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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil zur
Steuerung einer Kraftstoffmenge, die einer Brennkraftmaschine zugeführt
wird.
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2. Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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In
einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Typs mit gemeinsamer Kraftstoffleitung
bzw. eines Common-Rail-Typs zur Zufuhr von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine,
wie beispielsweise einer Dieselkraftmaschine, wird ein Hochdruckkraftstoff
in einer gemeinsamen Kraftstoffleitung bzw. einem Common-Rail gespeichert,
und der in dem Common-Rail gespeicherte Hochdruckkraftstoff wird
jedem Zylinder der Kraftmaschine über eine Einspritzvorrichtung zugeführt.
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In
dem Common-Rail muss immer Kraftstoff mit einem hohen Druck, der
einem Einspritzdruck entspricht, gespeichert sein. Der Kraftstoff
wird von einer Niedrigdruckpumpe zu einer Hochdruckpumpe zugeführt,
und der Kraftstoff, der durch die Hochdruckpumpe auf einen hohen
Druck gebracht wird, wird dem Common-Rail zugeführt.
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Wie
es beispielsweise in der
JP-A-2002-106740 beschrieben
ist, wird eine Querschnittsfläche eines Kraftstoffdurchgangs
von der Niedrigdruckpumpe zu der Hochdruckpumpe durch ein elektromagnetisches
Ventil gesteuert. Durch die Steuerung der Querschnittsfläche
des Kraftstoffdurchgangs werden eine Kraftstoffmenge, die der Hochdruckpumpe
zugeführt wird, und eine Kraftstoffmenge, die von der Hochdruckpumpe
ausgegeben wird, gesteuert. Ein relevanter Abschnitt des elektromagnetischen
Ventils ist in einer hier beigefügten
4 gezeigt.
Das elektromagnetische Ventil umfasst einen zylindrischen Ventilkörper
100 und
ein bewegliches Element
110, das sich in einer Innenbohrung
des zylindrischen Ventilkörpers
100 hin- und herbewegt.
Das bewegliche Element
110 weist ein Ventilelement
111,
das sich gleitfähig in der Innenbohrung des zylindrischen
Ventilkörpers
100 bewegt, und einen Anker bzw.
Läufer
112 auf, der sich in der Innenbohrung ohne
Kontakt damit bewegt. Das Ventilelement
111 und der Anker
112 sind
miteinander verbunden. Entsprechend der Bewegung des Ventilelements
111 in
der axialen Richtung wird eine Querschnittsfläche eines
Kraftstoffdurchgangs gesteuert.
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In
dem herkömmlichen elektromagnetischen Ventil gibt es jedoch
eine derartige Schwierigkeit, dass sich das bewegliche Element 110 bezüglich
der axialen Richtung aufgrund einer magnetischen Seitenkraft neigt,
die an den Anker 112 ungleichmäßig angelegt
ist. Die Neigung bzw. Schiefstellung des beweglichen Elements vergrößert
einen Gleitwiderstand zwischen dem beweglichen Element 110 und dem
Ventilkörper 110. Ein Punkt „a", der
in 4 gezeigt ist, ist ein Punkt, bei dem eine magnetische
Anziehungskraft erzeugt wird, und ein Punkt „b" ist ein Drehpunkt
des beweglichen Elements 110, wenn es sich bezüglich
der axialen Richtung aufgrund der magnetischen Seitenkraft neigt.
Wenn die magnetische Seitenkraft an den Anker 112 angelegt
ist, wird ein Abstand bei dem Punkt „a" zwischen dem Anker 112 und
der Innenbohrung des Ventilkörpers 100 bei einem
Punkt des Außenumfangs des Ankers größer als
bei einem zugehörigen entgegengesetzten Punkt. Anders ausgedrückt
neigt sich das bewegliche Element 110 bezüglich
der axialen Richtung. Die Ungleichmäßigkeit des
Abstands macht die magnetische Seitenkraft größer.
