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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Brennstoff-Einspritzventil für Brennstoff-Einspritzanlagen
von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritren von
Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Grundsätzlich ist
es möglich, die
Erfindung sowohl bei direkt einspritzenden als auch bei konventionellen,
in das Saugrohr einspritzenden Motoren zu verwenden.
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Das
erfindungsgemäße Brennstoff-Einspritzventil
hat einen Brennstoff-Einlaß,
der dazu eingerichtet ist, Brennstoff in das Brennstoff-Einspritzventil einströmen zu lassen,
und eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung die mit
einer Ventilanordnung zusammenwirkt, um Brennstoff in direkt oder
indirekt gesteuerter Weise durch einen Brennstoff-Auslaß in den
Brennraum ausströmen
zu lassen. Dabei weist die elektromagnetische Betätigungseinrichtung
eine zu bestromende Elektromagnet-Spulenanordnung, eine mit dieser zusammenwirkende
im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Jochanordnung, sowie eine
mit dieser zusammenwirkende im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung
auf.
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Die
KFZ-Verbrennungsmotoren-Industrie steht durch die stetig steigenden
Anforderungen der Abgasgesetzgebung mit weiter sinkenden Grenzwerten
vor der Herausforderung, durch eine Optimierung des Einspritzvorgangs
von Kraftstoff in die Brennkammer die Entstehung von Schadstoffen
am Ort ihrer Entstehung zu optimieren. Kritisch sind insbesondere
NOx- und Ruß-Emissionen. Durch die Entwicklung
von Einspritzsystemen mit immer höheren Einspritzdrücken und
hochdynamischen Injektoren, sowie durch gekühlte Abgasrückführung und Oxidationskatalysatoren
ist es zwar möglich
gegenwärtige Grenzwerte
einzuhalten. Allerdings scheint das Potenzial der bisherigen Maßnahmen
zur Emissionsreduzierung erreicht zu sein. Damit rücken variable
Einspritzverlaufformungen in den Vordergrund. Hierbei wird die Kraftstoff-Einspritzrate
wahlweise durch Mehrfacheinspritzung oder durch gezieltes Modulieren
des Hubes der Düsennadel
variiert.
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Stand der Technik
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Ein
Brennstoff-Einspritzventil der oben genannten Art ist in den unterschiedlichsten
Ausgestaltungen von mehreren Herstellern (Robert Bosch, Siemens
VDO Automotive) bekannt. Allerdings haftet diesen bekannten Anordnungen
der Nachteil an, dass die Anzahl der Hübe pro Arbeitstakt der Brennkraftmaschine
sehr eingeschränkt
ist. Insbesondere ist es damit nicht möglich, bei hochtourigen Brennkraftmaschinen
die für
ein effizientes Motormanagement erforderlichen Mehrfacheinspritrungen
pro Arbeitstakt in der erforderlichen Anzahl bereit zu stellen.
Auch das präzise
Variieren des Hubes der Ventilnadel ist bei diesen Anordnungen nur
sehr eingeschränkt
möglich.
In beiderlei Hinsicht haben sich die konventionellen elektromagnetischen
Betätigungseinrichtungen
als ein begrenzender Faktor für
die Weiterentwicklung effizienter Brennstoff-Einspritzventile herausgestellt.
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Ein
bekannter Ansatz zur Überwindung
dieser Einschränkung
besteht darin, anstelle der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung
einen Piezo-Linear-Aktor vorzusehen. Abgesehen von den hohen Kosten
und dem relativ großen
erforderlichen Bauraum des Piezo-Linear-Aktors ist auch deren temperaturabhängiges Verhalten
in unmittelbarer Nähe
zum Brennraum einer Brennkraftmaschine nachteilig. Auch erlauben
Piezoantriebe heutiger Bauart nur etwa 3 bis 5 Einspritzvorgänge je Arbeitstakt
des Verbrennungsmotors, wobei Öffnungs-/Schließ-Zyklen
von etwa 100 μsec
realisierbar sind. Insgesamt war bisher dieser Art von Brennstoff-Einspritzventilen
im Einsatz von Serien-Fahrzeugen in größerem Stil versagt. Außerdem ist
der Hub-Weg eines Piezo-Linear-Aktors
bei vorgegebener Baulänge
sehr beschränkt
und wird derzeit mittels aufwendiger Hebelanordnungen auf ca. 100
bis 200 μm
vergrößert. Schließlich gestaltet
sich nach wie vor die präzise
Modulation des Hubes der Düsennadel
mittels des Piezo-Linear-Aktors bei der hohen Dynamik und den zunehmend
hohen Drücken
in der Brennkammer, insbesondere bei der Diesel-Direkteinspritzung,
als schwierig.
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Aus
der
DE 100 05 182
A1 ist ein elektromagnetisches Einspritzventil zur Steuerung
einer in eine Verbrennungskraftmaschine einzuspeisenden Kraftstoffmenge
mit einem durch ein Elektromagnetspulensystem betätigbaren
Ventilkörper
bekannt, wobei der Ventilkörper
mit einem Magnetanker des Elektromagnetspulensystems zusammenwirkt.
Das wesentliche Merkmal dieser Anordnung besteht darin, dass das
Elektromagnetspulensystem wenigstens zwei zur Mittellängsachse
symmetrische und konzentrisch angeordnete Spulen mit identischen
Kenngrößen aufweist,
die derart in einen Magnetkreis integriert sind, dass zwischen zwei
benachbarten Spulen jeweils ein erster Polkörper angeordnet ist, und die
innere und äußere Spule
jeweils einem zweiten Polkörper
benachbart ist. Diese Polkörper
sind auf der gleichen Seite des Magnetankers angeordnet. Weiterhin ist
es wesentlich, dass die Polkörper
derart dimensioniert sind, dass eine radiale Schnittfläche eines
mittleren ersten Polkörpers der
Summe der Schnittflächen
der benachbarten zweiten Polkörper
entspricht. Insgesamt hängt
bei dieser Anordnung die Funktion erheblich von der Symmetrie der
räumlichen
Gestaltung des Elektromagnetspulensystems ab. Die Zeitverzögerung des
elektrischen und des magnetischen Feldaufbaus hängt dabei vornehmlich von der
Geometrie des Magnetkreises und insbesondere von der Felddiffusion
und den auftretenden Wirbelströmen ab.
