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Beschreibung
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Diese Erfindung betrifft eine Verbesserung bei einem Treibstoffeinspritzventil
zum Zuführen von Treibstoff zu einem Verbrennungsmotor, und insbesondere eine Verbesserung
beim Treibstoffeinspritzventil eines derartigen Typs, in welchem ein kugeliges,
bewegliches Teil als Ventilkörper verwendet ist.
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Neuerdings sind viele Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen mit
einer Treibstoffeinspritzanlage versehen, welche steuerbar den Verbrennungsräumen
des Motors Treibstoff in hochgradiger Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungefl
zuführen kann. Die Treibstoffeinspritzanlage umfaßt ein Treibstoffeinspritzventil,
welches in einem Ansaugluftkanal stromaufwärts von einem Ansaugkrümmer angeordnet
ist, oder mehrere Treibstoffeinspritzventile, welche in der Nähe der Ansaugöffnungen
angeordnet sind. Das Treibstoffeinspritzventil wird üblicherweise zum Öffnen oder
Schließen elektrisch gesteuert, um die Treibstoffeinspritzung hiervon in Übereinstimmung
mit einem elektrischen Signal zu steuern, welches dem Ventil zugeführt wird. Von
verschiedenen Arten von Treibstoffeinspritzventilen liegt eines vor, welches dem
Typ angehört, bei welchem ein elektromagnetisch beweglicher,kugeliger Ventilkörper
verwendet wird, um die Treibstoffeinspritzöffnung zu öffnen oder zu schließen, durch
welche der Treibstoff aus dem Treibstoffeinspritzventil eingespritzt wird.
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Ein Treibstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt
einen Haupt-Magnetpol, der fest innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist und mit
einer elektromagnetischen Spule versehen ist, welche hierauf aufgewickelt ist, ein
Ventilsitzteil, welches fest mit dem Gehäuse derart verbunden ist, daß es gegenüber
dem Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols angeordnet ist, sowie einen kugeligen
Ventilkörper, der beweglich innerhalb einer Ventilkammer angeordnet ist, die zwischen
dem Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols und dem Ventilsitzteil gebildet ist. Das
Treibstoffeinspritzventil umfaßt ferner ein Paßstück, welches fest zwischen dem
Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols und der Innenoberfläche des Gehäuses angeordnet
ist, um die örtliche Zuordnung zwischen diesen Teilen sicherzustellen. Bei dieser
Anordnung wird Lage und Zentrierung des Haupt-Magnetpols zuverlässig erreicht, was
ein Trageteil für die Magnetspule erübrigt.
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Die Merkmale und Vorzüge des Treibstoffeinspritzventils gemäß der
vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung
hervorgehen, welche im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen
wurde, in welchen: Fig. 1 die Ansicht eines Längsschnitts durch ein herkömmliches
Treibstoff einspritzventil ist, und Fig. 2 die Ansicht eines Längsschnitts durch
ein Treibstoffeinspritzventil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
ist.
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Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird
kurzer Bezug auf ein herkömmliches Treibstoffeinspritzventil genommen, das in Fig.
1 abgebildet ist. Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen; ein herkömmliches Treibstoffeinspritzventil
ist gezeigt, welches ein Gehäuse 1 aufweist, innerhalb welcherl ein Haupt-Magnetpol
2 und ein Ventilsitzteil 3 fest derart angeordnet sind, daß der Spitzenabschnitt
des Haupt-Magnetpols gegenüber einem Ventilsitz 13A liegt, der am Ventilsitzteil
ausgebildet ist. Ein kugeliger Ventilkörper 4 ist beweglich zwischen dem Spitzenabschnitt
des Haupt-Magnetpols und dem Ventilsitz 13A angeordnet. Zusätzlich ist ein seitlicher
Magnetpol 1A, der einen Teil des Gehäuses 1 bildet und einteilig mit diesem ausgebildet
ist, rund um den kugeligen Ventilkörper 4 angeordnet. Der Abstand des den Haupt-Magnetpol
bildenden Teils 2 vom Ventilsitz 3 ist derart eingestellt, daß der Ventilkörper
4 zum Anheben in der Größenordnung von mehreren 10 Mikron zwischen dem Spitzenabschnitt
des Haupt-Magnetpols und dem Ventilsitz 13A betätigt wird.
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Ein Spulenkörper 5, der aus Isoliermaterial hergestellt ist, ist rund
um die Außenoberfläche des Haupt-Magnetpols 2 angeordnet, und an diesem Spulenkörper
ist eine elektromagnetische Spule 6 aufgewickelt. Die Spule 6 wird mit einem elektrischen
Strom über eine Leitung 10 und einen elektrischen Anschluß 11 versorgt.