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Eine
Größe der Ungleichmäßigkeit
des Abstands ΔG (das heißt eine Differenz zwischen
dem größten Abstand und dem kleinsten Abstand)
bei dem Punkt „a" ist durch die Gleichung: ΔG
= C × L2/L1 ausgedrückt, wobei C ein Gleitspiel
zwischen dem Ventilkörper 100 und dem Ventilelement 111 ist, L1
eine Länge der Gleitoberfläche des Ventilelements 111 ist,
und L2 eine Länge von einem vorderen Ende der Gleitoberfläche
des Ventilelements 111 zu einem hinteren Ende des Ankers 112 ist.
Das heißt, dass die Ungleichmäßigkeit
des Abstands ΔG größer als das Gleitspiel
C ist.
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KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend genannten
Schwierigkeit gemacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes elektromagnetisches Ventil zur Steuerung
einer Kraftstoffmenge, die einer Brennkraftmaschine zuzuführen
ist, bereitzustellen, bei dem die Neigung bzw. Schiefstellung des
beweglichen Elements aufgrund einer magnetischen Seitenkraft unterdrückt
wird und hierdurch der Gleitwiderstand zwischen dem Ventilkörper
und dem beweglichen Element verringert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches Ventil gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen
Patentansprüchen angegeben.
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Ein
elektromagnetisches Ventil gemäß einer Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung steuert eine Kraftstoffmenge, die einer
Brennkraftmaschine zugeführt wird. Das elektromagnetische
Ventil kann in einem Kraftstoffeinspritzsystem des Common-Rail-Typs
verwendet werden. Das elektromagnetische Ventil umfasst einen zylindrischen
Ventilkörper mit einer Innenbohrung, ein bewegliches Element,
das in der Innenbohrung des zylindrischen Ventilkörpers
gleitfähig gehalten ist, und eine elektromagnetische Spule
zur Erzeugung eines Magnetfeldes.
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Das
bewegliche Element besteht aus einem Ventilelement zur Steuerung
einer Größe eines Kraftstoffdurchgangs in dem
elektromagnetischen Ventil, einem Anker zur Bildung eines Magnetweges
des magnetischen Feldes, das durch die elektromagnetische Spule
erzeugt wird, und einem Anschlag, der bei einem axialen Ende des
beweglichen Elements angeordnet ist. Diese Bauelemente, die das
bewegliche Element bilden, sind in einem Einheitskörper
verbunden. Das Ventilelement ist in der Innenbohrung des Ventilkörpers
angeordnet, um einen gleitfähigen Kontakt damit herzustellen.
Der Anschlag ist ebenso in der Innenbohrung angeordnet, um die Innenbohrung
gleitfähig zu kontaktieren. Der Anker ist zwischen dem
Ventilelement und dem Anschlag positioniert und steht nicht in Kontakt
mit der Innenbohrung. Anders ausgedrückt wird das bewegliche
Element in der Innenbohrung bei beiden zugehörigen axialen Enden
gehalten, während der Anker, der in dem mittleren Abschnitt
positioniert ist, die Innenbohrung nicht kontaktiert.
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Wenn
die elektromagnetische Spule mit Strom versorgt wird, bewegt sich
das bewegliche Element in der axialen Richtung, wobei hierdurch
die Größe des Kraftstoffdurchgangs entsprechend
einer Strommenge, die der elektromagnetischen Spule zugeführt
wird, verändert wird. Die Strommenge wird durch eine bordeigene
elektromagnetische Steuerungseinheit gesteuert. Da das bewegliche
Element in der Innenbohrung des zylindrischen Ventilkörpers bei
beiden Enden gleitfähig gehalten ist, wird eine Neigung
bzw. Schiefstellung bezüglich der axialen Richtung aufgrund
einer magnetischen Seitenkraft, mit der der Anker beaufschlagt wird,
in ausreichender Weise unterdrückt. Dementsprechend wird
eine Vergrößerung des Gleitwiderstands zwischen
der Innenbohrung des zylindrischen Ventilkörpers und dem
beweglichen Element unterdrückt.
