DE10140789A1 - Solenoidventil und Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einem Solenoidventil (40) für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) ist ein Abstand (D) zwischen wechselseitig gegenüberliegenden Flächen eines Ankers (60) und eines feststehenden Elements (70) auf 5 mum bis 16 mum bei einem Ventilschließzeitpunkt gesetzt. Das Bewegungselement nimmt eine abrupt ansteigende Reaktionskraft auf, die in Richtung des feststehenden Kerns durch ein Fluid wirkt, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, nachdem eine Spule (43) abgeregt wird, und unmittelbar bevor das Bewegungselement eine Bewegung beendet, so dass ein Auftreffstoß beim Ansetzen eines Ventilelements (50) an eine zweite Platte (82) gemindert wird und ein Springen des Ventilelements begrenzt wird, wenn eine obere Grenze des Abstands (D) 60 mum beträgt. Des Weiteren wird eine Startzeitabstimmung einer Bewegung des Bewegungselements nicht wesentlich durch eine Haftkraft des Fluids verzögert, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, nachdem die Spule energiebeaufschlagt wird, und das Bewegungselement ist bereit, sich zu bewegen, wenn eine untere Grenze des Abstands (D) 5 mum beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solenoidventil und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit demselben.

Bei einem herkömmlichen Solenoidventil ist ein Ventilelement, das durch eine elektromagnetische Kraft angetrieben ist, betriebsfähig, um eine Öffnung zu öffnen und zu schließen, durch die ein Fluid hindurchtritt. Zum Beispiel wird bei dem Solenoidventil, bei dem die Öffnung aufgrund einer Energiebeaufschlagung einer Spule geöffnet wird, das Ventilelement durch ein Vorspannmittel, wie zum Beispiel eine Feder, in eine Schließrichtung der Öffnung vorgespannt und an einen Ventilsitz gesetzt, um die Öffnung zu schließen, wenn die Spule nicht energiebeaufschlagt ist. Wenn die Spule energiebeaufschlagt ist, wird ein Bewegungselement in Richtung eines feststehenden Kerns, der die Spule umgibt, durch eine elektromagnetische Anziehungskraft angezogen, die in dem feststehenden Kern erzeugt wird, so dass das Ventilelement, das sich zusammen mit dem Bewegungselement bewegt, die Öffnung öffnet. Das Ventilelement bewegt sich unter einer Führung eines feststehenden Elements, das dem Bewegungselement gegenübersteht.

Wenn das Ventilelement an den Ventilsitz gesetzt wird, um die Öffnung zu schließen, schlägt das Ventilelement stark an den Ventilsitz, der die Öffnung ausbildet, durch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung. Da sich das Ventilelement mit einer sehr hohen Geschwindigkeit bewegt und den Ventilsitz trifft, tritt ein Stoß zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz auf, wobei somit verursacht wird, dass das Ventilelement an dem Ventilsitz springt bzw. abprallt. Die Öffnung wird gezwungen, sich mit der Anzahl der Sprünge zu öffnen. Demgemäss verursacht das Springen des Ventilelements bei dem Solenoidventil, das zum Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet werden soll, dass sich der Kraftstoffdruck einer Kraftstoffregelkammer verringert, die eine Ventilnadel zum Öffnen und Schließen von Einspritzbohrungen in eine Schließrichtung der Einspritzbohrungen vorspannt, was eine Kraftstoffeinspritzung jenseits einer gegebenen Zeitabstimmung ergibt.

Um das Springen des Ventilelements zu bewältigen, ist ein elektromagnetisches Maßventil für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gut bekannt, wie sie JP-A-9-166063 offenbart ist. Gemäß dem elektromagnetischen Maßventil ist das Springen des Ventilelements beim Aufschlagen an dem Ventilsitz durch ein Bewegungselement begrenzt, das aus zwei Bauteilen zum Zweck einer Massenverringerung des Bewegungselements hergestellt ist.

Jedoch macht das Bewegungselement, das aus den zwei Bauteilen hergestellt ist, den Aufbau des Solenoidventils kompliziert, so dass ein Körper des Solenoidventils größer ist.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Solenoidventil zu schaffen, bei dem ein Springen eines Ventilelements beim Auftreffen an einem Ventilsitz begrenzt wird, ohne dass ein Körper des Solenoidventils größer gemacht wird, und des weiteren eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, in die das Solenoidventil eingebaut ist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Solenoidventil zu schaffen, bei dem eine elektromagnetische Anziehungskraft zum Anziehen eines Bewegungselements in Richtung eines feststehenden Kerns stärker ist, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, an der das Solenoidventil eingebaut ist.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist bei einem Solenoidventil, das an einem Ventilsitzelement montiert werden soll, mit einer Öffnung, durch die ein Fluid strömt, und einem Ventilsitz um die Öffnung vorgesehen, wobei ein Bewegungselement axial bewegbar mit einem Ventilelement ist, das an dem Ventilsitz aufgesetzt werden soll oder von diesem entfernt werden soll, so dass die Öffnung geschlossen oder geöffnet wird. Das Bewegungselement wird in Richtung eines feststehenden Kerns, der eine Spule umfasst, durch eine magnetische Kraft angezogen, die erzeugt wird, wenn die Spule energiebeaufschlagt wird. Bei einem feststehenden Element steht eine Endfläche einer Endfläche des Bewegungselements an einer Seite gegenüber, die dem feststehenden Kern gegenübersteht, und bei dem die andere Endfläche zu dem Ventilsitzelement weist.

Wenn mit dem vorstehend erwähnten Solenoidventil das Ventilelement die Öffnung schließt, fällt ein Abstand D zwischen die wechselseitig gegenüberliegenden Endflächen des Bewegungselements und des feststehenden Elements innerhalb eines vorbestimmten Bereichs mit einer unteren Grenze und einer oberen Grenze ab. Die obere Grenze ist auf einen Abstand gesetzt, bei dem die Startzeitabstimmung einer Bewegung des Bewegungselements nicht wesentlich durch eine Haftkraft eines Fluids verzögert wird, die zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, nachdem die Spule energiebeaufschlagt ist, und das Bewegungselement ist bereit, um sich in eine Öffnungsrichtung der Öffnung zu bewegen. Die obere Grenze ist auf einen Abstand gesetzt, bei dem das Bewegungselement eine abrupt ansteigende Reaktionskraft aufnimmt, die in Richtung des feststehenden Kerns durch das Fluid wirkt, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, nachdem die Spule abgeregt ist und unmittelbar bevor das Bewegungselement das Bewegen in eine Schließrichtung der Öffnung beendet. Die abrupt ansteigende Reaktionskraft in Richtung des feststehenden Kerns bewirkt, dass eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bewegungselements sich verringert, unmittelbar bevor das Ventilelement an den Ventilsitz schlägt, so dass eine Stoßerzeugung beim Aufsetzen des Ventilelements an dem Ventilsitz gemildert wird, was in einer Begrenzung eines Springens des Ventilelements an dem Ventilsitz resultiert.

Es ist vorzuziehen, dass die untere Grenze das Abstands D 5 µm und die obere Grenze des Abstands D 60 µm beträgt.