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Allerdings
stellt die bei dieser Anordnung notwendige konstruktive und elektrische/
magnetische Symmetrie des Elektromagnetspulensystems wie zum Beispiel
die Dimensionierung bzw. das Verhältnis der radialen Schnittflächen der
Polkörper
zueinander eine erhebliche Einschränkung dar. Außerdem sind
auch bei dieser bekannten Anordnung die erzielbaren Ventilschaltreiten,
Ventilwege und Ventilschließkräfte angesichts
der eingangs erläuterten Anforderungen
allenfalls als unzureichend zu bezeichnen.
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Aus
der
DE 102 60 825
A1 ist ein magnetbetätigtes
Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem ein Öffnungsquerschnitt eines Kraftstoffkanals,
der als Raum zwischen einer Innenfläche eines Behälters, in den
Kraftstoff eingeführt
wird, und einer Außenfläche eines
in dem Behälter
angeordneten Nadelelements begrenzt ist, geändert wird. Dazu wird das Nadelelement
durch von einer elektromagnetischen Einrichtung erzeugte Anzugs-
bzw. Magnetkräfte
in Längsrichtung
verschoben. Die elektromagnetische Einrichtung ist mit einem ersten
und einem zweiten Magnetkreis versehen, durch welche die Anzugs-
bzw. Magnetkräfte
unabhängig
voneinander steuerbar sind.
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Weiterer
Stand der Technik ist aus den Dokumenten
US 6,065,684 ,
US 5,035,360 ,
US 4,156,506 US 5,207,410 , JP 10-335139,
DE 2237 746.4 , und US
2001/0019085 bekannt.
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Der Erfindung zugrunde
liegendes Problem
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Damit
besteht bei bekannten Brennstoff-Einspritzventilen das Problem,
eine kompakt bauende und kostengünstige
Anordnung eines Brennstoff-Einspritzventils bereitzustellen, die
langzeitstabil und tauglich für
den Einsatz in Groß-Serien
ist und eine ausreichend hohe Hubzahl pro Arbeitstakt der Brennkraftmaschine
mit den erforderlichen Öffnungs-/Schließ-Kräften auszuführen in
der Lage ist. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, Brennstoff-Einspritzventile
bereitzustellen, die dazu beitragen können, den Kraftstoffverbrauch
von Verbrennungsmotoren zu senken um so den thermodynamischen Wirkungsgrad
des Verbrennungsmotors zu steigern.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die
Erfindung löst
dieses Problem bei einer Ventilanordnung der oben genannten Art
dadurch, dass die Magnet-Jochanordnung aus wenigstens zwei Jochscheiben
gebildet ist, jede Jochscheibe an wenigstens einer ihrer Stirnseiten
wenigstens einen Polsteg aufweist, der mit der Elektromagnet-Spulenanordnung
zusammen auf die Magnet-Ankeranordnung
wirkt, und jede Jochscheibe aus wenigstens zwei Weicheisen enthaltenden
Teiljochen zusammengesetzt ist, die eine die Magnet-Ankeranordnung tragende
Betätigungsstange
zumindest teilweise umgeben.
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Überraschenderweise
hat sich nämlich
gezeigt, dass es nicht erforderlich ist, von einer elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung
als Ventilantrieb auf einen Piezo-Linear-Aktor mit allen seinen ihm eigenen
Nachteilen und Problemen umzustellen.
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Vielmehr
kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Komponenten der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung erreicht
werden, dass das Brennstoff-Einspritzventil
nicht nur die für
Otto-Motoren erforderlichen Öffnungs-/Schließ-Kräfte, sondern
sogar die für
eine Diesel-Direkt-Einspritzung erforderlichen Öffnungs-/Schließ-Kräfte bei erheblich mehr Hüben pro
Arbeitstakt (etwa doppelt so viele wie ein Piezo-Linear-Aktor heutiger
Bauart) mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung bereitstellen
kann. Weiterhin baut die Gesamtanordnung bei schnell bereitstellbaren
hohen Öffnungs-/Schließkräften bei
einem geringem Durchmesser Außendurchmesser
sehr kompakt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung
erlaubt außerdem
eine sehr effiziente Massenfertigung mit engen Toleranzen und geringer Ausschussrate.
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Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung
erlaubt die Realisierung von Öffnungs-/Schließ-Zyklen mit
etwa 40 – 50 μsec und weniger.
Damit sind Mehrfach-Einspritzvorgänge für ein effizientes Motormanagement
sowohl für
Otto-Motoren, als auch für
Dieselmotoren möglich.
Außerdem
ist es auch möglich, den
Brennstoffdurchsatz durch das Brennstoff-Einspritzventil dadurch
zu erhöhen,
dass mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
der Hubweg des Ventilgliedes bei vergleichbarer Hubzeit etwa 3 bis
6 mal größer sein
kann als bei einem Piezo-Linear-Aktor heutiger Bauart. Darüber hinaus
erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung
eine sehr präzise
Steuerung des Verlaufs des Hubweges über der Zeit. Der Stand der
Technik (zum Beispiel aus der
DE 100 05 182 A1 ) fordert eine zentralsymmetrische
Geometrie der Polstege. Hierbei haben außerdem die äußeren Eisenringe einen geringeren
Querschnitt als die inneren. Dies wirkt sich nachteilig auf die
Gestaltung des Magnet-Ankers aus. Demgegenüber erlaubt die Erfindung eine
insoweit freie Dimensionierung des Magnetjoches, der Magnet-Spulen-
und Ankeranordnung, woraus bei der Erfindung zum Beispiel ein verhältnismäßig leichtgewichtigerer
Magnetanker mit einer verbesserten Ventil-Dynamik resultiert.
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Weiterbildungen und Ausgestaltungen
der Erfindung
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wirkt jedes Teiljoch mit wenigstens einem Abstandshalter
zusammen, der eine Abmessung eines Hohlraumes zwi schen zwei Jochscheiben
zumindest mitbestimmt. Der oder die Abstandshalter können entweder
im Bereich der äußeren Mantelfläche der
Jochscheibe angeordnet sein oder sich zwischen den Stirnflächen zweier
Jochscheiben abstützen.
Die Abstandshalter sind entweder mit den Teiljochen bzw. den Jochscheiben
(laser-)verschweißt oder
verklebt. Alternativ dazu können
die Abstandshalter auch zumindest an einem Ende mit den Teiljochen
bzw. den Jochscheiben einstückig
hergestellt sein.