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Das
bewegliche Element kann durch eine Feder zu einer zugehörigen
Ursprungsposition vorgespannt sein. Der Anker kann mit einem Abschnitt mit
kleinem Durchmesser gekoppelt sein, der bei dem Ventilelement ausgebildet
ist. Das Ventilelement und der Anschlag, die die Innenbohrung gleitfähig kontaktieren,
können aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt
sein, während der Anker aus einem magnetischen Material
hergestellt ist. Auf diese Art und Weise wird eine Anziehung von
Fremdpartikeln durch die magnetische Kraft zu dem Ventilelement
und dem Anschlag vermieden. Ein Bauelement, das durch die Vorspannkraft
der Feder gedrückt wird, kann aus einem gehärteten
Material hergestellt sein, um eine Abnutzung zu vermeiden.
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Alternativ
hierzu können das Ventilelement und der Anker aus einem
magnetischen Material als ein einzelner Körper hergestellt
sein, während der Anschlag aus einem nichtmagnetischen
Material hergestellt ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Neigung bzw. Schiefstellung des
beweglichen Elements bezüglich der axialen Richtung unterdrückt, wobei
hierdurch eine Vergrößerung des Gleitwiderstands
aufgrund der Neigung vermieden wird. Weitere Aufgaben und Merkmale
der vorliegenden Erfindung werden aus einem besseren Verständnis
der bevorzugten Ausführungsbeispiele, die nachstehend unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben sind,
besser ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild, das ein Kraftstoffeinspritzsystem
des Common-Rail-Typs für eine Brennkraftmaschine zeigt,
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisches Ventil zur
Steuerung einer Kraftstoffmenge gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht, die eine modifizierte Form des in 2 gezeigten
elektromagnetischen Ventils zeigt, und
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht, die einen relevanten Abschnitt eines herkömmlichen
elektromagnetischen Ventils zeigt, das in der
JP-A-2002-106740 offenbart
ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem
des Common-Rail-Typs eine Aufspeichervorrichtung 1 (eine
gemeinsame Kraftstoffleitung bzw. einen Common-Rail) zur Speicherung
eines unter Druck gesetzten Kraftstoffs darin. Mehrere Einspritzvorrichtungen 2 (eine
Einspritzvorrichtung für jeden Zylinder, wobei hier aber
lediglich eine Einspritzvorrichtung gezeigt ist) sind mit der Aufspeichervorrichtung 1 verbunden. Die
Einspritzvorrichtung 2 spritzt einen Hochdruckkraftstoff
in einen Zylinder einer Dieselkraftmaschine unter der Steuerung
einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 3 ein.
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Der
in der Aufspeichervorrichtung 1 gespeicherte Hochdruckkraftstoff
wird von einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung P durch einen Hochdruckkraftstoffdurchgang 4 zugeführt.
Die Kraftstoffzufuhrvorrichtung P umfasst eine Hochdruckpumpe zur
Zufuhr eines Hochdruckkraftstoffs zu der Aufspeichervorrichtung 1,
eine Niedrigdruckpumpe zur Zufuhr eines Kraftstoffs zu der Hochdruckpumpe
von einem Kraftstofftank 5 über einen Filter 6,
und ein elektromagnetisches Ventil zur Steuerung einer Kraftstoffmenge, die
von der Niedrigdruckpumpe zu der Hochdruckpumpe zugeführt
wird. Eine Menge des von der Hochdruckpumpe ausgegebenen Hochdruckkraftstoffs
wird gesteuert, indem eine der Hochdruckpumpe zugeführte
Kraftstoffmenge gesteuert wird. Das elektromagnetische Ventil ist
nachstehend ausführlich beschrieben.
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Ein
Rückführungsdurchgang 7 zum Rückführen
von Kraftstoff, der von den Einspritzvorrichtungen 2 ausgetreten
ist, zu dem Kraftstofftank 5 ist mit jeder Einspritzvorrichtung 2 verbunden.