Vorzugsweise ist das Bewegungselement an zumindest einem Teil des Ventilelements einstückig in einem Körper ausgebildet. Da es nicht notwendig ist, das Bewegungselement mit dem Ventilelement durch Schweißen oder durch die Verwendung anderer Verbindungsbauteile zu verbinden, ist das Ventilelement hinsichtlich des Gewichts leichter, so dass eine geringere elektromagnetische Anziehungskraft erforderlich ist, die zwischen dem feststehenden Kern und dem Bewegungselement erzeugt wird. Demgemäss sind die Körper des feststehenden Kerns und der Spule kompakt und ein Stromverbrauch der Spule ist geringer.

Die axialen Längen des Ventilelements und des feststehenden Elements haben jeweils Toleranzen von Herstellungsmaßfehlern. Daher ist es vorzuziehen, dass nach dem Messen der axialen Längen einer Vielzahl von Ventilelementen und feststehenden Elementen alle Ventilelemente und alle feststehenden Elemente wahlweise zusammengebaut werden, um sicherzustellen, dass der Abstand D innerhalb des vorbestimmten Bereichs von der unteren Grenze zu der oberen Grenze fällt.

Das Ventilelement ist aus einem Berührungselement zusammengesetzt, das an den Ventilsitz gesetzt werden soll, und einem Wellenelement, von dem ein Ende das Berührungselement hält und von dem das andere Ende mit dem Bewegungselement verbunden ist. Für diesen Fall ist die axiale Länge des Ventilelements eine Summe axialer Längen der Berührungs- und Wellenelemente.

Des weiteren ist es vorzuziehen, dass das feststehende Element aus ersten und zweiten feststehenden Elementen zusammengesetzt ist, deren axiale Längen verschieden sind. Nach dem Messen der axialen Längen einer Vielzahl der ersten bzw. zweiten feststehenden Elemente werden alle ersten feststehenden Elemente und alle zweiten feststehenden Elemente wahlweise zusammengebaut, so dass der Abstand D innerhalb des vorbestimmten Bereichs mit der unteren Grenze und der oberen Grenze fällt.

Des weiteren ist es vorzuziehen, dass das feststehende Element aus einem Werkstoff hergestellt ist, der einen gegebenen Wert einer Streckgrenze bzw. einer Fließgrenze mit einem Ausmaß hat, so dass das feststehende Element nicht plastisch verformt wird, wenn das feststehende Element das Ventilsitzelement stark presst. Demgemäss ist eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem feststehenden Element und dem Ventilsitzelement sichergestellt.

Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass das feststehende Element ein nicht-magnetisches Element hat, das aus einem nicht­ magnetischen Werkstoff hergestellt ist. Das nicht-magnetische Element kann an einem Ende des feststehenden Elements an einer Seite des feststehenden Kerns angeordnet sein, oder das feststehende Element selbst kann aus einem nicht-magnetischen Werkstoff hergestellt sein. Mit diesem Aufbau wird ein Abfließen des magnetischen Flusses aus dem magnetischen Schaltkreis, der durch den feststehenden Kern und das Bewegungselement gebildet ist, zu dem feststehenden Element unterdrückt, so dass die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern und dem Bewegungselement wirksam ansteigt.

Des weiteren ist das Bewegungselement an einem äußeren Umfang davon mit Schlitzen versehen, die jeweils eine gegebene Tiefe haben und sich axial erstrecken. Diese Schlitze dienen nicht nur dazu, den Wirbelstrom zu begrenzen, der in dem Bewegungselement durch die elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt werden soll, sondern auch um ein Fluid, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, sanft auszuwerfen.

Das Bewegungselement kann des weiteren an einer Position davon, die zu dem feststehenden Kern weist, zwischen einer inneren magnetischen Polfläche und einer äußeren magnetischen Polfläche mit jeweils axial durchdringenden Durchgangslöchern versehen sein. Die Durchgangslöcher dienen dazu, das Fluid, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, ohne gegenteilige Beeinflussung der elektromagnetischen Anziehungskraft auszuwerfen, da die Durchgangslöcher an einer Position angeordnet sind, an der der magnetische Schaltkreis nicht ausgebildet ist.

Es ist vorzuziehen, dass die Fläche (der Flächeninhalt) der inneren magnetischen Polfläche größer ist, als die der äußeren magnetischen Polflächen. Dieser Aufbau dient dazu, die elektromagnetische Anziehungskraft zu erhöhen, da der magnetische Fluss, der aus der inneren magnetischen Polfläche ausfließt, durch die äußere magnetische Polfläche gedrosselt wird.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie ein Verfahren des Betriebs und die Wirkung der damit verknüpften Teile aus dem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen erkennbar, welche alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzsystems, das ein Solenoidventil gemäß einem ersiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht des Solenoidventils von Fig. 1;

Fig. 3 ist eine andere vergrößerte Teilansicht des Solenoidventils von Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen einer Ventilelementposition und einem Zeitverlauf nach der Ventilöffnungsanweisung bezüglich eines Abstands D zeigt.

Fig. 6 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen einer Ventilelementposition und einem Zeitablauf nach der Ventilschließanweisung bezüglich eines Abstands D zeigt.

Fig. 7 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen dem Abstand D und der Ventilöffnungszeitabstimmungsverzögerung zeigt, um einen Festsetzbereich des Abstands D zu definieren;

Fig. 8 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Solenoidventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9 ist eine Draufsicht eines feststehenden Elements des Solenoidventils von Fig. 8 mit Sicht von einer Seite eines Ankers.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Ein auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung angewandtes Solenoidventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben. Ein Hochdruckkraftstoff wird einer Einspritzvorrichtung 1 über ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffrohr aus einer (nicht gezeigten) gemeinsamen Leitung (common rail) zugeführt, in der Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck gesammelt wird.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 setzt sich hauptsächlich aus einem Düsenkörper 10, einer Ventilnadel 20, einem Ventilkörper 30 und einem Solenoidventil 40 zusammen.

Die Ventilnadel 20 ist gleitfähig an einem inneren Umfang des Düsenkörpers 10 eingefasst, der im wesentlichen mit einer zylindrischen Gestalt ausgebildet ist. Der Düsenkörper 10 ist an einem führenden Ende davon mit Einspritzlöchern 11 und an einer Innenseite davon mit einem Kraftstoffsumpf 12 versehen, in dem Hochdruckkraftstoff gespeichert wird. Die Ventilnadel 20 bewegt sich axial und hin- und hergehend an inneren Umfängen des Düsenkörpers 10 und des Ventilkörpers 30. Die Ventilnadel 20 hat einen Gleitabschnitt 21, der sich gleitfähig an dem inneren Umfang des Düsenkörpers 10 bewegt. Die Ventilnadel 20 ist an einer Seite der Einspritzlöcher 11 bezüglich des Gleitabschnitts 21 mit einem Kegelstumpfabschnitt 22 und einem Kegelabschnitt 23 versehen. Eine Flächengrenze zwischen dem Kegelstumpfabschnitt 22 und dem Kegelabschnitt 23 bildet einen Berührungsabschnitt 24, der an einen Ventilsitz 13 gesetzt wird, der an dem Düsenkörper 10 an einer Einlassseite der Einspritzlöcher 11 ausgebildet ist.