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Der Haupt-Magnetpol 2 ist in seinem Inneren mit einem axialen Treibstoffkanal
12 versehen, dessen Endabschnitt zu einer Treibstoffabgabeöffnung 12A führt, durch
welche ein Treibstoffdruck unmittelbar auf den Ventilkörper 4 einwirkt, sowie zu
einer Treibstoffeinleitungsöffnung 12B, durch welche der Treibstoff aus dem Treibstoffkanal
12 in die Ventilkammer 14 eingeleitet wird, innerhalb welcher der Ventilkörper 4
angeordnet
ist. Das Ventilsitzteil 3 ist mit einer Treibstoffeinspritzöffnung
13 ausgebildet, welche in den Ventilsitz 13A übergeht. Um die Treibstoffleckage
zu vermeiden, ist ein O-Ring 7 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Spulenkörper 5 angeordnet,
ein O-Ring 8 ist zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilsitzteil 3 angeordnet, und
ein O-Ring 9 ist zwischen dem Spulenkörper 5 und dem Gehäuse 1 angeordnet.
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Bei dieser Anordnung wirkt, wenn die elektromagnetische Spule 6 mit
einem elektrischen Strom gespeist wird, die magnetische Kraft auf das kugelige Ventilteil
4 ein, um es nach oben anzuheben. Dann dient der seitliche Magnetpol 1A als Führungseinrichtung
für die magnetische Kraft, wobei er die magnetische Kraft des Haupt-Magnetpols 2
veranlaßt, wirksam auf den Ventilkörper 4 einzuwirken. Dementsprechend kann der
kugelige Ventilkörper 4 augenblicklich an den Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols
2 entgegen dem Treibstoffdruck angezogen werden. Als Ergebnis wird der Treibstoff,
der vom Treibstoffkanal 12 durch die Einleitungsöffnung 12B in die Ventilkammer
14 eingeleitet wird, unter Druck aus der Treibstoffeinspritzöffnung 13 des Ventilsitzteiles
3 ausgestoßen.
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Wenn die Zufuhr von elektrischem Strom zur elektromagnetischen Spule
6 unterbrochen wird, dann wird der kugelige Ventilkörper 3 zum Sitz auf den Ventilsitz
13A des Ventilsitzteiles 13 durch den Treibstoffdruck im Inneren der Ventilkammer
14 gebracht, wobei er die Treibstoffeinspritzöffnung verschließt, um die Treibstoffeinspritzung
aus dem Treibstoffeinspritzventil zu unterbrechen. In diesem Anbetracht wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß eine notwendige Treibstoffmenge mit einer gewünschten Zeitsteuerung
dadurch zugeführt werden kann, daß man das elektrische Impulssignal steuert bzw.
regelt, welches der elektromagnetischen Spule 6 im Treibstoffeinspritzventil
zugeführt
wird, das die obige Anordnung aufweist.
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Nun ist das oben erörterte Treibstoffeinspritzventil derart aufgebaut
und angeordnet, daß die elektromagnetische Spule 6 durch den Spulenkörper 5 am Haupt-Magnetpol
2 abgestützt ist, und der Spulenkörper 5 ist üblicherweise aus einem verhältnismäßig
weichen und elektrisch isolierenden Material wie etwa einem Kunststoff hergestellt.
Der Spulenkörper 5 ist zwischen dem Gehäuse 1 und dem Haupt-Magnetpolteil 2 angeordnet,
d. h-.
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der Hauptteil des Haupt-Magnetpols 2 ist am Gehäuse über den verhältnismäßig
weichen Kunststoff-Spulenkörper 5 abgestützt.
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Infolge der nicht zu hohen Abmessungsgenauigkeit des Spulenkörpers
5 und der Verformung des Spulenkörpers 5, nachdem er in seine Lage gebracht wurde,
neigt deshalb die Achse des Haupt-Magnetpols 2 dazu, von der Mittelachse des Treibstoffeinspritzventiles
abzuweichen. Wenn die Zentrierung des Haupt-Magnetpols 2 unkorrekt ist, dann gelingt
es dem Ventilkörper, der auf dem Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols und dem Ventilsitz
13A auf sitzt, nicht, die Mengeneigenschaften der Treibstoffeinspritzung zu beeinflussen.