Ein anderer Rückführungsdurchgang 8 zum
Rückführen von Kraftstoff, der von der Kraftstoffzufuhrvorrichtung
P ausgetreten ist, ist mit der Kraftstoffzufuhrvorrichtung P verbunden.
Die ECU 3 ist aus einem Mikrocomputer, der eine CPU, ein
ROM, ein RAM und andere Bauelemente umfasst, aufgebaut und steuert
den gesamten Betrieb der Kraftmaschine einschließlich des
elektromagnetischen Ventils entsprechend Steuerungsprogrammen, die
darin gespeichert sind. Der ECU 3 werden Signale von verschiedenen
bordeigenen Sensoren S zugeführt, die einen bei der Aufspeichervorrichtung 1 angebrachten
Kraftstoffdrucksensor 9 umfassen. Die ECU 3 berechnet
eine optimale Einspritzzeitsteuerung und eine optimale Einspritzmenge
entsprechend den Bedingungen bzw. Zuständen der Kraftmaschine
und des Fahrzeugs. Die ECU 3 berechnet ebenso eine Sollkraftstoffmenge,
die von der Kraftstoffzufuhrvorrichtung P zugeführt wird,
und steuert einen Kraftstoffdruck in der Aufspeichervorrichtung 1,
indem das elektromagnetische Ventil in der Kraftstoffzufuhrvorrichtung
P gesteuert wird, und eine Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffzufuhrvorrichtung
P ausgegeben wird.
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Nachstehend
ist unter Bezugnahme auf 2 das elektromagnetische Ventil 10 zur
Steuerung einer Kraftstoffmenge beschrieben, die von der Niedrigdruckpumpe
zu der Hochdruckpumpe zugeführt wird, die in der in 1 gezeigten
Kraftstoffzufuhrvorrichtung P verwendet werden. Eine vordere Seite
und eine hintere Seite sind in 2 lediglich zum
Zwecke der Beschreibung gezeigt. Das elektromagnetische Ventil 10 umfasst
einen zylindrischen Ventilkörper 100 mit einem
geschlossenen Ende bei der zugehörigen hinteren Seite und
ein bewegliches Element 110, das gleitfähig in
einer Innenbohrung des zylindrischen Ventilkörper 100 angeordnet
ist.
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Der
zylindrische Ventilkörper 100 ist aus einem vorderen
Abschnitt 101 in einer zylindrischen Form, einem hinteren
Abschnitt 102 mit einem geschlossenen Ende und einem Zwischenabschnitt 103 mit
einer dünnen zylindrischen Wand zusammengesetzt, die den
vorderen Abschnitt 101 und den hinteren Abschnitt 102 verbindet.
Der zylindrische Ventilkörper 100 ist aus einem
weichmagnetischen Material, wie beispielsweise Ferritedelstahl,
hergestellt, so dass er als ein Stator eines Magnetkreises fungiert. Eine
Oberflächenhärte der Innenbohrung des vorderen
Abschnitts 101 wird verbessert, indem eine harte Schicht,
wie beispielsweise eine durch einen Überzug mit Nickel-Phosphor
hergestellte Schicht, ausgebildet wird.
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Der
vordere Abschnitt 101 umfasst eine Einlassöffnung 104 zum
Einbringen von Kraftstoff, der von der Niedrigdruckpumpe gesendet
wird, und eine Auslassnut 105 zum Zuführen von
Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe. Die Auslassnut 105 ist
auf der zylindrischen Wand des vorderen Abschnitts 101 in
einer Ringform ausgebildet und mit einem Innenraum des Ventilkörpers 100 über
einen radialen Durchgang 106 verbunden, der in der zylindrischen
Wand in der radialen Richtung ausgebildet ist.
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Eine
elektromagnetische Spule 120 ist außerhalb des
Zwischenabschnitts 103 und des hinteren Abschnitts 102 des
zylindrischen Ventilkörpers 100 angeordnet. Bei
einer Stromversorgung der elektromagnetischen Spule 120 bewegt
sich der bewegliche Körper 110, der gleitfähig
in dem zylindrischen Ventilkörper 100 angeordnet
ist, zu der hinteren Seite. Eine Vorspannfeder 130, die
das bewegliche Element 110 zu der vorderen Seite vorspannt,
ist zwischen dem beweglichen Element 110 und dem hinteren
Abschnitt 102 des zylindrischen Ventilelements 100 angeordnet.
