DE3641469C2 - Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt (DE-OS 35 07 443), bei dem der Anker einen kugelförmigen Führungsabschnitt aufweist, der bei geöffnetem Ventil mit einer Berührungsfläche an einer Anschlagfläche zum Anliegen kommt. Dabei ergibt sich der Nachteil, daß beim Schließen des Kraftstoffeinspritzventiles an der ringförmigen Berührungsfläche eine unerwünscht große hydraulische und magnetische Klebeneigung auftritt, was zu einer unerwünschten Verzögerung der Schließbewegung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil derart zu verbessern, daß der Schließvorgang des Kraftstoffeinspritzventiles schneller und exakter erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß durch Verringerung der Berührungsfläche zwischen dem kugelförmigen Führungsabschnitt und der Anschlagfläche auch die hydraulische und magnetische Haftung verringert wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzventiles möglich.

Vorteilhaft ist es, Anker und kugelförmigen Führungsab­ schnitt aus zwei Teilen auszubilden, die dann aus geeigneten Werk­ stoffen hergestellt und anschließend fest miteinander verbunden wer­ den. So kann der Anker aus einem guten weichmagnetischen Werkstoff hergestellt werden, während der verschleißgefährdete kugelförmige Führungsabschnitt aus einem harten Werkstoff hergestellt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventiles,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 als Unteransicht des er­ findungsgemäßen Ankers mit einem kugelförmigen Führungsabschnitt,

Fig. 3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ankers mit kugel­ förmigem Führungsabschnitt,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung eines Ankers mit einem kugelförmigem Führungsab­ schnitt,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung eines Ankers mit einem kugelförmigen Führungsabschnitt.

Das in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine hat ein Ventilgehäuse 1, dessen abgestufte Gehäu­ seinnenbohrung 2 eine erste Schulter 3 aufweist, an der eine Grund­ platte 4 anliegt, in deren mittlerer Ausnehmung 5 ein erstes Polteil 7 mit einem ersten abgewinkelten Pol 8 und ein zweites Polteil 9 mit einem zweiten abgewinkelten Pol 10 ragen. Die aufeinander zugerich­ teten Pole 8 und 10 bilden zwischen sich einen Polluftspalt 11, der teilweise durch einen Permanentmagneten 12 überbrückt wird. Inner­ halb der Gehäuseinnenbohrung 2 ist auf dem ersten Polteil 7 eine er­ ste Magnetspule 13 und auf dem zweiten Polteil 9 eine zweite Magnet­ spule 14 angeordnet, die oberhalb der Pole 8, 10 liegen.