Zusätzlich nimmt infolge der Verwendung des Spulenkörpers 5 die Größe des Treibstoffeinspritzventils
unvermeidlich um das Maß zu, welches dem Spulenkörper 5 entspricht. Dies sind durchaus
Nachteile für Treibstoffeinspritzventile, die in modernen Kraftfahrzeu-Verbrennungsmotoren
verwendet werden sollen.
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Angesichts der obigen Beschreibung des herkömmlichen Treibstoffeinspritzventils
wird nun Bezug auf Fig. 2 genommen, in welcher ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Treibstoffeinspritzventils durch das Bezugszeichen 20 dargestellt
ist. Das Treibstoffeinspritzventil 20 umfaßt einen zylindrischen Haupt-Magnetpol
22, durch welchen hindurchgehend ein axialer Treibstoffkanal 24 gebildet ist. Der
Haupt-Magnetpol 22 ist mit einem Flanschabschnitt 26 ausgebildet, der fest mit einem
Gehäuse 28 durch Verstemmen des oberen, ringförmigen
Endabschnitts
des Gehäuses 28 am Flanschabschnitt 26 verbunden ist. Ein Ventilsitzteil 30 ist
durch den unteren Abschnitt des Gehäuses 28 derart festgehalten, daß dessen Achse
auf die Achse des Haupt-Magnetpols 22 ausgerichtet ist. Ein kuqeliger Ventilkörper
32 ist beweglich im Inneren einer Ventilkammer 34 angeordnet, welche zwischen dem
Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpoles und dem Ventilsitzteil 30 gebildet ist. In
diesem Zusammenhang ist der Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols 22 mit einer Ventil-Berührungsfläche
36 ausgebildet, welche dem Ventilsitzabschnitt 30a des Ventilsitzteiles 30 gegenüberliegt.
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Das Ventilsitzteil 30 ist mit einer Treibstoffeinspritzöffnung 38
ausgebildet, durch welche der Treibstoff im Inneren der Ventilkammer 34 aus dem
Treibstoffeinspritzventil 20 ausgestoßen wird. Dementsprechend steht der Treibstoffkanal
24 des Haupt-Magnetpols 22 durch die Ventilberührungsfläche 36 mit der Ventilkammer
34 in Verbindung, während die Treibstoffausspritzöffnung 38 durch den Ventilsitzabschnitt
30a mit der Ventilkammer 34 in Verbindung steht. Es wird darauf hingewiesen, daß
der kugelige Ventilkörper 32 nach oben und unten zwischen der Ventilberthrungsfläche
36 und dem Ventilsitzabschnitt 30a beweglich ist. Ein ringförmiger, seitlicher Magnetpol-
40 ist mit Abstand rund um den kugeligen Ventilkörper 32 ausgebildet, um die magnetische
Kraft vom Haupt-Magnetpol 22 zu führen. Der seitliche Magnetpol 40 ist einteilig
mit dem Gehäuse 28 ausgebildet und bildet eine untere, innere Oberfläche 28a des
Gehäuses 28. Die untere,innere Oberfläche 28a ist ringförmig und eben und steht
senkrecht zur Achse des Treibstoffeinspritzventils 20.
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Ein ringförmiges Paßstück 42 ist zwischen dem Haupt-Magnetpol 22 und
dem Gehäuse 28 vorgesehen oder zwischengeschaltet, um diese Teile zuverlässig zu
verbinden. Wie gezeigt, umfaßt das Paß stück 42 einen zylindrischen Abschnitt 42a
und einen sich
radial und nach außen erstreckenden Flanschabschnitt
42b, welche beide koaxial zum Haupt-Magnetpol 22 und dem seitlichen Magnetpol 40
stehen. Der zylindrische Abschnitt 42a ist fest in den ausgesparten Umfangsabschnitt
44 eingepaßt, der am Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols 22 ausgebildet ist, während
der Flanschabschnitt 42b in einer unteren, inneren Aussparung 46 des Gehäuses 28
derart eingepaßt ist, daß die untere Oberfläche des Flanschabschnittes 42a fest
mit der unteren, inneren Oberfläche 28a des Gehäuses in Berührung steht, welche
vom seitlichen Magnetpol 40 gebildet ist oder einen Teil hiervon bildet. Ein O-Ring
48 ist in einer Nut (kein Bezugszeichen) vorgesehen, welche am Paßstück-Flanschabschnitt
42b ausgebildet ist, um die Treibstoffleckage zwischen Paßstück 42 und Gehäuse 28
zu verhindern.