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Weiterhin
können
im Bereich der äußeren Mantelfläche der
Jochscheibe elektrische Verbindungsstücke für die Elektromagnet-Spulenanordnung
angeordnet sein bzw. verlaufen. Damit können die einzelnen Wicklungen
der Elektromagnet-Spulenanordnung auf einfache Weise bestromt werden.
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Vorzugsweise
sind jeweils derselben Seite der Magnet-Ankeranordnungen zugewandte
Elektromagnet-Spulenanordnungen für eine gleichphasige elektrische
Ansteuerung in Reihen- oder Parallelschaltung verbunden. Damit ist
es möglich,
die Ventilanordnung elektrisch betätigt zu öffnen, zu schließen und
zu halten, ohne dass eine Haltefeder erforderlich ist. Unter Haltefeder
wird hierbei eine Feder mit einer hohen Federkonstante verstanden,
die in der Lage ist die Ventilanordnung gegen die Betriebsdrücke (des
zugeführten
Brennstoffes bzw. in der Brennkammer) in einer Stellung zu halten.
Davon zu unterscheiden ist eine Feder, die bei unbestromter Ventilanordnung
und fehlenden Betriebsdrücken
in der Lage ist, dafür
zu sorgen, dass das Ventilglied in einer Schließstellung verharrt, so dass
kein Brennstoff durch die Ventilanordnung in die Brennkammer strömt.
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Die
Erfindung erlaubt es, die Ventilanordnung sowohl elektrisch betätigt zu öffnen, als
auch elektrisch betätigt
zu schließen
und in beiden Stellungen – aber
auch in Zwischenstellungen – zu
halten, in dem die entsprechende der zu beiden Stirnseiten der Ankeranordnung
angeordnete Spulenanordnung bestromt wird. Damit kann auch ein Abbremsen
oder Beschleunigen des Ventilglieds auf dem Weg zwischen den beiden
Endstellungen erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass das Ventilglied
erheblich "weicher" in den Ventilsitz
bzw. die entgegengesetzte Endstellung befördert werden kann. Dies führt zu geringerer
mechanischer Belastung des Ventilgliedes bzw. des Ventilsitzes,
so dass diese Komponenten nicht so schnell verschleißen. Das
erlaubt eine weniger robuste Dimensionierung und einen geringeren Durchmesser
der Düsennadel
und damit eine Verringerung der notwendigen Schließ-/Haltekräfte. Dies hat
zur Folge, dass eine präzisere
Dosierung des Brennstoffes und wegen der geringeren bewegten Massen
eine höhere
Bewegungsrate mit mehr Öffnungs/Schließzyk len
pro Arbeitstakt als bei Piezo-Aktoren möglich ist. Außerdem ist
das Kraft-Weg-Verhalten
eines Piezo-Aktors erheblich ungünstiger
und weniger beeinflussbar als bei einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung.
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Bei
einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils
haben die Polstege ein Rastermaß,
das etwa 2 bis etwa 30 mal, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 20 mal,
und besonders vorzugsweise etwa 10 mal größer ist als ein zwischen der
Magnet-Jochanordnung und der Magnet-Ankeranordnung gebildeter Luftspalt
in einer Ruhestellung der Betätigungseinrichtung.
Das Verhältnis
zwischen dem Rastermaß der
Polstege, also einer Abmessung, die die magnetisch wirksame Fläche der
Polstege mitbestimmt, und dem Luftspalt ist eine die Funktionalität des Ventils
erheblich beeinflussende Größe. Die
Erfindung geht davon aus, dass das Verhältnis im Bereich zwischen etwa
2 und etwa 30 liegen sollte, wobei jede Verhältniszahl zwischen diesen Grenzen
im Bereich der Erfindung liegt und in erster Linie von den konstruktiven
Gegebenheiten oder Anforderungen (verfügbarer Einbaudurchmesser, Länge, erforderlicher
Ventilhub, Ventilglied-Dynamik, etc.) abhängt.
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Indem
die Polstege eine zur Mittellängsachse
des Brennstoff-Einspritzventils im Wesentlichen asymmetrische Gestalt
aufweisen wird vermieden, dass Fertigungsungenauigkeiten oder Schwankungen
bei der Magnetfelderzeugung, oder Temperaturschwankungen zu unerwünschten
Betriebszuständen
führen.
Vielmehr stellt sich die zur Mittellängsachse nicht rotations-symmetrische
Gestaltung des Magnetjochs bzw. der Magnetspule insofern wesentlich
unempfindlicher dar.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung haben dazu die Polstege eine zur Mittellängsachse
des Brennstoff-Einspritzventils spiralförmige Gestalt. In einer anderen
Ausführungsform
der Erfindung haben die Polstege eine im Wesentlichen mehreckige,
vorzugsweise viereckige bzw. mehrkantige Gestalt und sind nebeneinander
unter Bildung von Zwischenräumen
zur Aufnahme der Elektromagnet-Spulenanordnungen angeordnet, wobei
die Polstege vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind.
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Im
letzteren Fall können
wenigstens zwei benachbarte Polstege von wenigstens einer Elektromagnet-Spulenanordnung
zumindest teilweise mäanderförmig umgeben
sein. Alternativ dazu kann auch jeweils jedes Teiljoch aus Kobalt-Eisen-haltigem
Material gebildet sein und jeweils wenigstens einen Polsteg aufweisen,
der von wenigstens einer Elektromagnet-Spulenanordnung zumindest
teilweise umgeben ist.
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Eine
Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass zumindest eine Elektromagnet-Spulenanordnung nicht-kreisringförmig gestaltete
Polstege zumindest teilweise einschließen kann. Diese, in der Herstellung
sehr effiziente Bauart erlaubt eine Ausführungsform, bei der zwischen
zwei Lagen aus Weicheisen enthaltendem Blech ein Strom leitendes Band
zur Bildung der Magnet-Spulenanordnung und ein Weicheisen enthaltendes
Blechband zur Bildung eines Stator-Jochrückens anzuordnen. Dabei grenzen
das Strom leitende Band und das Weicheisen enthaltende Blechband
an jeweils einer Längskante – elektrisch
isoliert – aneinander
an.