Anschließend an den die Magnetspulen aufnehmenden Bereich weist das Ventilgehäuse 1 ein Mundstück 16 mit geringerem Außendurchmesser auf, in dem sich die Gehäuseinnenbohrung 2 fortsetzt und einen Ven­ tilsitzkörper 17 aufnimmt, der über einen Zwischenring 18 an einer zweiten Schulter 19 der Gehäuseinnenbohrung 2 anliegt. Der Rand des Mundstückes 16 umgreift als Bördelung 20 teilweise den Ventilsitz­ körper 17 und preßt diesen in Richtung zur zweiten Schulter 19 an den Zwischenring 18. In axialer Richtung weist der Ventilsitzkörper 17 eine durchgehende Strömungsbohrung 22 auf, die nach außen in ei­ nen am Ventilsitzkörper 17 ausgebildeten festen Ventilsitz 23 mün­ det. Dem Ventilsitz 23 abgewandt geht die Strömungsbohrung 22 in eine abgeschrägte Anschlagfläche 24 über, deren Durchmesser sich kegelförmig bis zu einer sich anschließenden zylindrischen Führungs­ bohrung 25 erweitert. Die Strömungsbohrung 22 wird mit weitem Spiel von einer Ventilnadel 26 durchragt, an deren einem Ende ein Anker 27 aus ferromagnetischem Material fixiert ist, der der Ventilnadel 26 zugewandt mit einem kugelförmig ausgebildeten Führungsabschnitt 28 verbunden ist, der in der Führungsbohrung 25 mit engem radialen Spiel gleitbar gelagert ist. Dem Anker 27 abgewandt ist an der Ven­ tilnadel 26 ein Schließkopf 29 ausgebildet, der mit dem Ventilsitz 23 zusammenwirkt. Der Anker 27 weist den als Kern dienenden Poltei­ len 7, 9 zugewandt eine Abflachung 30 auf und wird bei nicht erreg­ ten Magnetspulen 13, 14 durch das Permanentmagnetfeld des Permanent­ magneten 12 in Richtung zu den Polen 8, 10 angezogen, zu denen er jedoch einen Luftspalt 31 bei am Ventilsitz 23 anliegendem Schließ­ kopf 29 aufweist. In dieser Stellung hat der kugelförmige Führungs­ abschnitt 28 von der Anschlagfläche 24 abgehoben. Die radiale Füh­ rung des kugelförmigen Führungsabschnittes 28 und damit des Ankers 27 erfolgt am Umfang des Führungsabschnittes nahezu durch Linienbe­ rührung in der Führungsbohrung 25. Unmittelbar stromaufwärts des Schließkopfes 29 ist an der Ventilnadel 26 ein Zumeßbund 33 ausge­ bildet, der mit der Wandung der Strömungsbohrung 22 eine Drossel­ stelle für den Kraftstoff darstellt und einen Zumeßringspalt 34 bil­ det, an dem beispielsweise etwa 70 % des Druckes des Kraftstoffes gegenüber dem stromabwärts des Ventilsitzes 23 herrschenden Umge­ bungsdruck abfällt. Die restlichen 30% des Kraftstoffdruckes gegen­ über dem Umgebungsdruck fallen an dem Strömungsquerschnitt zwischen dem Ventilsitz 23 und dem Schließkopf 29 ab. Die Anordnung des Zu­ meßringspaltes 34 unmittelbar stromaufwärts des Ventilsitzes 23 bringt den Vorteil mit sich, daß die Kraftstoffzumessung an einer Stelle stattfindet, an der der Zumeßringspalt 34 nicht durch Be­ standteile der Saugrohratmosphäre wie z.B. feinster Staub und Parti­ kel aus rückgeführtem Abgas zugesetzt wird, wodurch sich die zuge­ messene Kraftstoffmenge im Betrieb verändern würde. Die Kraftstoff­ zufuhr zur Strömungsbohrung 22 erfolgt in einem Ringkanal 35 zwi­ schen einem Absatz 36 des Ventilsitzkörpers 17 und der Gehäuseinnen­ bohrung 2, die einerseits zu einem nicht dargestellten Kraftstoffzu­ fuhranschluß von einer Kraftstofförderpumpe führt und von dem ande­ rerseits Radialbohrungen 37 zur Strömungsbohrung 22 führen.

Wie bereits dargelegt, wird der Anker 27 bei nicht erregten Magnet­ spulen 13, 14 durch das Permanentmagnetfeld 12 in Richtung zu den Polen 8, 10 gezogen und hält damit den Schließkopf 29 am Ventilsitz 23. Bei entsprechender Erregung der Magnetspulen 13, 14 fließt dem Permanentmagnetfluß am Anker 27 ein annähernd gleich großer Elektro­ magnetfluß entgegen, wodurch die an der Ventilnadel in Öffnungsrich­ tung des Ventiles angreifende Druckkraft des Kraftstoffes ausreicht, den Schließkopf 29 vom Ventilsitz 23 abzuheben und der Anker 27 eine Hubbewegung bis zur Anlage des Führungsabschnittes 28 an der Wandung der Anschlagfläche 24 ausführen kann. Die Hubbewegung des Ankers 27 bzw. des Schließkopfes 29 gegenüber dem Ventilsitz 23 kann vor dem Fixieren des Ankers 27 bzw. Führungsabschnittes 28 an der Ventilna­ del 26 in bekannter Weise eingestellt werden. Bei vom Ventilsitz 23 nach außen abgehobenem Schließkopf 29 zentriert der zum Ventilsitz 23 strömende Kraftstoff zugleich die Ventilnadel 26 in der Strö­ mungsbohrung 22.