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Das
bewegliche Element 110 ist aus einem Ventilelement 111,
das gleitfähig in der Innenbohrung des Ventilkörpers 100 angeordnet
ist, einem Anker 112, der in dem Ventilkörper
angeordnet ist, um die zugehörige Innenbohrung nicht zu
kontaktieren, und einem Anschlag 113 aufgebaut, der gleitfähig
in der Innenbohrung des Ventilkörpers 100 angeordnet
ist. Diese drei Bauelemente, die den beweglichen Körper 110 bilden,
sind miteinander verbunden, wobei sie einen Einheitskörper
bilden. Das Ventilelement 111 weist einen Abschnitt 111a mit
großem Durchmesser, der gleitfähig die Innenbohrung
des Ventilkörpers 100 kontaktiert, und einen Abschnitt 111b mit
kleinem Durchmesser auf, der einen Durchmesser aufweist, der kleiner
als der des Abschnitts 111a mit großem Durchmesser
ist. Das Ventilelement 111 ist aus einem nichtmagnetischen
Material, wie beispielsweise Austenitedelstahl, hergestellt.
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Eine äußere
Nut 111c in einer Ringform, die mit dem radialen Durchgang 106 des
Ventilkörpers 100 verbindbar ist, ist auf dem
Abschnitt 111a mit großem Durchmesser ausgebildet.
Ein Loch 111d, das die äußere Nut 111c und
einen Innenraum des Abschnitts 111a mit großem
Durchmesser verbindet, ist ebenso in dem Abschnitt 111a mit
großem Durchmesser ausgebildet. Der Innenraum des Abschnitts 111a mit
großem Durchmesser ist immer zu der Einlassöffnung 104 offen.
Eine Fläche des radialen Durchgangs 106, der mit
der äußeren Nut 111c in Verbindung steht, ändert
sich entsprechend einer Bewegung des beweglichen Elements 110 in
der axialen Richtung. Ein Anschlagring 109 ist mit einem
vorderen Ende des Ventilkörpers 100 verbunden,
wobei das bewegliche Element 110 gegen den Anschlagring 109 durch
die Vorspannfeder 130 gedrückt wird. In 2 ist
eine Anfangsposition des beweglichen Elements 110 gezeigt,
wenn die elektromagnetische Spule 120 nicht mit Strom versorgt
ist. Bei dieser Position ist die Fläche des radialen Durchgangs 106, der
mit der äußeren Nut 111c in Verbindung
steht, maximal.
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Der
Anker ist aus einem weichmagnetischen Material, wie beispielsweise
reinem Eisen, hergestellt, und außerhalb des Abschnitts 111b mit
kleinem Durchmesser des Ventilelements 111 angeordnet. Ein
zylindrischer Endabschnitt 112a ist bei einem vorderen
Ende des Ankers ausgebildet, das entfernt und entgegengesetzt zu
dem hinteren Ende ist, bei dem die magnetische Anziehungskraft erzeugt
wird. Der zylindrische Endabschnitt 112a ist mit dem Abschnitt 111b mit
kleinem Durchmesser kraftgekoppelt (pressgepasst), wobei somit der
Anker 112 mit dem Ventilelement 111 verbunden
ist.
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Der
Anschlag 113 ist aus einem nichtmagnetischen Material,
wie beispielsweise Austenitedelstahl, hergestellt und bei dem hinteren
Ende des Abschnitts 111b mit kleinem Durchmesser des Ventilelements 111 angeordnet.