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Eine elektromagnetische Spule 50 ist rund um die Außenoberfläche des
Haupt-Magnetpols 22 gewickelt und innerhalb des Ringraumes angeordnet, der vom Haupt-Magnetpol
22, dem Gehäuse 28 und dem Paßstück 42 gebildet ist. Eine Scheibe 52, die aus Kunststoff
hergestellt ist, ist zwischen der Spule 50 und dem Flanschahschnitt 26 des Haupt-Magnetpols
22 angeordnet, und ein Deckel 54 deckt den verstemmten Abschnitt des Gehäuses 28
ab, um den Anschlußabschnitt einer Leitung 56 an der Spule 50 zu sichern oder zu
befestigen. Die Leitung 56 verbindet elektrisch die Spule 50 mit einem elektrischen
Anschluß 58. Es wird darauf hingewiesen, daß das Gehäuse 28, das den seitlichen
Magnetpol 40 enthält, und der Haupt-Magnetpol 22 aus magnetischem Material hergestellt
sind, um die magnetische Kraft der Spule 50 zu veranlassen, wirksam auf den kugeligen
Ventilkörper 32 einzuwirken, während das Paßstück 42 und das Ventilsitzteil 30 aus
nichtmagnetischem Material gebildet sind. Es ist bevorzugt, daß der Abschnitt des
Haupt-Magnetpols 22 und der Abschnitt des Paßstücks 42, welche beide die Spule 50
berühren, mit einem
elektrisch isolierenden Material wie etwa Teflon
(Polytetrafluoräthylen) oder Polyesterharz abgedeckt sind.
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Es wird darauf hingewiesen, daß das Treibstoffeinspritzventil 20,
das in Fig. 2 gezeigt ist, ähnlich wie jenes arbeitet, das in Fig. 1 gezeigt ist,
d. h., der kugelige Ventilkörper 32 hebt dadurch ab, daß er vom Haupt-Magnetpol
22 angezogen wird, um Treibstoff durch die Treibstoffeinspritzöffnung 38 einzuspritzen,
wenn die Spule 50 infolge der Aufnahme eines elektrischen Stromes erregt ist, während
der kugelige Ventilkörper 32 zum Aufsitzen auf den Ventilsitzabschnitt 30a gebracht
wird, um die Treibstoffeinspritzung durch die Treibstoffeinspritzöffnung 38 zu unterbrechen,
wenn die Spule deswegen außer Erregung gebracht ist, weil ihr kein elektrischer
Strom mehr zugeführt wird.
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Bei der oben erörterten Anordnung des Treibstoffeinspritzventils 20
kann der Spitzenabschnitt des Haupt-Magnetpols 22 ordnungsgemäß in der gewünschten
Lage dank des Paßstücks 42 angeordnet werden, welches zwischen dem Spitzenabschnitt
22a des Haupt-Magnetpols und dem Gehäuse 28 angeordnet ist.
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Deshalb kann die Zentrierung des Haupt-Magnetpols 22 relativ zum Ventilsitzteil
30 mühelos erreicht werden. Zusätzlich kann dank des Paßstück 42 die Anordnung oder
Zentrierung des Haupt-Magnetpols 22 selbst dann erreicht werden, wenn die Starrheit
des Gehäuses 28 bis zu einem gewissen Ausmaß niedrig ist, wodurch es möglich ist,
die Wandstärke des Gehäuses 28 zu verringern. Da ferner die Spule 50 unmittelbar
vom Haupt-Magnetpol 22 und dem Paßstück 42 ohne Verwendung irgendeines Spulen-Stützgliedes
wie etwa des Spulenkörpers 5 getragen ist, der in Fig. 1 gezeigt ist, kann der Außendurchmesser
des Gehäuses 28 verringert werden. Deshalb kann ein Treibstoffeinspritzventil geringer
Größe erzielt werden. Zusätzlich kann
die Treibstoffleckage aus
der Ventilkammer 34 zur Seite der Spule 50 hin durch Verwendung des O-Ringes an
der oben erwähnten Stelle verhindert werden, wodurch ein Beitrag zur Vereinfachung
des Montagevorganges und zum Senken der Kosten für Teile geleistet wird.
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Wie aus dem obigen hervorgehoben wird, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die präzise Anordnung oder Zentrierung des Haupt-Magnetpoles mühelos erreicht
werden. Dementsprechend kann die Veränderung des Treibstoffstromes oder der Einspritzmenge
infolge fehlerhaften Sitzes des Ventilkörpers 32 wirksam vermieden werden, um ein
Treibstoffeinspritzventil zu bieten, das Eigenschaften stabiler Treibstoffeinspritzungsmenge
aufweist und in einer kompakten Größe und mit niedrigen Kosten realisierbar ist.
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