Der Ventilkörper 30 ist an dem Düsenkörper durch eine Haltemutter 31 befestigt. Ein Steuerkolben 32 ist untergebracht, um sich axial innerhalb des Ventilkörpers 30 zu bewegen. Ein Ende des Steuerkolbens 32 an einer Seite der Einspritzlöcher 11 steht in Berührung mit der Ventilnadel 20. Eine Druckkammer 33 ist innerhalb einer ersten Platte 81 und an dem anderen Ende des Steuerkolbens 32 an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 11 ausgebildet.

Der Ventilkörper 30 ist mit einer Hochdruckkraftstoffleitung 34 versehen, durch die Hochdruckkraftstoff zugeführt wird. Die Hochdruckkraftstoffleitung 34 steht in Verbindung mit einer ersten Hochdruckkraftstoffleitung 341 und einer zweiten Hochdruckkraftstoffleitung 342. Die erste Hochdruckkraftstoffleitung 341 erstreckt sich axial in den Ventilkörper 30 und den Düsenkörper 10 und steht in Verbindung mit dem Kraftstoffsumpf 12. Die zweite Hochdruckkraftstoffleitung 342 steht in Verbindung mit der Drucksteuerkammer 33 und einer Niederdruckleitung 401 des Solenoidventils 40. Ein Teil des der zweiten Hochdruckkraftstoffleitung 342 zugeführten Kraftstoffs wird der Drucksteuerkammer 33 über eine Kraftstoffleitung 811 zugeführt, die die erste Platte 81 durchdringt. Der andere Teil des zu der zweiten Hochdruckkraftstoffleitung 342 zugeführten Kraftstoffs wird zu der Niederdruckleitung 401 über eine Kraftstoffleitung 821 und eine Drossel 822 ausgelassen, die in einer zweiten Platte 82 ausgebildet sind, die einen Ventilsitz bildet.

Der Ventilkörper 30 ist mit einer Federkammer 35 versehen, in der eine Feder 351 angeordnet ist. Die Feder 351 spannt die Ventilnadel 20 in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher 11 vor.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind die erste und die zweite Platte 81 und 82 an einem Ende des Ventilkörpers 30 an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 11 angeordnet. Die Drucksteuerkammer 33 ist, wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, durch eine Endfläche 81a der ersten Platte 81 an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 11, die innere Umfangsfläche des Ventilkörpers 30 und eine Endfläche 32a des Steuerkolbens 32 an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 11 ausgebildet. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die erste Platte 31 mit der Kraftstoffleitung 811, die mit der Hochdruckkraftstoffleitung 342 in Verbindung steht, und mit einer Drossel 812 an einem Ende der Kraftstoffleitung 811 versehen. Die erste Platte 81 ist des weiteren mit einer Kraftstoffvertiefung 813 versehen, von der ein Ende mit der Kraftstoffleitung 811 über die Drossel 812 in Verbindung steht, und von der das andere Ende mit einem Durchgangsloch 814 in Verbindung steht, das die erste Platte 81 durchdringt. Ein Ende des Durchgangslochs 814 steht mit der Kraftstoffleitung 821 in Verbindung und das andere Ende davon steht mit der Drucksteuerkammer 33 in Verbindung.

Die zweite Platte 82 ist an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 11 bezüglich der ersten Platte 81 angeordnet und an einem Ende der Kraftstoffleitung 821 an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 11 mit einer Drossel 822 versehen. Die Kraftstoffleitung 821 ist an einem Ende davon an einer Seite des Solenoidventils 40 mit einer Öffnung versehen. Ein Ventilsitz 82a, an dem ein Ventilelement 50 des Solenoidventils 40 angesetzt ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist um die Öffnung vorgesehen.

Das Solenoidventil 40 ist ein Zweiwegventil, das betriebsfähig ist, die Verbindung zwischen der Drucksteuerkammer 33 und der Niederdruckleitung 401 zu unterbrechen. Das Solenoidventil 40 ist an einem Ende des Ventilkörpers 30 an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 11 angeordnet. Das Solenoidventil 40 ist an dem Ventilkörper 30 durch eine Haltemutter 41 befestigt.

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, setzt sich das Solenoidventil 40 hauptsächlich aus einem feststehenden Kern 42, dem Ventilelement 50, einem Anker 60, der ein Bewegungselement bildet, und einem feststehenden Element 70 zusammen.

Der feststehende Kern 42 umfasst eine Spule 43 in einem gewickelten Zustand. Ein Strom wird der Spule 44 über eine Verbindungseinrichtung 44 zugeführt. Der feststehende Kern 42 ist aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt. Der feststehende Kern 42 ist an einer Endfläche davon an einer Seite des Ankers 60 mit einer inneren Magnetpolfläche 42a und einer äußeren Magnetpolfläche 42b versehen. Eine Fläche (Flächeninhalt) der inneren Magnetpolfläche 42a ist größer als die der äußeren Magnetpolfläche 42b. Ein Flächenverhältnis der inneren Magnetpolfläche 42a zu der äußeren Magnetpolfläche 42b fällt innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 2,0.

Der feststehende Kern 42 ist im wesentlichen mit einer zylindrischen Gestalt ausgebildet. Eine Feder 45 ist an einem inneren Umfang des feststehenden Kerns 42 angeordnet. Die Feder 45 spannt das Ventilelement 50 in Richtung der zweiten Platte 82 vor. Ein Einstellrohr 46 stellt eine Vorspannkraft der Feder 45 ein.

Der Anker 60, der aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist, ist mit einer Scheibengestalt ausgebildet. Der Anker 60 wird in Richtung des feststehenden Kerns 42 durch die elektromagnetische Anziehungskraft angezogen, die an dem feststehenden Kern 42 erzeugt wird.

Das Ventilelement 50 setzt sich aus einer Welle (Schaft) 51, die ein Wellenelement (Schaftelement) bildet, und einer Kugel 52 zusammen, die ein Berührungselement bildet. Die Welle 51 ist einstückig mit dem Anker 60 ausgebildet und bewegt sich axial gemeinsam mit der Bewegung des Ankers 60. Die Kugel 52 ist drehbar an einem Ende der Welle 51 an einer Seite entgegengesetzt zu dem Anker 60 gehalten.

Wenn der Anker 60 in Richtung des feststehenden Kerns 42 durch die elektromagnetische Anziehungskraft angezogen wird, die zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 erzeugt wird, bewegt sich die Welle 51 in Richtung des feststehenden Kerns 42 zusammen mit dem Anker 60, da die Welle 51 und der Anker 60 einstückig ausgebildet sind, die beide aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt sind.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Anker 60 an einer äußeren Umfangsfläche davon mit Schlitzen 61 versehen, die jeweils eine gegebene Tiefe haben und sich axial erstrecken. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind drei Schlitze 61 an gleichen Winkelabständen angeordnet. Der Anker 60 ist des weiteren mit Durchgangslöchern 62, die den Anker 60 axial durchdringen, an einer Position entgegengesetzt zu einer Fläche des feststehenden Kerns 42 zwischen der inneren Magnetpolfläche 42a und der äußeren Magnetpolfläche 42b versehen, d. h. an einer Position, die der Spule 43 gegenübersteht, die von dem feststehenden Kern 42 umfasst wird. Drei dieser Durchgangslöcher 62 sind in Umfangsrichtung an konstanten Winkelabständen angeordnet.