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Um
besonders schlanke oder langgezogene Bauformen mit großen Halte-
oder Schließkräften zu realisieren
ist eine Kaskadierung von mehreren Ventilantrieben entlang der Bewegungsachse
der Ventilanordnung vorgesehen, bei der die Betätigungseinrichtung mehr als
eine Baugruppe, gebildet durch die Magnet-Spulenanordnung, die Magnet-Jochanordnung,
und die Magnet-Ankeranordnung aufweist. Diese Baugruppen wirken
dabei gemeinsam auf die Ventilanordnung – entweder gleichsinnig oder
gegensinnig – um
das Ventilglied aus dem Ventilsitz zu heben oder ggf. auch abgebremst,
hineinzubefördern.
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Erfindungsgemäß wirkt
die Betätigungseinrichtung
auf ein bewegliches Ventilglied ein, um dieses gegenüber einem
mit dem Ventilglied zusammenwirkenden und stromabwärts zu dem
Brennstoff-Einlaß angeordneten
ortsfesten Ventilsitz zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung
zu bewegen. Damit kann eine direkt schaltende Ventilanordnung realisiert
werden.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils
wirkt die Betätigungseinrichtung
auf ein bewegliches Ventilglied ein, um dieses gegenüber einem
mit dem Ventilglied zusammenwirkenden ortsfesten Ventilsitz zwischen
einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung zu bewegen.
Damit ist ein gesteuertes Ablassen von Brennstoff in eine Rückführleitung
ermöglicht,
wenn ein zweites, federbelastetes Ventilglied zusammen mit einem
zweiten Ventilsitz durch den im Brennraum herrschenden Druck nicht
geöffnet
wird, und ein gesteuertes Ablassen von Brennstoff in den Brennraum
ermöglicht,
wenn das zweite, federbelastete Ventilglied zusammen mit dem zweiten
Ventilsitz durch den im Brennraum herrschenden Druck geöffnet wird.
Damit kann eine indirekt schaltende Ventilanordnung realisiert werden.
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Erfindungsgemäß können die
Magnet-Jochanordnung und/oder die Magnet-Ankeranordnung exzentrisch
oder asymmetrisch zu einer Mittelachse des Brennstoff-Einspritzventils
angeordnet sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung aus wenigstens zwei
zusammengefügten
Schalen-Teilen mit Ausnehmungen gebildet sein, wobei in jeder Ausnehmung
jeweils eine Elektromagnet-Spulenanordnung aufgenommen ist, die
in Bewegungsrichtung im Wesentlichen bündig mit der jeweiligen Stirnfläche eines
der Schalen-Teile abschließt,
wobei die Stirnflächen
zusammen einen Hohlraum begrenzen, in dem die Magnet-Ankeranordnung
längs der
Mittellängsachse
beweglich aufgenommen ist.
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Die
Elektromagnet-Spulenanordnung kann auf wenigstens einer Seite der
weichmagnetischen Magnet-Ankeranordnung durch eine mehrere Spulen aufweisende
Elektromagnet-Spulenanordnung gebildet sein, die etwa bündig mit
einer der Stirnflächen
einer der Schalen-Hälften
abschließen.
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Dabei
können
die einzelnen Ring-Spulen eine Dicke von etwa 20 bis etwa 80 % des
Magnetjoch-Eisens haben. Außerdem
können
die einzelnen Spulen auf einer Seite der weichmagnetischen Magnet-Ankeranordnung
dazu eingerichtet sein, gegensinnig bestromt zu werden.
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Weiterhin
kann zwischen den einzelnen Spulen wenigstens auf einer Seite der
weichmagnetischen Magnet-Ankeranordnung das Joch-Eisen durch gegeneinander
isolierte Eisenbleche gebildet sein.
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Der
Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die Elektromagnet-Spulenanordnung
und die Magnet-Ankeranordnung im Wesentlichen rechtwinkelig zueinander
zu orientieren.
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Erfindungsgemäß können die
die Magnet-Spulenanordnung und die Magnet-Ankeranordnung sich in
radialer Richtung zur Mittellängsachse zumindest
teilweise, vorzugsweise vollständig überlappen.
Damit wird ein besonders effizienter Magnetkreis realisiert, der
sehr geringe Ventil-Öffnungs-/Schließ-Zeiten
erlaubt.
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Bei
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils
kann die Magnet-Jochanordnung als ein im Wesentlichen zylindrischer
weichmagnetischer Scheibenkörper
mit radial oder tangential zur Mittellängsachse orientierten Unterbrechungen
gestaltet sein. Diese Unterbrechungen können einfache Schlitze sein
oder zur Erhöhung der
Stabilität
der Magnet-Jochanordnung durch Material gebildet sein, das einen
höheren
magnetischen Widerstand als das Material des weichmagnetischen Scheibenkörpers hat.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils
kann die Magnet-Ankeranordnung durch zwei oder mehr von einander
räumlich
getrennte streifenförmige weichmagnetische
Abschnitte gebildet sein. Auch hier können die räumlichen Trennungen einfache Schlitze
sein oder zur Erhöhung
der Stabilität
durch Material gebildet sein, das einen höheren magnetischen Widerstand
als das Material der streifenförmigen
weichmagnetischen Abschnitte hat.
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Die
Magnet-Ankeranordnung kann eine weichmagnetische Scheibe mit Ausnehmungen,
vorzugsweise radial orientierten, zum Rand der Scheibe reichenden
Schlitzen, oder Langlöchern
gestaltet sein. Auch hier können
die zum Rand der Scheibe reichenden Schlitzen oder Langlöcher einfache
Ausnehmungen sein oder zur Erhöhung
der Stabilität durch
Material gebildet sein, das einen höheren magnetischen Widerstand
als das Material der weichmagnetischen Scheibe hat.
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Die
Magnet-Ankeranordnung kann auch mehrlagig aufgebaut sein, wobei
zwischen zwei Weicheisenlagen eine Keramiklage angeordnet ist. Dieser
Schichtaufbau ist an der Ventilstange befestigt. Zur weiteren Verbesserung
der Stabilität
können die
beiden Eisenlagen auch entlang des Außenumfangs noch miteinander
verbunden sein.
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Weiterhin
können
die weichmagnetische Ankeranordnung und das Ventilglied miteinander
verbunden und durch eine Federanordnung in die Offen-Stellung oder
die Geschlossen-Stellung vorgespannt und durch Bestromen der Magnet-Spulenanordnung
in die Geschlossen-Stellung oder die Offen-Stellung zu bringen sein.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils
können
auch zwei der oben beschriebenen Betätigungseinrichtungen vorgesehen
sein, die auf das Ventilglied gegensinnig wirken und dieses bei
jeweiliger Bestromung in die Geschlossen-Stellung bzw. die Offen-Stellung
bringen.