Wie in den Fig. 2 und 3 in größerem Maßstab dargestellt, sind An­ ker 27 und kugelförmiger Führungsabschnitt 28 als ein Teil in Form einer Kugelzone ausgebildet. In eine Zentralbohrung 39 des Ankers ist das eine Ende der Ventilnadel 26 eingesetzt und befestigt, bei­ spielsweise durch Verstemmen, Verschweißen oder anderes. Die Ober­ flächen von Anker 27 und Führungsabschnitt 28 können mit einer ver­ schleißfesten Beschichtung versehen sein, z.B. mit Nickel, Titan­ nitrid oder anderem. Gemäß der Erfindung sind am Umfang des kugel­ förmigen Führungsabschnittes 28 mindestens zwei, beim Ausführungs­ beispiel vier, zueinander den gleichen Abstand aufweisende ebene Flächen so angebracht, daß sie bei an der Anschlagfläche 24 anlie­ gendem kugelförmigen Führungsabschnitt 28 die sich zwischen dem ku­ gelförmigen Führungsabschnitt 28 und der Anschlagfläche 24 erge­ bende Berührungsfläche verringern, da diese Berührungsfläche die Flächen 40 kreuzt und somit der Führungsabschnitt 28 nur noch mit zwischen den Flächen 40 liegenden Teilflächen 41 an der Anschlagfläche 24 zur Anlage kommt. Durch die Verringerung dieser Berührungs­ fläche zwischen dem kugelförmigen Führungsabschnitt 28 und der An­ schlagfläche 24 ergibt sich eine wesentlich verringerte hydrauli­ sche und magnetische Klebeneigung, wodurch das Schließen des Kraft­ stoffeinspritzventiles exakter und schneller erfolgt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die gegenüber den Fig. 1 bis 3 gleichbleibenden und gleichwirken­ den Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Abwei­ chend von dem ersten Ausführungsbeispiel sind Anker 27 und kugelför­ miger Führungsabschnitt 28 als zwei Teile ausgebildet. Der zylin­ drische Anker 27 ist aus weichmagnetischem Werkstoff gefertigt und besitzt einen Ansatz 44 geringeren Durchmessers, mit dem er in eine Aufnahmebohrung 45 des aus einem harten Werkstoff gefertigten Füh­ rungsabschnittes 28 ragt. Die Zentralbohrung 39 zur Aufnahme der Ventilnadel 26 durchdringt sowohl den Anker 27, als auch den Füh­ rungsabschnitt 28. Der Anker 27 sitzt an der der Ventilnadel abge­ wandten Stirnfläche 46 des Führungsabschnittes 28 auf und ist an dieser Stirnfläche 46 mit dem Führungsabschnitt 28 durch beispiels­ weise Laserschweißen bei 47 fest verbunden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel, bei dem für die gleichwirkenden Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt wurden, wie bisher, sind Anker 27 und Führungsabschnitt 28 ebenfalls als zwei Teile ausgebildet, wobei der Anker 27 aus weichmagnetischem Werkstoff gefertigt ist und der Führungsabschnitt 28 aus einem har­ ten Werkstoff. In die den Führungsabschnitt 28 durchdringende Auf­ nahmebohrung 45 ist der Ansatz 44 des Ankers 27 eingesetzt, und bei 47 sind Anker 27 und Führungsabschnitt 28 verschweißt. Die den Anker 27 durchdringende Zentralbohrung 39 ist mit einem Innengewinde 49 versehen, in das die Ventilnadel 26 mit einem Außengewinde 50 einge­ schraubt und nach Einstellung der Endlage darin fixiert ist. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und 5 ist der Führungsab­ schnitt 28 ebenfalls wie zu den Fig. 1 bis 3 bereits beschrieben mit Flächen 40 versehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und bei an der Anschlagfläche 24 anliegendem Führungsabschnitt 28 die Berührungsfläche zwischen dem Führungsabschnitt 28 und der Anschlagfläche 24 verringern.

Claims (3)

1. Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzkörper, mindestens einer Magnetspule, einem Kern und einem Anker, der mit einer Ventilnadel verbunden ist und einen kugelförmigen Führungsabschnitt aufweist, dessen Umfang in einer Führungsbohrung des Ventilsitzkörpers gleitbar gelagert ist und dessen Hubbewegung in Richtung vom Kern weg durch eine sich an die Führungsbohrung anschließende kegelförmige Anschlagfläche begrenzbar ist, die sich von der Führungsbohrung fortführend verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des kugelförmigen Führungsabschnittes (28) mindestens zwei zueinander gleichen Abstand aufweisende ebene Flächen (40) so angebracht sind, daß sie bei an der Anschlagfläche (24) anliegendem kugelförmigen Führungsabschnitt (28) die Berührungsfläche zwischen dem kugelförmigen Führungsabschnitt (28) und der Anschlagfläche (24) verringern.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche von Anker (27) und Führungsabschnitt (28) mit einer verschleißfesten Schicht versehen sind.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (27) und kugelförmiger Führungsabschnitt (28) als selbständige Teile ausgebildet sind und der aus weichmagnetischem Werkstoff gefertigte Anker (27) mit einem Ansatz (44) in eine Aufnahmebohrung (45) des aus hartem Werkstoff gefertigten Führungsabschnittes (28) ragt und mit dem Führungsabschnitt (28) fest verbunden ist.