Die Schlitze 61 und die Durchgangslöcher 62 sind ausgebildet, um zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 schichtweise bedeckten überschüssigen Kraftstoff auszulassen. Des weiteren sind die Schlitze 61 wirksam, um den Wirbelstrom zu begrenzen, der in dem Anker 60 durch die elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt wird.

Es ist vorzuziehen, eine Vielzahl der Schlitze 61 im Hinblick auf ein wirksames Auslassen des Kraftstoffs zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 auszubilden. Wenn jedoch die Anzahl der Schlitze 61 größer ist, ist eine Magnetpolfläche des Ankers kleiner, so dass die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 schwächer ist. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dienen die Durchgangslöcher 62 dazu, den Kraftstoff zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 auf einfache Weise auszulassen. Die Durchgangslöcher 62 sind an der Position vorgesehen, die der Spule 43 gegenübersteht, an der ein magnetischer Schaltkreis nicht ausgebildet ist, so dass die Magnetpolfläche des Ankers 60 nicht beschränkt wird.

Die Kugel 52 ist teilweise geschnitten, um einen flachen Abschnitt 521 zu haben. Da die Kugel 52 drehbar durch das Ende der Welle 51 gehalten ist, ist der flache Abschnitt 521 stets in Seitenkontakt mit einem Ventilsitz 82a der zweiten Platte 82 gebracht. Wenn sich der Anker 60 und die Welle 51 in Richtung des feststehenden Kerns 42 bewegen, bewegt sich die Kugel 52 in Richtung des feststehenden Kerns 42 aufgrund des Kraftstoffdrucks, der an der flachen bzw.. ebenen Fläche 521 der Kugel 52 wirkt, so dass die Öffnung geöffnet wird.

Das feststehende Element 70 ist im wesentlichen mit einer zylindrischen Gestalt ausgebildet und an einer Mitte davon mit einem Durchgangsloch 71 ausgebildet. Eine Zwischenscheibe bzw. ein Zwischenelement 72, an der sich die Welle 52 drehbar bewegt, ist in das Durchgangsloch 71 pressgepasst. Das feststehende Element 70 ist aus einem nicht-magnetischen Werkstoff hergestellt. Daher fließt ein Magnetfluss nicht aus dem Magnetschaltkreis, der durch den feststehenden Kern 42 und den Anker 60 gebildet ist, zu dem feststehenden Element 70 aus, was eine Erhöhung der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 ergibt, die durch Energiebeaufschlagen der Spule 43 ausgeübt wird.

Ein Abstand D zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 wird im folgenden erläutert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird, wenn die Kugel 52 an den Ventilsitz 82a gesetzt ist, das heißt, zu dem Ventilschließzeitpunkt, der Abstand D zwischen einer Fläche 60a des Ankers 60 an einer Seite des feststehenden Elements 70 und einer Fläche 70a des feststehenden Elements 70 an einer Seite des Ankers 60 gesetzt, um innerhalb eines gegebenen Bereichs zu liegen. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine untere Grenze des gegebenen Bereichs 5 µm und eine obere Grenze davon 60 µm. Eine Fläche (Flächeninhalt) des Ankers 60, die dem feststehenden Kern 42 gegenüberliegt, d. h. eine Fläche des Ankers 60 an einer Seite des feststehenden Kerns 42, beträgt 150 mm².

Im folgenden werden Gründe beschrieben, warum die oberen und unteren Begrenzungen so gesetzt sind, wie vorstehend erwähnt ist.

Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen einer Position eines Ventilelements 50 und einem Zeitverlauf nach einer Ventilschließanweisung, d. h. nach dem Anhalten einer Stromzufuhr zu der Spule 43, mit Bezug auf den Abstand D, der verschiedenartig geändert wird.

Wenn der Abstand D größer als 60 µm ist, wenn z. B. der Abstand D 100 µm oder 1000 µm beträgt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, tritt ein Springen des Ventilelements 50 bei dem Ventilschließzeitpunkt auf. Das Springen des Ventilelements 50 ist eine axial hin- und hergehende Bewegung des Ventilelements 50 aufgrund der Tatsache, dass die Vorspannkraft der Feder 45 das Ventilelement 50 vorspannt, um mit einer hohen Geschwindigkeit auf die zweite Platte 82 zu stoßen. Da sich das Ventilelement 50 in einem kurzen Zeitraum und mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt und die zweite Platte 82 mit einem Stoß trifft, springt das Ventilelement 50 wiederholt an der zweiten Platte 82. Auch wenn die Stromzufuhr zu der Spule 83 angehalten ist, und die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 verschwindet, wird die Öffnung der zweiten Platte 82 demgemäss nicht vollständig geschlossen. Für den Fall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, auf die das Solenoidventil 40 angewandt ist, wird, wenn die Öffnung unvollständig geschlossen ist, der Druck der Drucksteuerkammer 33 so geändert, dass sich die Ventilnadel 20 bewegt. Demgemäss werden die Einspritzlöcher 11 nicht vollständig durch die Ventilnadel 20 geschlossen, so dass Kraftstoff jenseits einer gegebenen Zeitabstimmung eingespritzt wird, d. h. auch nachdem die Stromzufuhr zu der Spule 43 angehalten ist. Das ergibt eine unvollständige Verbrennung von Kraftstoff in einem Verbrennungsmotor, der dazu neigt, die Abgasemissionen negativ zu beeinflussen.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Abstand zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 vorgesehen, um den Kraftstoff dazwischenliegen zu lassen. Wenn die Kugel 52 des Ventilelements 50 an den Ventilsitz 82a gesetzt ist, wird zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 vorhandener Kraftstoff gepresst. Der gepresste Kraftstoff gibt dem Anker 60 eine Reaktionskraft, die in Fig. 2 nach oben wirkt, d. h. in Richtung des feststehenden Kerns 42. Die Reaktionskraft, die der Anker 60 aufnimmt, dient dazu, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilelements 50, das sich mit dem Anker 60 bewegt, zu verringern, unmittelbar bevor das Ventilelement 50 an den Ventilsitz 82a gesetzt ist. Als Ergebnis wird der Stoß, den das Ventilelement 50 aufnimmt, gemindert und das Springen des Ventilelements 50 wird begrenzt, wenn das Ventilelement 50 an den Ventilsitz 82a gesetzt wird.

Wenn das Springen des Ventilelements 50 geringer als eine in Fig. 5 gezeigte untere Grenze ist, bewegt sich die Ventilnadel 20 nicht, da eine Druckabweichung der Drucksteuerkammer 33 auf der Grundlage des Springens des Ventilelements 50 gering ist und in einem kurzen Zeitraum auftritt, so dass die Kraftstoffeinspritzung jenseits der gegebenen Zeitabstimmung unterdrückt wird. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die obere Grenze des Abstands D 60 µm.