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Erfindungsgemäß bildet
die Betätigungsstange
zusammen daran angeordneten, in der Regel (laser-)geschweißten Magnet-Ankeranordnungen eine
Unterbaugruppe, die mit wenigstens einer aus gestapelten und auf
Abstand gehaltenen Teiljochen gebildeten weiteren Unterbaugruppe
zusammenzusetzen ist.
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Weiterhin
umgibt erfindungsgemäß ein druckfestes
Gehäuse
die Betätigungseinrichtung
und die Ventilanordnung, aus dem elektrische Anschlüsse für die Elektromagnet-Spulenanordnungen
mittels Glasdurchführungen
nach außen
herausgeführt
sind. Die Glasdurchführungen
stellen eine sichere und für die
Groß-Serie
geeignete, brennkraftstoffdichte und hinsichtlich der Betriebsdrücke (bis
zu etwa 2000 bar) druckfeste Anordnung für die elektrischen Anschlüsse an dem
Brennstoff-Einspritzventil
sicher.
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Weiterhin
sind erfindungsgemäß die Elektromagnet-Spulenanordnungen
als Kupfer enthaltende Formteile gebildet, die mittels Keramikbeschichtung, Aluminiumoxidbeschichtung,
Elektrophoreselackbeschichtung oder dergl. elektrisch isoliert sind,
um die Polstege herum montiert sind und nach dem Zusammenfügen der
aus einzelnen gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teiljochen
gebildeten Unterbaugruppe mit den elektrischen Anschlüsse verbunden werden.
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Weiterhin
sind erfindungsgemäß die Elektromagnet-Spulenanordnungen
mit den Teiljochen vergossen oder verklebt sind. Dies erhöht die Dauerbetriebsfestigkeit
der Brennstoff-Einspritzventilanordnung.
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Das
erfindungsgemäße Brennstoff-Einspritzventil
kann dazu eingerichtet und dimensioniert sein, in den Brennraum
einer fremd gezündeten
Brennkraftmaschine, oder in den Brennraum einer selbstzündenden
Brennkraftmaschine zu ragen.
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Schließlich betrifft
die Erfindung eine Montagevorrichtung mit einem Montageblock, der
eine der Anzahl der Jochscheiben des Brennstoff-Einspritzventils
entsprechende Anzahl von axial beabstandeten Aufnahmen aufweist,
die so dimensioniert sind, dass die Jochteile der Jochscheiben im
Wesentlichen spielfrei einzubringen und zu entnehmen sind, wobei die
axialen Abstände
der Ausnehmungen im Wesentlichen der axialen Erstreckung des Hohlraums
zwischen zwei benachbarten Jochscheiben entsprechen, und der ein
Verschweißen,
Verlöten
oder Verkleben von Abstandshaltern mit den Jochteilen erlaubt.
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Weitere
Vorteile, Ausgestaltungen oder Variationsmöglichkeiten ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der Figuren in denen die Erfindung
im Detail erläutert
ist.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 zeigt
eine schematische Darstellung im Längsschnitt durch ein Brennstoff-Einspritzventil gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt einer Weichmagnet-Ankeranordnung aus 1,
geschnitten entlang der Linie II – II.
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3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt einer Weichmagnet-Jochanordnung aus 1,
geschnitten entlang der Linie III – III.
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4 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Weichmagnet-Jochanordnung
mit einer Magnetspulenanordnung.
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5 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Weichmagnet-Jochanordnung
und eine Magnetspulenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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6 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Weichmagnet-Jochanordnung
und eine Magnetspulenanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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7 zeigt
eine seitliche perspektivische Darstellung der Weichmagnet-Jochanordnung
und der Magnetspulenanordnung gemäß 6.
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8 zeigt
eine seitliche teilweise längsgeschnittene
Darstellung der Ventilstange mit einer Ankeranordnung, die ein Kastenprofil
aufweist.
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9 zeigt
eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung.
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10 zeigt
ein Teiljoch einer Jochscheibe für
eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung nach 9 in
einer vergrößerten perspektivischen Seitenansicht.
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Detaillierte Beschreibung
derzeitig, bevorzugter Ausführungsformen
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In 1 ist
Brennstoff-Einspritzventil mit einem zu einer Mittellängsachse
M im wesentlichen rotationssymmetrischen Ventilgehäuse 10 im
schematischen Längsschnitt
in einer halb geöffneten
Stellung gezeigt. Ein derartiges Brennstoff-Einspritzventil dient
zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den nicht weiter veranschaulichten
Brennraum einer Brennkraftmaschine. Das Brennstoff-Einspritzventil 10 hat
einen radial orientierten, seitlichen Brennstoff-Einlaß 12,
durch den mittels einer nicht weiter veranschaulichten Pumpe oder
sonstigen Druckgeber unter Druck gesetzter Brennstoff in das Brennstoff-Einspritzventil
einströmen
kann. Es ist jedoch auch möglich,
den Brennstoff-Einlaß etwa
im mit 14 angedeuteten zentralen in 1 oberen
Bereich des Brennstoff-Einspritzventils vorzusehen. Von dem Brennstoff-Einlaß 12 reicht
ein zentraler Brennstoff-Kanal 16 durch ein Rohr 17 zu
einem Brennstoff-Auslaß 18.
An Ende des zentralen Brennstoff-Kanals 16 ist eine Ventilanordnung 20 vorgesehen,
um den Brennstoff in gesteuerter Weise durch den Brennstoff-Auslaß 18 in
den Brennraum der Brennkraftmaschine ausströmen zu lassen.
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Die
Ventilanordnung 20 ist durch ein sich in dem zentralen
Brennstoff-Kanal 16 befindliches und zum Brennstoff-Auslaß 18 hin
konisch verjüngendes Ventilglied 20a und
einen mit dem Ventilglied 20a zusammenwirkenden Ventilsitz 20b gebildet,
der entsprechend der Form des Ventilgliedes 20a gestaltet ist.
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Das
Ventilglied 20a ist über
eine Betätigungsstange 22 mit
einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinrichtung 24 verbunden,
um das Ventilglied 20a zwischen einer Offen-Stellung und
einer Geschlossen-Stellung (in 1 auf und
ab) zu bewegen. Damit wird von dem Brennstoff-Einlaß 12 kommender
und durch den zentralen Brennstoff-Kanal 16 strömender,
unter Druck stehender Brennstoff in gesteuerter Weise durch den
Brennstoff-Auslaß 18 in den
Brennraum ausgestoßen.