Der Anschlag 113 ist mit dem Abschnitt 111b mit
kleinem Durchmesser verbunden, indem der Abschnitt 111b mit
kleinem Durchmesser erzwungen in eine Innenbohrung des Anschlags 113 eingefügt
wird. Ein Außendurchmesser des Anschlags 113 ist
gleich groß zu dem des Abschnitts 111a mit großem
Durchmesser des Ventilelements 111. Der Außendurchmesser
des Anschlags 113 kontaktiert gleitfähig die Innenbohrung
des zylindrischen Ventilkörpers 100. Ein Außendurchmesser des
Ankers 112 ist kleiner als die Außendurchmesser des
Abschnitts 111a mit großem Durchmesser und des
Anschlags 113, wobei er die Innenbohrung des zylindrischen
Ventilkörpers 100 nicht kontaktiert. Ein vorderes
Ende der Feder 130 stößt an das hintere Ende
des Abschnitts 111b mit kleinem Durchmesser an, wobei ein
zugehöriges hinteres Ende an den hinteren Abschnitt 102 des
zylindrischen Ventilkörpers 100 anstößt.
Es ist ebenso möglich, den Anschlag 113 derart
auszuführen, dass das vordere Ende der Feder 130 an
ein hinteres Ende des Anschlags 113 anstößt.
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Das
vorstehend beschriebene elektromagnetische Ventil 10 arbeitet
in der nachstehend beschriebenen Art und Weise. Das bewegliche Element 110 bewegt
sich zu der hinteren Seite, wenn die elektromagnetische Spule 120 mit
Strom versorgt wird. Positionen des beweglichen Elements 110 in
dem Ventilkörper ändern sich kontinuierlich entsprechend einer
Größe eines elektrischen Stroms, der der elektromagnetischen
Spule 120 zugeführt wird. Eine Fläche
des radialen Durchgangs 106 des Ventilkörpers 100,
der mit der äußeren Nut 111c des beweglichen Elements 110 in
Verbindung steht, ändert sich entsprechend axialer Positionen
des beweglichen Elements 110. Genauer gesagt wird ein Kraftstoffdurchgang,
der die Niedrigdruckpumpe und die Hochdruckpumpe verbindet, entsprechend
einer Vergrößerung des der elektromagnetischen
Spule 120 zugeführten Stroms kleiner, und umgekehrt.
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Vorteile,
die durch das vorstehend beschriebene elektromagnetische Ventil 10 erreicht
werden, sind nachstehend zusammengefasst. Die Abschnitte des beweglichen
Elements 110, die die Innenbohrung des Ventilkörpers 100 gleitfähig
kontaktieren (das heißt der Abschnitt 111a mit
großem Durchmesser des Ventilelements 111 und
der Anschlag 113) sind bei beiden axialen Enden des beweglichen
Elements 110 positioniert. Folglich neigt sich das bewegliche
Element 110 nicht in Bezug auf die axiale Richtung, wenn
eine magnetische Seitenkraft an den Anker 112 angelegt
wird (oder eine Größe der Neigung bzw. Schiefstellung
ist sehr klein). Die Abweichung des Abstands ΔG bei dem
hinteren Ende des Ankers 112 aufgrund der magnetischen
Seitenkraft wird unterdrückt, um das Gleitspiel C zwischen
dem Ventilkörper 100 und dem beweglichen Element 110 nicht zu überschreiten.
Somit wird eine Vergrößerung des Gleitwiderstands
zwischen dem Ventilkörper 100 und dem beweglichen
Element 110 aufgrund der magnetischen Seitenkraft in ausreichender
Weise unterdrückt.