Fig. 6 zeigt eine Beziehung zwischen einer Position des Ventilelements 50 und einem Zeitverlauf nach einer Ventilöffnungsanweisung, d. h. nach dem Beginnen der Stromzufuhr zu der Spule 43, bezüglich des Abstands D, der verschiedenartig geändert wird.

Für den Fall, dass der Abstand D kürzer als 60 µm ist, wird das Springen des Ventilelements 50 begrenzt. Wenn jedoch der Abstand D extrem kurz ist, wenn der Abstand D zum Beispiel 3 µm beträgt, wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird eine Ventilöffnungszeitabstimmung in hohem Maße verzögert. Die Verzögerung wird durch eine Haftkraft des zwischen der Fläche 60a des Ankers 60 und der Fläche 70a des feststehenden Elements 70 schichtweise bedeckten Kraftstoffs verursacht.

Die Fläche 60a des Ankers 60 und die Fläche 70a des feststehenden Elements 70 sind glatt geschliffen. Wenn der Abstand D sehr klein ist, sogar wenn das Ventilelement 50 zur Ventilöffnungszeit angetrieben wird, um sich zu heben und um einen Raum zwischen den Flächen 60a und 70a des Ankers 60 und des feststehenden Elements 70, die einander gegenüberliegen, auszudehnen, kann eine Kraftstoffströmung in den Raum nicht folgen, da ein Phänomen existiert, wie ein zwischen den Flächen 60a und 70a induzierter Unterdruck. Sogar wenn die Stromzufuhr zu der Spule 43 beginnt und die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 erzeugt wird, bewegt sich daher der Anker 60 nicht, bis die elektromagnetische Anziehungskraft größer wird als der induzierte Unterdruck, so dass die Ventilöffnungszeitabstimmung verzögert ist.

Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, die das Solenoidventil 40 aufweist, wird eine Einspritzzeitabstimmung eines Kraftstoffs von einer vorbestimmten Zeitabstimmung verzögert, wenn die Ventilöffnungszeitabstimmung verzögert wird. Das verursacht eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffs, was eine unvorteilhafte Abgasemission aus dem Verbrennungsmotor ergibt.

Wenn der Abstand D zum Beispiel 5 µm beträgt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Verzögerung der Ventilöffnungszeitabstimmung im Vergleich mit dem Fall, dass der Abstand D 3 µm beträgt, geringer, und ist im Vergleich mit dem Fall, dass der Abstand D 1000 µm beträgt, nicht sonderlich verschieden. Demgemäss ist es vorzuziehen, dass zum Sicherstellen der zulässigen Verzögerung der Ventilöffnungszeitabstimmung der Abstand D nicht geringer als 5 µm ist.

Als Ergebnis der vorstehend erwähnten Untersuchung zeigt Fig. 7 eine Beziehung zwischen dem Abstand D und dem Springen an dem Ventilschließzeitpunkt und eine Beziehung zwischen dem Abstand D und der Ventilöffnungszeitabstimmungsverzögerung zu dem Ventilöffnungszeitpunkt. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist der Abstand D so gesetzt, dass er innerhalb eines Bereichs zwischen den oberen und unteren Grenzen liegt, das heißt, 5 µm ≦ D ≦ 60 µm.

Nachstehend wird ein Verfahren zum Einstellen des Abstands D beschrieben.

Es ist notwendig, den Abstand D genau einzustellen, um die zulässige Ventilöffnungszeitabstimmung und das zulässige Springen des Ventilelements 50 sicherzustellen. Das Ventilelement 50 besteht aus der Welle 51 und der Kugel 52. Eine Höhe der Kugel 52 in eine axiale Richtung des Ventilelements 50 liegt innerhalb eines Bereichs von ± 15 µm als eine Toleranz eines Herstellungsmaßfehlers. In ähnlicher Weise liegt eine axiale Länge des Ankers 60 und der Welle 51, die einstückig durch maschinelles Bearbeiten oder durch Kaltverformen ausgebildet sind, innerhalb eines Bereichs von ± 15 µm als eine Toleranz eines Herstellungsmaßfehlers. Unter einer Vielzahl integrierter Bauteile, die den Anker 60 und die Welle 51 bilden, sowie einer Vielzahl von Kugeln 52, wird eines der integrierten Bauteile 60 und 51 sowie eine der Kugeln 52 wahlweise so zusammengebaut, dass die axiale Länge davon innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt.

Des weiteren hat das feststehende Element 70 eine Toleranz eines Herstellungsfehlers ähnlich zu dem des Ventilelements 50. Das feststehende Element 70, dessen axiale Länge ausgewählt ist, wird mit dem Ventilelement 50 zusammengebaut, um den Abstand D auf einen Wert zu setzen, der innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.

Des weiteren ist es möglich, dass das feststehende Element 70 aus zwei Bauteilen hergestellt ist, wobei eines davon mit einer Plattengestalt ausgebildet ist. Eine Dicke des plattenförmigen Bauteils wird wahlweise so zusammengesetzt, dass eine axiale Länge des feststehenden Elements eingestellt wird.

Als nächstes wird ein Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung beschrieben, die das Solenoidventil 40 aufweist.

Wenn die Spule 43 nicht energiebeaufschlagt ist, werden der Anker 60 und die Welle 51 durch die Vorspannkraft der Feder 45 nach unten in Fig. 1 vorgespannt. Daher wird die Kugel 52 an den Sitz 82a der zweiten Platte 82 so gesetzt, dass die Öffnung der Drossel 822, die in der Kraftstoffleitung 821 an einer Seite der Kugel 52 ausgebildet ist, geschlossen wird.

Ein Teil des Kraftstoffs, der aus der gemeinsamen Leitung zugeführt wird, wird durch die Hochdruckleitung 341 gefördert und in dem Kraftstoffsumpf 12 gespeichert, und der andere Teil des Kraftstoffs wird durch die Hochdruckkraftstoffleitung 342, die Kraftstoffleitung 811, die Kraftstoffvertiefung 813 und das Durchgangsloch 814 gefördert und in der Drucksteuerkammer 33 gespeichert. Ein Kraftstoffdruck der Drucksteuerkammer 33 ist dem Druck des Kraftstoffs gleich, der in der gemeinsamen Leitung gesammelt wird, da das Ende der Kraftstoffleitung 821 durch die Kugel 52 geschlossen ist.

Demgemäss ist eine Summe von Vorspannkräften, die an der Ventilnadel 20 in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher 12 aufgrund des Kraftstoffdrucks der Drucksteuerkammer 33 und der Feder 351 wirkt, größer als die Kraft, die an der Ventilnadel 20 in eine Öffnungsrichtung der Einspritzlöcher 11 aufgrund des Kraftstoffdrucks des Kraftstoffsumpfs 12 und der Umgebung des Ventilsitzes 13 wirkt. Daher wird der Berührungsabschnitt 24 der Ventilnadel 20 an den Ventilsitz 13 gesetzt, um die Einspritzlöcher 11 zu schließen, so dass Kraftstoff aus den Einspritzlöchern 11 nicht eingespritzt wird.