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Die
Betätigungseinrichtung 24 ist
gebildet durch eine Elektromagnet-Spulenanordnung 24a, eine
mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Jochanordnung 24b,
sowie eine mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung 24c.
Dabei ist die weichmagnetische Magnet Jochanordnung 24b aus
zwei etwa auf Höhe
der Schnittlinie II – II
zusammengefügten
Schalen-Hälften 24b' und 24b'' mit Ausnehmungen 26a, 26b gebildet.
Die Ausnehmungen 26a, 26b haben bei der Ausführungsform
nach 1 in der Draufsicht die in den 4 und 5 gezeigte
Längserstreckung
und sind durch ebenfalls etwa trapez- oder parallelogrammförmige Polstege 25a, 25b begrenzt.
In den Ausnehmungen 26a, 26b ist jeweils eine Elektromagnet-Spulenanordnung 24a' und 24a'' aufgenommen, die bündig mit
den jeweiligen Stirnflächen 27a, 27b der
Schalen-Hälften 24b' und 24b'' abschließen.
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Die
Stirnflächen 27a, 27b der
Schalen-Hälften 24b' und 24b'' begrenzen einen Hohlraum 28,
in dem die Magnet-Ankeranordnung 24c längs der Mittelachse M beweglich
aufgenommen ist.
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In
der in 1 gezeigten Anordnung haben die Elektromagnet-Spulenanordnungen
bzw. die Magnetjochanordnung die in 4 gezeigte
Konfiguration, bei der die Polstege 25a, 25b eine
im Wesentlichen viereckige Gestalt haben und nebeneinander unter
Bildung von Zwischenräumen
zur Aufnahme der Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24a'' angeordnet sind. Dabei sind die
Polstege 25a, 25b vorzugsweise parallel zueinander
angeordnet. Die Magnetjochanordnung kann hier aus einstückigem Weicheisen
gebildet sein, aus dem die Polstege bzw. die Zwischenräume ausgeformt
sind. In ein derartiges einstückiges
Weicheisen-Formteil können
Unterbrechungen in Form von Schlitzen oder Langlöchern eingearbeitet sein, die
mit elektrisch isolierendem Material gefüllt sind. Es ist aber auch
möglich,
die Magnetjochanordnung als Formteil aus gesintertem Eisenpulver
herzustellen oder aus mehreren, ggf. gegeneinander isolierten Teilstücken zu
montieren und zum Beispiel zu verkleben.
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2 zeigt
die weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung 24c. Sie hat
eine weichmagnetische Ankerscheibe 24c, die um die Mittelachse
M herum angeordnet ist. Um die in der Ankerscheibe 24c induzierten
Wirbelströme
beim Betrieb des Brennstoff-Einspritzventils
möglichst
gering zu halten, ist die Ankerscheibe 24c mit radial orientierten Unterbrechungen 36 versehen.
Diese Unterbrechungen haben die Gestalt von zum Rand 30 der
Ankerscheibe 24c reichenden Schlitzen 36. Dadurch
entstehen radial orientierte Streifen 25, die im Zentrum der
Scheibe 24c miteinander verbunden sind.
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3 zeigt
die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung 24b im Querschnitt.
Um die in der Magnet-Jochanordnung 24b induzierten Wirbelströme beim
Betrieb des Brennstoff-Einspritzventils möglichst gering zu halten, ist
die Magnet-Jochanordnung 24b mit einer Vielzahl von radial
orientierten senkrechten Unterbrechungen 36 in Form von
Schlitzen versehen. Um das Brennstoff-Einspritzventil fluiddicht
zu gestalten, ist zwischen den Schlitzen 36 an der Außenwand
ein Materialsteg 38 vorgesehen, der für eine geschlossene Mantelfläche sorgt.
Alternativ dazu kann die geschlossene Mantelfläche auch an den radial inneren
Enden der Schlitze 36 angeordnet sein.
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Dies
hat außerdem
den Vorteil einer ggf. verbesserten Wärmeableitung aus dem Magnetjoch. Dabei
sind beide Schalen-Hälften 24b' und 24b'' der Magnet-Jochanordnung 24b mit
den Schlitzen 36 versehen.
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Aus
dem Vorstehenden wird deutlich, dass die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a und
die radial orientierten Streifen 25 der weichmagnetischen Ankerscheibe 24c im
Wesentlichen rechtwinkelig zueinander orientiert sein können. Es
versteht sich, dass dies entweder in der vorstehend beschriebenen Form
mit radial orientierten Streifen 25 der Anker-Anordnung 24b und
einer spiralförmigen
Elektromagnet-Spulenanordnung 24a bzw. Magnet-Jochanordnung 24b realisiert
werden kann, oder umgekehrt. Es ist aber auch möglich, mit konzentrischen Ankerteilen und
einer sternförmig
gestalteten Elektromagnet-Spulenanordnung die Betätigungseinrichtung 24 zu
realisieren.
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Die
Magnet-Ankeranordnung 24c ist eine kreisrunde eisenhaltige
Scheibe mit einer weiter unten im Detail beschriebenen Gestalt.
Die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a und die Magnet-Ankeranordnung 24c überlappen
sich in radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse (M). Wie in
der 1 gezeigt ist, hat die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a einen
geringeren Außendurchmesser
als die Ankerscheibe 24c, so dass der aus der Elektromagnet-Spulenanordnung 24a hervorgerufene
magnetische Fluss praktisch ohne nennenswerte Streu-Verluste in
die Ankerscheibe 24c eindringt. Damit wird ein besonders
effizienter Magnetkreis realisiert, der sehr geringe Ventil-Öffnungs-/Schließ-Zeiten
sowie hohe Haltekräfte
erlaubt.
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Die
Ankerscheibe 24c kann – unabhängig von
der Gestaltung des Magnetjoches bzw. der Magnet-Spulenanordnung – auch eine
geschlossene Kreisscheibe aus Weicheisen sein, sofern die oben beschriebene
Ausgestaltung des Magnetjoches bzw. der Magnet-Spulenanordnung sicherstellt,
dass die Streuverluste bzw. Wirbelstromverluste gering genug für den jeweiligen
Einsatzzweck sind.
