil 49, das wiederum über einen drucklosen Kraftstoffrücklauf 59 an einem Kraftstofftank angeschlossen ist. Das Servoventil wird über einen Ventilstößel 56 von einem elektromagnetischen oder piezoelektrischen Aktor 68 angesteuert und betätigt. Das Servoventil 49 hat die Aufgabe, den Druck zu steuern, der im Steuerraum 44 zum Schließen und Öffnen des Einspritzventils auf die bewegliche Düsennadel 46 ausgeübt wird. Ist das Servoventil 49 geschlossen, steht im Steuerraum 44 im Wesentlichen der volle Kraftstoffdruck an, so dass die Düsennadel 46 die Einspritzlöcher 47 verschließt, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine führen. Wird der Aktor 58 elektrisch angesteuert, so übt der Ventilstößel 56 eine Kraft auf das mit einem Federelement 12, 19, 33, 35 druckbeaufschlagte Servoventil 49 aus. Als Folge davon öffnet sich das Servoventil 49, so dass sich eine Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher, dem Steuerraum 44, dem Servoventil 49 und dem Kraftstoffrücklauf 64 einstellt. Die sich dadurch ergebende KraftstoffStrömung über das Servoventil 49 führt an der Zulaufdrossel 43 und an der Ablaufdrossel 60 zu einem definierten Druckabfall im. Steuerraum 44. Dadurch nimmt der im Steuerraum 44 auf die Düsennadel 46 einwirkende Kraftstoffdruck ab, während der Druck in der Düsen- kammer 48 gleich bleibt, so dass sich die Düsennadel 46 hebt und Kraftstoff aus der Düsenkammer 48 über die Einspritzlöcher 47 in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzt.

Claims

Patentansprüche
1. Ventil für einen Kraftstoffinjektor mit einem Ventilgehäuse mit einem Ablauf mit einem Dichtsitz^ mit einem Ven- tilkörper, mit einem Federelement, die den Ventilkörper in eine Schließstellung auf den Dichtsitz vorspannt, wobei das Federelement (12, 19; 33, 34) stromabwärts nach dem Dichtsitz (7) angeordnet ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12, 19, 33; 34) zwischen dem Ventilgehäuse (1) und dem Ventilkörper (5) eingespannt ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) eine schulterartige Stützfläche aufweist, an der das Federelement (12, 19) anliegt.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) eine Nut (10) auf- weist und dass das Federelement (12, 33, 34) in der Nut (10) gehaltert ist.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittige Bohrung (14) in eine Bohrung (13) mündet, die einen größeren Durchmesser als die mittige Bohrung (14) aufweist, und dass das Federelement (12) mit der mittigen Bohrung (14) am Ventilkörper (5) gehaltert ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bohrung (13) und der mittigen Bohrung (14) eine Engstelle ausgebildet ist, die einen kleineren Durchmesser als die mittige Bohrung (14) aufweist.
7. Ventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (13) einen größeren Durchmesser als ein Kopf (6) des Ventilköpers (5) aufweist.
8. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als
Stützfläche ein Klemmring (21) angeordnet ist, der auf dem Kopf (6) des Ventilkörpers (5) befestigt ist.
9. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12, 19; 33,34) eine mittig angeordnete Durchbiegung aufweist, die vom Ventilgehäuse (1) weg gerichtet ist.
10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbiegung (31, 34) in dem Bereich angeordnet ist, in dem das Federelement (12, 19; 33, 34) mit dem Ventilkörper (5) befestigt ist.
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (1) eine Ausnehmung mit einer planen Fläche aufweist, die zur Aufnahme des Federelementes (12, 19) dient.
12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12, 19; 33, 34) Auflagebereiche (30) aufweist und dass die Auflagebereiche (30) eine gebogene Form aufweisen.
13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12,19,33,34) nieder- druckseitig angeordnet ist.
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