Beim Energiebeaufschlagen der Spule 43 werden der Anker 60 und die Welle 51 in Richtung des feststehenden Kerns 42 durch die elektromagnetische Anziehungskraft angezogen, die zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 erzeugt wird. Wenn die elektromagnetische Anziehungskraft größer als die Vorspannkraft der Feder 45 wird, bewegen sich der Anker 60 und die Welle 51 in Richtung des feststehenden Kerns 42. Demgemäss wird die Kugel 52 in Fig. 2 durch den Kraftstoffdruck der Drucksteuerkammer 33 nach oben bewegt, der an der flachen bzw. ebenen Fläche 521 wirkt, so dass die Kugel 52 den Ventilsitz 82a verlässt. Daher steht die Drucksteuerkammer 33 in Verbindung mit der Niederdruckleitung 401, so dass Hochdruckkraftstoff innerhalb der Drucksteuerkammer 33 zu der Niederdruckleitung 401 ausströmt.

Wenn der Hochdruckkraftstoff aus der Niederdruckleitung 401 ausströmt, wird der Kraftstoffdruck der Drucksteuerkammer 33 verringert, so dass die Kraft, die an der Ventilnadel 20 in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher 11 wirkt, sich verringert. Wenn die an der Ventilnadel 20 in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher 11 wirkende Kraft niedriger als diejenige in eine Öffnungsrichtung der Einspritzlöcher 11 aufgrund des Kraftstoffdrucks des Kraftstoffsumpfs 12 und der Umgebung des Ventilsitzes 13 wird, hebt sich die Ventilnadel 20 in Fig. 1 nach oben, um die Einspritzlöcher 11 zu öffnen, so dass Kraftstoff aus den Einspritzlöchern 11 eingespritzt wird.

Wenn die Stromzufuhr zu der Spule 43 angehalten wird, werden der Anker 60, die Welle 51 und die Kugel 52 in Fig. 1 nach unten durch die Vorspannkraft der Feder 45 bewegt. Beim Ansetzen der flachen bzw. ebenen Fläche 521 der Kugel 52 an dem Ventilsitz 82a wird eine Kraftstoffströmung aus der Drucksteuerkammer 33 zu der Niederdruckleitung 401 unterbrochen. Die Unterbrechung der Kraftstoffströmung zu der Niederdruckleitung 401 verursacht, dass der Kraftstoffdruck der Drucksteuerkammer ansteigt, so dass die Vorspannkraft, die an der Ventilnadel 20 in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher 11 wirkt, ansteigt. Wenn die Kraft, die an der Ventilnadel 20 in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher 11 wirkt, größer als diejenige in eine Öffnungsrichtung der Einspritzlöcher 11 wird, wird der Berührungsabschnitt 24 der Ventilnadel 20 an den Ventilsitz 13 gesetzt, um die Einspritzlöcher 11 zu schließen, so dass die Kraftstoffeinspritzung aus den Einspritzlöchern 11 beendet wird.

Bei dem Solenoidventil 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Abstand D bei der Ventilschließzeit auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 5 µm bis 60 µm gesetzt. Kraftstoff, der zwischen den Flächen des Ankers 60 und des feststehenden Elements 70, die einander gegenüberstehen, schichtweise bedeckt ist, dient dazu, den Stoß beim Ansetzen des Ventilelements 50 an die zweite Platte 82 zu mildern, so dass das Springen des Ventilelements 50 begrenzt wird, da die obere Grenze des Abstands D 60 µm beträgt. Es ist nicht notwendig, das Ventilelement 50 aus zwei Bauteilen auszubilden, wie es bei dem herkömmlichen Solenoidventil ist, so dass der Aufbau des Ventilelements 50 kompakt ist.

Eine Haftkraft aufgrund des Kraftstoff- oder Unterdrucks, der zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 vorhanden ist, ist relativ gering, da die untere Grenze des Abstands D 5 µm beträgt. Demgemäss wird die Startzeitabstimmung der Bewegung des Ventilelements 50 nach der Ventilöffnungsanweisung, d. h. nach dem Starten der Stromzufuhr zu der Spule 43, nicht sonderlich verzögert.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Anker 60 mit den Schlitzen 61 und den Durchgangslöchern 62 versehen. Die Schlitze 61 und die Durchgangslöcher 62 dienen dazu, Kraftstoff, der zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 gelegen ist, auszuspritzen. Demgemäss wird zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 70 gelegener Kraftstoff nicht auf einen höheren Druck gepresst, so dass sich das Ventilelement 50 sanft bzw. gleichmäßig bewegt. Des weiteren verhindern die Schlitze 61 die Erzeugung eines Wirbelstroms in dem Anker 60. Da darüber hinaus die Durchgangslöcher 62 zwischen den inneren und äußeren Magnetpolflächen 42a und 42b des feststehenden Kerns 42, d. h. an einer Position angeordnet sind, an der der Beschlag 60 der Spule 43 gegenübersteht, wird die Magnetpolfläche, an der die elektromagnetische Anziehungskraft wirkt, nicht beschränkt, so dass die elektromagnetische Anziehungskraft nicht verringert wird, während Kraftstoff auf einfache Weise durch die Durchgangslöcher 62 ausgespritzt wird.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das feststehende Element 70 aus einem nicht-magnetischen Werkstoff hergestellt. Sogar wenn die axiale Länge oder die Dicke des Ankers 60 kurz oder dünn ist, wird der Abfluss des magnetischen Flusses zu dem feststehenden Element 70 unterdrückt, so dass die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 72 und dem Anker 60 nicht nachteilig beeinflusst wird. Da des weiteren das Flächenverhältnis der inneren Magnetpolfläche 42a des feststehenden Kerns 42 zu der äußeren Magnetpolfläche 42b davon auf irgendeinen Wert von 1 bis 2 gesetzt ist, wird der aus der inneren Magnetpolfläche 42a ausströmende magnetische Fluss an der äußeren Magnetpolfläche 42b gedrosselt, so dass die elektromagnetische Anziehungskraft, die zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 wirkt, ansteigt.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind der Anker 60 und die Welle 51, die ein Teil des Ventilelements 50 bilden, einstückig ausgebildet. Demgemäss ist ein Gewicht des Ankers 60 und der Welle 51 relativ gering, da die Verbindung zwischen dem Anker 60 und der Welle durch Schweißen oder die Verwendung eines anderen Bauteils nicht notwendig ist. Da die geringere elektromagnetische Anziehungskraft ausreichend ist, um den Anker 60 in Richtung des feststehenden Kerns 42 anzuziehen, wird der feststehende Kern 42 oder die Spule 43 leichter und kompakter, und der Stromverbrauch der Spule 43 ist geringer.