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Wie
in 1 veranschaulicht, ist die Ankerscheibe 24c mit
der Betätigungsstange 22 starr
verbunden und in einem durch die Schalen-Hälften 24b' und 24b'' der Magnet-Jochanordnung 24b begrenzten
Ankerraum 34 längs
der Mittelachse M in dem Rohr 17 geführt längsbeweglich aufgenommen. Dabei
ist die Ankerscheibe 24c mit der Betätigungsstange 22 durch
eine zur Mittelachse M koaxial angeordnete Schraubenfeder 40 belastet,
so dass das am Ende der Betätigungsstange 22 befindliche
Ventilglied 20a in dem Ventilsitz 20b fluiddicht
sitzt, also in seine Geschlossen-Stellung ge drängt ist. Beim Bestromen einer
der Spulen (zum Beispiel 24a')
der Elektromagnet-Spulenanordnung 24a wird
in der Magnet-Jochanordnung 24b ein wirbelstromarmes Magnetfeld
induziert, das die Ankerscheibe 24c mit der Betätigungsstange 22 in
Richtung der jeweiligen Schalen-Hälfte 24b' zieht in der
sich die bestromte Spule befindet. Damit bewegt sich das Ventilglied 20a von
dem Ventilsitz 20b weg in seine Offen-Stellung. Beim Bestromen
der anderen Spule (zum Beispiel 24a'' der
Elektromagnet-Spulenanordnung 24a bewegt sich das Ventilglied 20a in
die jeweils andere Stellung zu dem Ventilsitz 20b hin in
seine Geschlossen-Stellung. Eine am von dem Ventilglied 20a abliegenden
Ende der Betätigungsstange 22 auf
diese wirkende Schraubenfeder 40 hält das Ventilglied 20a bei
unbestromter Elektromagnet-Spulenanordnung 24a in seiner
Geschlossen-Stellung.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, über die Betätigungsstange 22 mit
dem Ventilglied 20a mehrere (zwei oder mehr) Ankerscheiben 24c zu
koppeln, auf die jeweils von einer oder von beiden Seiten eine Spulen-Jochanordnung
wirkt. Außerdem
kann die Spulenanordnung 24a zu beiden Seiten der weichmagnetischen
Magnet-Ankeranordnung 24c jeweils mehrteilig ausgestaltet
sein. Dabei sind jeweils zwei oder mehr Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24a'' vorgesehen, die im Wesentlichen
bündig
mit den jeweiligen Stirnflächen 27a, 27b der
Schalen-Hälften 24b' und 24b'' abschließen. Diese Ausführungsform
kann bei gleichem Bauvolumen eine erhöhte Magnetfeld-Dichte und damit
auch eine gesteigerte Ventilglied-Haltekraft und Ventilglied-Betätigungsgeschwindigkeit
haben. Durch die einzelnen Spulen einer auf Seite (oberhalb bzw.
unterhalb) der jeweiligen Magnet-Ankeranordnung 24c fließt dabei
abwechselnd gegensinnig gerichteter Strom. Das Joch-Eisen zwischen
den einzelnen Spulen 24a einer Seite kann hier durch gegeneinander
isolierte Eisenbleche gebildet sein.
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Die
beiden Ausführungsformen
sind mit elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinrichtungen 24 gezeigt,
bei denen eine zentrale Betätigungsstange 22 von
einer scheibenförmigen
Magnet-Ankeranordnung 24c bewegt wird. Es ist auch möglich, anstelle der
zentralen Betätigungsstange 22 ein
Rohr vorzusehen, an dessen Stirnfläche der Magnet-Anker angeordnet
ist.
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Bei
der Ausführungsform
des Magnet-Joches bzw. der Magnetspulen gemäß 4 ist jeder einzelne
Polsteg von einer separaten Wicklung umgeben. Der besseren Übersicht
wegen sind in 4 nicht alle Polstege mit Elektromagnet-Spulenanordnungen
versehen dargestellt. Dabei sind alle Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a' und 24a'' entweder gegensinnig gewickelt
und gleichsinnig bestromt oder bei gleichsinniger Wicklung gegensinnig
bestromt um an gegenüberliegenden
Flanken 25a', 25a'' der Polstege 25a, 25b jeweils
gegensinnig gerichteten elektrischen Strom vorbeiführen.
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Alternativ
dazu ist es auch möglich,
die Elektromagnet-Spulenanordnung in der in 5 gezeigten
Konfiguration auszuführen,
bei der eine (oder mehrere) Wicklungen mäanderförmig in die Ausnehmungen 26a, 26b zwischen
die Polstege 25a, 25b der Magnet-Jochanordnung
eingelegt ist (sind). Auch hier wird an gegenüberliegenden Flanken 25a', 25a'' jedes der Polstege 25a, 25b jeweils
gegensinnig gerichteter elektrischer Strom vorbeigeführt. Ersichtlich haben
bei allen Ausführungsformen
die Polstege 25a, 25b (und auch die Ausnehmungen 26a, 26)
eine zur Mittellängsachse
M des Brennstoff-Einspritzventils im Wesentlichen asymmetrische
Gestalt, wobei zumindest eine Elektromagnet-Spulenanordnung 24a', 24a'' nicht-kreisringförmig gestaltete
Polstege zumindest teilweise so einschließt, dass an deren Flanken gegensinnig
gerichteter elektrischer Strom vorbeigeführt wird.
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Die
in den 6 und 7 gezeigte Ausführungsform
einer Elektromagnet-Spulenanordnung 24a wird mit der mit
ihr zusammenwirkenden weichmagnetischen Magnet-Jochanordnung 24b integriert hergestellt.