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Da
das Ventilelement 111 und der Anschlag 113, die
gleitfähig die Innenbohrung des Ventilkörpers 100 kontaktieren,
aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt sind, wird eine
Anziehung von magnetischen Fremdpartikeln zu den Gleitabschnitten
vermieden, wodurch eine glatte Bewegung des beweglichen Elements 110 verwirklicht
wird. Da der Anschlag 113 direkt mit dem Ventilelement 111 verbunden
ist, ohne irgendein anderes Element dazwischen zu bringen, kann
der Anschlag 113 mit dem Ventilelement 111 mit
einer hohen koaxialen Beziehung verbunden werden. Da der Anker 112 mit
dem Ventilelement 111 bei einer Position erzwungen verbunden
ist, die entfernt zu dem Punkt (dem hinteren Ende des Ankers) ist,
bei dem die magnetische Anziehungskraft erzeugt wird, wird bei dem
hinteren Ende des Ankers 112 keine Restbelastung erzeugt. Somit
wird die magnetische Eigenschaft durch die erzwungene Verbindung
des Ankers 112 mit dem Ventilelement 111 nicht
negativ beeinflusst.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern kann in verschiedenerlei
Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann, wie es in 3 gezeigt
ist, das Ventilelement 111 aus dem gleichen magnetischen
Material wie der Anker 112 hergestellt sein, wobei lediglich
der Anschlag 113 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt
sein kann. Der Anker 112 ist angeordnet, um die Innenbohrung des
Ventilkörpers 100 nicht zu kontaktieren, und der Anschlag 113 ist
angeordnet, um die Innenbohrung des Ventilkörpers 100 gleitfähig
zu kontaktieren. Indem das bewegliche Element 110 in dieser
Art und Weise ausgeführt ist, können die Herstellungskosten verringert
werden, wobei Vorteile, die ähnlich zu denen des vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiels sind, erreicht werden.
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Es
ist ebenso möglich, die Teile (das Ventilelement 111 oder
den Anschlag 113), an die das vordere Ende der Vorspannfeder 130 anstößt,
aus einem nichtmagnetischen Material, wie beispielsweise Austenitedelstahl,
der unter einer Kaltbearbeitung bearbeitet wird, oder einem Eisentypmaterial,
das durch Abschrecken bearbeitet wird (wie beispielsweise martensitischer
Edelstahl oder Chrommolybdänstahl), herzustellen. In dieser
Art und Weise wird eine Abnutzung der Teile, an die die Vorspannfeder 130 anstößt,
unterdrückt. Eine gehärtete dünne Schicht kann
auf der Oberfläche des Ventilelements 111 und des
Anschlags 113 ausgebildet sein, um den Abnutzungswiderstand
zu vergrößern und eine daran angebrachte Abnutzungskraft
zu verkleinern. Die gehärtete dünne Schicht kann
durch eine Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise einen
NiP-Überzug oder DLC, oder durch eine Wärmebehandlung,
wie beispielsweise Weichnitrieren, ausgebildet werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf das vorstehend beschriebene
bevorzugte Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben ist,
ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass dabei Änderungen
in der Form und in Einzelheiten ausgeführt werden können,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten
Patentansprüchen definiert ist.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, wird ein elektromagnetisches Ventil
(10) gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Steuerung eines Kraftstoffdrucks und einer in einem Common-Rail
(1) eines Kraftstoffeinspritzsystems gespeicherten Kraftstoffmenge
verwendet. Das elektromagnetische Ventil umfasst einen zylindrischen
Ventilkörper (100) mit einer Innenbohrung, ein
bewegliches Element (110), das gleitfähig in der
Innenbohrung angeordnet ist, und eine elektromagnetische Spule (120)
zur Erzeugung eines Magnetfeldes. Das bewegliche Element bewegt
sich in die axiale Richtung in der Innenbohrung bei einer Stromversorgung
des elektromagnetischen Ventils (120), wobei eine Größe
eines Kraftstoffdurchgangs entsprechend einer Größe
eines elektrischen Stroms, der der elektromagnetischen Spule zugeführt
wird, gesteuert wird. Das bewegliche Element (110) wird
in der Innenbohrung bei beiden axialen Enden gleitfähig
gehalten, während ein Anker (112) zwischen beiden
Enden angeordnet ist, um die Innenbohrung nicht zu kontaktieren.
Da das bewegliche Element (110) bei beiden axialen Enden
gehalten wird, wird eine Neigung bezüglich der axialen
Richtung aufgrund einer magnetischen Seitenkraft unterdrückt,
wobei hierdurch eine Vergrößerung des Gleitwiderstands
vermieden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A [0004, 0018]