Nach dem Messen von jeweiligen Längen der einstückigen Körper, die jeweils durch den Anker 60 und die Welle 51, die Kugeln 52 und die feststehenden Elemente 70 gebildet sind, die jeweils Toleranzen von Herstellungsmaßfehlern haben, werden die einstückigen Körper und die Kugeln 52 wahlweise zusammengebaut, um eine kombinierte Einheit eines Ankers 60 und des Ventilelements 50 auszubilden, so dass eine Summe der axialen Länge der kombinierten Einheit innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt. Dann werden alle feststehenden Elemente und alle kombinierten Einheiten wahlweise so zusammengebaut, dass der Abstand D innerhalb des Bereichs von 5 µm bis 60 µm liegt.

Dieses Herstellungsverfahren dient dazu, das Herstellungsergebnis zu steigern, was geringere Herstellungskosten ergibt.

Wie vorstehend erwähnt ist, ist das Springen des Ventilkörpers 50 begrenzt, so dass die Öffnung genau bezüglich der Zeit geschlossen wird. Daher gibt es keine nachteilhafte Druckschwankung der Drucksteuerkammer 60 und es gibt keine nachteilhafte Schwankung der Vorspannkraft, die an der Ventilnadel 20 wirkt. Demgemäss wird Kraftstoff aus den Einspritzlöchern 11 nicht mit einer Zeitabstimmung eingespritzt, die nicht die vorbestimmte Zeitabstimmung ist, und die Kraftstoffeinspritzung beginnt rechtzeitig, da die Ventilöffnungszeitabstimmung des Ventilelements 50 nicht verzögert wird.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Ein Solenoidventil für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Teile und Bauteile, die denen des ersten Ausführungsbeispiels im wesentlichen ähnlich sind, haben die gleichen Bezugszeichen, und deren Erklärung wird weggelassen.

Ein Aufbau eines feststehenden Elements 90 des Solenoidventils 40 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist von dem des ersten Ausführungsbeispiels verschieden. Das feststehende Element 90 setzt sich aus einem feststehenden Elementkörper 91 und einem nicht-magnetischen Element 92 zusammen, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Der feststehende Elementkörper 91 ist aus einem eisenbasierten magnetischen Werkstoff hergestellt und das nicht­ magnetische Element 92 ist aus einem nicht-magnetischen Werkstoff, wie zum Beispiel ein austhenitischer Edelstahl oder Aluminium, hergestellt. Des weiteren wird die in das Durchgangsloch 71 in dem ersten Ausführungsbeispiel pressgepasste Zwischenscheibe bzw. das Zwischenstück 72 nicht bei einem Durchgangsloch 93 verwendet, das an einer Mitte des feststehenden Elements 90 vorgesehen ist. Demgemäss ist die Welle 51 des Ventilelements 50 direkt in Gleitberührung mit einer inneren Fläche des Durchgangslochs 93.

Der feststehende Elementkörper 91 ist aus einem Werkstoff hergestellt, der eine relativ hohe Streckgrenze bzw. Fließgrenze hat. Der feststehende Elementkörper 91 wird nicht einfach plastisch verformt, sogar wenn das feststehende Element 90 an dem Ventilkörper 30 mit einer relativ betrachtet höheren Kraft zusammengebaut ist. Die erste und zweite Platte 81 und 82 werden mit einer größeren Kraft durch das feststehende Element 90 so geschoben und gepresst, dass die erste Platte 81 steif an den Ventilkörper 30 pressgepasst und an der zweiten Platte 82 dicht angebracht ist, um eine fluiddichte Abdichtung dazwischen sicherzustellen.

Das nicht-magnetische Element 92 ist an einem Ende des feststehenden Elementkörpers 91 an einer Seite des Ankers 60 angeordnet. Das nicht-magnetische Element 92 ist eine ringförmige Platte, und ein inneres Loch bildet einen Teil des Durchgangslochs 93. Das nicht-magnetische Element 92 ist in den feststehenden Elementkörper 91 so eingebettet, dass Enden des feststehenden Elementkörpers 91 sowie das nicht-magnetische Element 92 an einer Seite des Ankers 60 dieselbe flache bzw. ebene Fläche bilden. Daher ist ein Abstand zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Elementkörper 91 sowie ein Abstand zwischen dem Anker 60 und dem nicht-magnetischen Element 92 der gleiche, so dass eine Einstellung des Abstands zwischen dem Anker 60 und dem feststehenden Element 90 einfach ist. Des weiteren steht ein äußerer Rand eines Endes des feststehenden Elementkörpers 91 dem Anker 60 gegenüber, wie in Fig. 8 gezeigt ist, so dass eine äußere Umfangswandfläche des feststehenden Elementkörpers 91, die im Eingriff mit der inneren Umfangswand des Ventilkörpers 30 ist, relativ groß ist. Sogar wenn der feststehende Elementkörper 91 fest an den Ventilkörper 30 angezogen wird, erreicht demgemäss die an dem feststehenden Elementkörper 91 erzeugte Spannung niemals die Streckgrenze. Das nicht-magnetische Element 92 ist mit dem feststehenden Elementkörper 91 zum Beispiel durch Laserschweißen, Löten, Verstemmen oder Presspassen verbunden. Das nicht-magnetische Element 92 zum Verhindern des Ausströmens des magnetischen Flusses ist mit einer Dicke von im wesentlichen 1 bis 3 mm ausgebildet. Daher läuft der in dem magnetischen Schaltkreis zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 erzeugte magnetische Fluss niemals zu dem feststehenden Element 90. Sogar wenn der feststehende Elementkörper 91 aus einem magnetischen Werkstoff mit einer höheren Streckgrenze hergestellt ist, wird die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 42 und dem Anker 60 nicht verringert, so dass das Ansprechverhalten des Ankers 60 auf die Stromzufuhr zu der Spule 43 hoch ist.

Wie vorstehend erwähnt ist, ist der feststehende Elementkörper 91 mit dem Ventilkörper 30 durch eine große Festziehkraft ohne eine plastische Verformung davon verbunden, so dass die erste und zweite Platte 81 und 82 fest gegen das feststehende Element 90 gepresst werden. Demgemäss wird eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Ventilkörper 30 und den ersten und zweiten Platten 81 und 82 in hohem Maße sichergestellt, so dass auch dann, wenn der Kraftstoffdruck sehr hoch ist, zum Beispiel höher als 180 MPa, das Auslaufen von Kraftstoff zwischen der ersten Platte 81 und dem Ventilkörper 30 sowie zwischen den ersten und zweiten Platten 81 und 82 unterdrückt wird.

Anstelle des feststehenden Elements 90, das aus dem feststehenden Elementkörper 91 und dem nicht-magnetischen Element 92 zusammengesetzt ist, kann das feststehende Element 90 verwendet werden, das aus nicht-magnetischem Werkstoff hergestellt ist und eine relativ hohe Streckgrenze hat. Das feststehende Element 90 hat denselben Vorteil, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.

Des weiteren ist die Anwendung des Solenoidventils 40 nicht auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine gemeinsame Leitung (common rail) begrenzt, wie vorstehend erwähnt ist, sondern es ist auf eine andere Einspritzvorrichtung, wie zum Beispiel eine Benzinkraftstoffeinspritzvorrichtung, anwendbar und ebenso auf eine Vorrichtung oder ein System für jeglichen Zweck.