Dazu wird ein Weicheisen enthaltendes, lang gestrecktes Jochblech 50 beidseitig
mit einem Leiterstreifen 52 umgeben, indem dieser um eine – im späteren, fertigen
Zustand innen liegende – Längskante 50' des Jochblechs 50 umgeknickt
wird. Neben dem Leiterstreifen 52 wird ein Weicheisen enthaltendes
Blechband 54 angeordnet, das genauso dick ist wie der Leiterstreifen 52 und
ebenfalls um die – im
fertigen Zustand innen liegende – Längskante 50' des Jochblechs 50 umgeknickt
wird. Das neben dem Leiterstreifen 52 liegende Blechband 54 dient
dazu, zusammen mit dem Abschnitt des Jochbleches 50, an
dem es flächig
anliegt, – im
fertigen Zustand – den
Rücken
des Magnetjoches zu bilden. Der Leiterstreifen 52 überragt
die – im
fertigen Zustand außen
liegende – seitliche
Längskante 50'' des Jochblechs 50 an
beiden Enden zur elektrischen Kontaktierung. Anschließend wird
eine zweite Lage eines ein Weicheisen enthaltenden, lang gezogenen Jochbleches 56 dagegen
gelegt, so dass ein Schichtaufbau bestehend aus dem erstem Jochblech 50,
den Leiterstreifen 52 und dem Blechband 54, sowie
dem zweiten Jochblech 56 entsteht. Dieser Schichtaufbau
wird anschließend
in der in 6 gezeigten Weise spiralförmig zusammengerollt,
um das aus einer Spule und einem Joch bestehende Gesamtgebilde zu
erhalten. Nach dem spiralförmigen Zusammenrollen
liegen die ersten und zweiten Jochbleche 50, 56 dicht
aneinander an und das Gesamtgebilde ist ein zylindrischer Wickelkörper. Es
versteht sich, dass der Leiterstreifen 52 gegen die Weicheisen-Teile 50, 54, 56 elektrisch
isoliert ist.
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Der
in 1 gezeigte, zur Mittellängsachse M koaxiale Luftspalt
zwischen der Magnet-Jochanordnung 24b und der Magnet-Ankeranordnung 24c in
der Ruhestellung der Betätigungseinrichtung 24 gebildete
Luftspalt ist etwa 10 mal größer als
das Rastermaß der
Polstege. Dabei ist das Rastermaß bei dieser Ausführungsform
die Querabmessung der Polstege. Bei der Ausführungsform der Magnet-Jochanordnung 24b nach
den 6, 7 ist das Rastermaß die Dicke
des Jochbleches 40. Es sind auch andere Geometrien der
Polstege möglich. Bestimmend
für das
Rastermaß sind
die kleinsten Strukturen der Polstege, also deren Längsabmessungen,
Querabmessungen, Dicke, etc. welche zu einer feinteiligen Gestalt
der auf den Magnet-Anker wirkenden Pole des Magnetjoches führen. Dieses kleine
Rastermaß führt zu hoher
magnetischer Flussdichte und damit zu hohen Anzugs- bzw. Haltekräften der
Ventilanordnung bzw. auch zu einer niedrigen Schaltzeit, da die
elektrischen und magnetischen Verluste bzw. die induzierten Gegenkräfte sehr
gering sind.
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In 8 ist
eine weitere Alternative für
eine Ausgestaltung der Ankeranordnung gezeigt. Dabei ist die Ankerscheibe 24c mehrlagig
aufgebaut. Zwischen zwei relativ dünnen – und damit wirbelstromarmen – Weicheisenlagen 24c' ist zur Erhöhung der mechanischen
Stabilität
eine Keramiklage 24c'' angeordnet
und a der Ventilstange 22 befestigt. Es versteht sich,
dass die beiden Weicheisenlagen 24c' entweder vollständige Ankerscheiben
oder in der oben beschriebenen Art ausgenommene Scheiben sein können. Auch
können
mehrere derartige Ankeranordnungen entlang der Ventilstange 22 verteilt
angeordnet sein.
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9 zeigt
Teilansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnet-Jochanordnung 24b,
bei der jeweils zwei im Wesentlichen halbkreis-scheibenförmige Teiljoche 125a zu
einer Jochscheibe 125 der Magnet-Jochanordnung 24b zusammengefügt sind.
Im Zentrum jeder aus zwei halbkreis-scheibenförmige Teiljochen 125a zusammengesetzten
Jochscheibe 125 ist ein halbkreiszylindrische Aussparung 125' (siehe 10),
die eine Lagerbuchse 126 für die Ventilstange 22 aufnimmt.
Damit ist jede Jochscheibe aus wenigstens zwei Weicheisen enthaltenden
Teiljochen zusammengesetzt, die eine die Magnet-Ankeranordnung tragende
Betätigungsstange
umgeben. Die jeweiligen Teiljoche einer Jochscheibe werden miteinander
verklebt.
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Jede
Jochscheibe 125 der Magnet-Jochanordnung – außer den
Jochscheiben an den beiden Enden des Jochscheibenstapels in 9 – hat an
ihren beiden Stirnseiten 128, 130 jeweils einen
Polsteg 25a, 25b, der mit der Elektromagnet-Spulenanordnung 24a', 24a'' zusammen auf die Magnet-Ankeranordnung 24c wirkt.
Die Magnet-Ankeranordnung 24c ist
dabei durch eine entsprechende Anzahl von an der Ventil-Betätigungsstange 22 angeschweißte Weicheisenscheiben
gebildet, die mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen sind, durch
die Brennkraftstoff strömen
kann, wenn sich die Magnet-Ankeranordnung 24c zwischen
ihren Endstellungen bewegt.
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Jedes
Teiljoch 125a hat an im Bereich seiner äußeren Mantelfläche einen
Abstandshalter 130 angeformt, der die Abmessung X des Hohlraumes 28 zwischen
den beiden zwei Jochscheiben 125 mitbestimmt. Weiterhin
sind im Bereich der äußeren Mantelfläche der
Jochscheibe 125 elektrische Verbindungsstücke 132 für die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a', 24a'' angeordnet. Damit sind jeweils derselben
Seite der Magnet-Ankeranordnungen 24c zugewandte Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24a'' für eine gleichphasige elektrische
Ansteuerung in Reihen- oder Parallelschaltung verbunden.
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Die
an der Betätigungsstange 22 angeordneten
Magnet-Ankeranordnungen 24c bilden somit eine Unterbaugruppe,
die mit den beiden aus gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teiljochen
gebildeten weiteren Unterbaugruppen zusammenzusetzen ist.
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Ein
druckfestes Gehäuse
umgibt die Betätigungseinrichtung 24 und
die Ventilanordnung 20, aus dem elektrische Anschlüsse von
den elektrischen Verbindungsstücken 132 für die Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24a'' mittels Glasdurchführungen
nach außen
herausgeführt
sind.
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Die
Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24a'' sind
als Kupfer enthaltende Formteile gebildet, die mittels Aluminiumoxidbeschichtung
oder dergl. elektrisch isoliert sind. Diese Formteile werden um
die Polstege 25a, 25b herum montiert und nach dem
Zusammenfügen
der aus einzelnen gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teiljochen
gebildeten Unterbaugruppe mit den elektrischen Anschlüssen verbunden.
Schließlich
werden die Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24a'' in den Ausnehmungen der Teiljoche
vergossen.