Obwohl in den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen beschrieben ist, dass der Flächeninhalt der Fläche des Ankers 90 an einer Seite des feststehenden Kerns 42 150 mm² beträgt, ist die Größe des Flächeninhalts nicht auf diesen Wert beschränkt.

Bei dem Solenoidventil 40 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 ist der Abstand D zwischen wechselseitig gegenüberliegenden Flächen des Ankers 60 und des feststehenden Elements 70 auf 5 µm bis 16 µm bei dem Ventilschließzeitpunkt gesetzt. Das Bewegungselement nimmt die abrupt ansteigende Reaktionskraft auf, die in Richtung des feststehenden Kerns durch das Fluid wirkt, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, nachdem die Spule 43 abgeregt wird, und unmittelbar bevor das Bewegungselement die Bewegung beendet, so dass der Auftreffstoß beim Ansetzen des Ventilelements 50 an die zweite Platte 82 gemindert wird und das Springen des Ventilelements begrenzt wird, wenn die obere Grenze des Abstands D 60 µm beträgt. Des weiteren wird die Startzeitabstimmung der Bewegung des Bewegungselements nicht wesentlich durch die Haftkraft des Fluids verzögert, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, nachdem die Spule energiebeaufschlagt wird, und das Bewegungselement ist bereit, sich zu bewegen, wenn die untere Grenze des Abstands D 5 µm beträgt.

Claims (17)

1. Solenoidventil, das an ein Ventilsitzelement (82) montiert ist, mit einer Öffnung (821, 822), durch die ein Kraftstoff strömt, und einem Ventilsitz (82a) um die Öffnung, mit
einem Ventilelement (50), das an den Ventilsitz setzbar oder von diesem lösbar ist, so dass die Öffnung geschlossen oder geöffnet wird;
einem Bewegungselement (60), das axial mit dem Ventilelement bewegbar ist;
einem feststehenden Kern (42), der eine Spule (43) umfasst, wobei das Bewegungselement in Richtung des feststehenden Kerns durch eine magnetische Kraft angezogen wird, die erzeugt wird, wenn die Spule energiebeaufschlagt ist; und
einem feststehenden Element (70, 90), von der eine Endfläche einer Endfläche des Bewegungselements an einer Seite entgegengesetzt ist, die dem feststehenden Kern entgegengesetzt ist, und von dem die andere Endfläche zu dem Ventilsitzelement gerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Ventilelement die Öffnung schließt, ein Abstand (D) zwischen den Endflächen des Bewegungselements und des feststehenden Elements, die einander gegenüberstehen, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, der eine untere Grenze und eine obere Grenze hat, wodurch die untere Grenze auf einen Abstand gesetzt ist, bei dem eine Startzeitabstimmung einer Bewegung des Bewegungselements nicht wesentlich durch eine Haftkraft des Fluids verzögert ist, das zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckt ist, nachdem die Spule energiebeaufschlagt ist, und das Bewegungselement bereit ist, sich in eine Öffnungsrichtung der Öffnung zu bewegen, und die obere Grenze auf einen Abstand gesetzt ist, bei dem das Bewegungselement eine abrupt ansteigende Reaktionskraft aufnimmt, die in Richtung des feststehenden Kerns durch ein zwischen dem Bewegungselement und dem feststehenden Element schichtweise bedeckten Kraftstoff wirkt, nachdem die Spule abgeregt ist und unmittelbar bevor das Bewegungselement das Bewegen in eine Schließrichtung der Öffnung beendet.

2. Solenoidventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Grenze des Abstands (D) 5 µm und die obere Grenze des Abstands (D) 60 µm beträgt.

3. Solenoidventil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement und zumindest ein Teil des Ventilelements einstückig als ein Körper ausgebildet sind.

4. Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Messen axialer Längen einer Vielzahl von Ventilelementen und feststehenden Elementen jeweils eins der Ventilelemente und eins der feststehenden Elemente wahlweise so zusammengebaut werden, dass der Abstand (D) innerhalb des vorbestimmten Bereichs mit der unteren Grenze und der oberen Grenze liegt.

5. Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement aus einem Berührungselement (52), das an den Ventilsitz setzbar ist, und einem Wellenelement (51) besteht, von dem ein Ende das Berührungselement hält und das andere Ende mit dem Bewegungselement verbunden ist.

6. Solenoidventil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Messen der axialen Längen der Vielzahl der Berührungselemente bzw. der Wellenelemente jeweils eins der Berührungselemente und eins der Wellenelemente wahlweise so zusammengebaut werden, dass der Abstand (D) innerhalb des vorbestimmten Bereichs mit der unteren Grenze und der oberen Grenze liegt.

7. Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Element aus ersten und zweiten feststehenden Elementen besteht, deren axiale Längen verschieden sind.

8. Solenoidventil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Messen der axialen Längen einer Vielzahl der ersten bzw. zweiten feststehenden Elemente jeweils eins der ersten feststehenden Elemente und eins der zweiten feststehenden Elemente wahlweise so zusammengebaut werden, dass der Abstand (D) innerhalb des vorbestimmten Bereichs mit der unteren Grenze und der oberen Grenze liegt.

9. Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Element aus einem Material mit einem gegebenen Wert einer Streckgrenze zu einem Ausmaß hergestellt ist, dass das feststehende Element nicht plastisch verformt wird, wenn das feststehende Element das Ventilsitzelement stark presst.

10. Solenoidventil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Element ein nicht-magnetisches Element hat, das aus einem nicht-magnetischen Werkstoff hergestellt ist.

11. Solenoidventil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-magnetische Element an einem Ende des feststehenden Elements an einer Seite des feststehenden Kerns angeordnet ist.

12. Solenoidventil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Element selbst aus einem nicht-magnetischen Werkstoff hergestellt ist.

13. Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement an einem äußeren Umfang davon mit Schlitzen (61) versehen ist, die jeweils eine gegebene Tiefe haben und sich axial erstrecken.

14. Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement an einer Position davon, die zu dem feststehenden Kern weist, zwischen einer inneren Magnetpolfläche (42a) und einer äußeren Magnetpolfläche (42b) mit jeweils axial durchdringenden Durchgangslöchern (62) versehen ist.

15. Solenoidventil gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenverhältnis der inneren Magnetpolfläche zu der äußeren Magnetpolfläche innerhalb eines Bereichs von 1 bis 2 liegt.

16. Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit dem Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.

17. Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit
einem Düsenkörper (10), der mit Einspritzlöchern (11) versehen ist, durch die ein Kraftstoff eingespritzt wird;
einem Nadelelement (20), das betriebsfähig ist, um die Einspritzlöcher zu öffnen oder zu schließen,
einem Ventilkörper (30) mit einer Drucksteuerkammer (33), in der ein Hochdruckkraftstoff gespeichert ist;
einem Steuerkolben (32), der gleitfähig in dem Ventilkörper untergebracht ist und in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher durch den Kraftstoffdruck der Drucksteuerkammer vorgespannt ist; und
einem Steuerventil (40) zum Steuern des Kraftstoffdrucks der Drucksteuerkammer,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil das Solenoidventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.