DE112004001002T5

DE112004001002T5 - Modulare Kraftstoffeinspritzung mit Dipol-Magnetkreis

Info

Publication number: DE112004001002T5
Application number: DE112004001002T
Authority: DE
Inventors: Harry R. Brooks; Michael P. Dallmeyer
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2006-04-06
Also published as: US7086606B2; US20050006492A1; JP2007500822A; WO2005001279A1

Abstract

Ein modularer Kraftstoffeinspritzer, umfassend:
– eine Leistungsbaugruppe, umfassend:
o ein Gehäuse, das eine elektromagnetische Spule umgibt
o und einen Überzug, der die Spule und das Gehäuse umgibt; und
– eine Ventilgruppe umfassend:
o ein erstes Statorglied, das eine sich entlang einer Längsachse verlaufende Fluidpassage definiert,
o ein zweites Statorglied,
o eine nicht-magnetische Hülle, die zwischen dem ersten und dem zweiten Statorglied angeordnet ist;
o wobei der Ventilkörper an das zweite Statorglied gekoppelt ist und eine Befestigung umfasst, die den Ventilkörper an dem Spulengehäuse hält; und wobei
o der Läufer in dem Ventilkörper angeordnet ist und an ein Schliesselement gekoppelt ist, um sich mit Bezug zu dem ersten und dem zweiten Statorglied zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegen zu können, wobei in der ersten Position das Schliesselement an dem Sitz anliegt und in der zweiten Position von dem Sitz...

Description

Querbeziehungen zu korrespondierenden Anmeldungen
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der früher eingereichten provisorischen US Patentanmeldung Nr. 60/477,484, die am 10. Juni 2003 eingereicht wurde und den Titel „Modular Injector with Di-Pole Magnetic Circuit" hat und die Erfindung Michael P. Dallmeyer und Harry R. Brooks aufweist. Diese provisorische Patentanmeldung ist hiermit durch Referenzierung in ihrer Gesamtheit in diese Anmeldung einbezogen.
Hintergrund der Erfindung
Ein bekanntes elektromagnetisches Stellglied für einen elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzer umfasst einen Stator, einen Läufer, einen aus magnetischem Material geformten Ventilkörper und eine elektromagnetische Spule. Die elektromagnetische Spule kann angesteuert werden, um einen magnetischen Fluss in dem magnetischen Kreis zu erzeugen. Der magnetische Kreis umfasst den Stator, den Läufer und den Ventilkörper. Der magnetische Fluss fliesst durch einen Luftspalt, der durch den Stator und den Läufer gebildet wird, und erzeugt eine magnetische Kraft, die den Läufer zum Stator zieht. Der Luftspalt ist der Arbeitsluftspalt, weil der durch den Luftspalt fliessende magnetische Fluss verwertbare Arbeit erzeugt. Der Läufer ist in dem Ventilkörper angeordnet und wird durch die inneren Oberflächen des Ventilkörpers bei der Bewegung zum Stator und von dem Stator weg geführt. Der Läufer und die inneren Oberflächen des Ventilkörpers definieren mit ihren radial gegenüberliegenden Anordnung einen nicht-arbeitenden Luftspalt (auch parasitärer Luftspalt genannt), welcher dem magnetischen Kreis ein Reluktanz hinzufügt. Dieser Luftspalt ist ein parasitärer Luftspalt, weil der durch diesen Luftspalt fliessende magnetische Fluss keine verwertbare Arbeit produziert, wodurch magnetische Verluste in dem Magnetkreis auftreten. Ein Beispiel für einen modularen Kraftstoffeinspritzer mit einem parasitären Luftspalt ist dem US Patent Nr. 6,481,646 beschrieben, welches in seiner Gesamtheit hiermit als eingeführt gelten soll.
Zusammenfassung der Erfindung
In einer Ausführungsform liefert die Erfindung einen modularen Kraftstoffeinspritzer für einen internen Verbrennungsmotor. Der modulare Kraftstoffeinspritzer umfasst eine Leistungsbaugruppe als Untereinheit, die an einer Ventilgruppenuntereinheit festgesetzt ist. Die Leistungsbaugruppe umfasst ein Gehäuse, eine elektromagnetische Spule und einen Überzug. Das Gehäuse umschliesst eine elektromagnetische Spule. Der Überzug umgibt die Spule und das Gehäuse. Die Ventilgruppenuntereinheit umfasst ein erstes und ein zweites Statorglied, eine nicht-magnetische Hülle, einen Ventilkörper, einen Läufer und einen Sitz. Das erste Statorglied definiert eine Fluidpassage, die sich entlang einer Längsachse ausdehnt. Die nicht-magnetische Hülle ist zwischen dem ersten und dem zweiten Statorglied angeordnet. Der Ventilkörper ist an das zweite Statorglied gekoppelt und umfasst eine Befestigung, die den Ventilkörper an dem Spulengehäuse hält. Der Läufer ist in dem Ventilkörper angeordnet und an ein Schliesselement gekoppelt um sich mit Bezug zu dem ersten und dem zweiten Statorglied zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegen zu können, wobei in der ersten Position das Schliesselement an dem Sitz anliegt und in der zweiten Position von dem Sitz beabstandet ist. Der Läufer umfasst eine Läuferfläche mit zumindest einem Teil, der zu einer Ebene angrenzend ist, die die Längsachse schneidet. Ein erster Teil der Läuferoberfläche steht dem ersten Statorglied gegenüber um so einen ersten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem ersten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren. Ein zweiter Teil der Läuferoberfläche steht dem zweiten Statorglied gegenüber um so einen zweiten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem zweiten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren.
In einer weiteren Ausführungsform liefert die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines modularen Kraftstoffeinspritzers. Das Verfahren wird umgesetzt, indem eine Ventilgruppenuntereinheit und eine Leistungsgruppenuntereinheit bereitgestellt werden, wobei die Ventilgruppenuntereinheit in die Leistungsgruppenuntereinheit eingesetzt und die Ventilgruppenuntereinheit an der Leistungsgruppenuntereinheit befestigt wird. Die Leistungsgruppenuntereinheit umfasst wie vorgesehen ein Gehäuse, eine elektromagnetische Spule und eine Umhüllung. Das Gehäuse umschliesst die elektromagnetische Spule. Die Umhüllung umgibt die Spule und das Gehäuse. Die Ventilgruppenuntereinheit umfasst wie vorgesehen ein erstes und ein zweites Statorglied, eine nicht-magnetische Hülle, einen Ventilkörper, einen Läufer und einen Sitz. Das erste Statorglied definiert eine Fluidpassage, die sich entlang einer Längsachse ausdehnt. Die nicht-magnetische Hülle ist zwischen dem ersten und dem zweiten Statorglied angeordnet. Der Ventilkörper ist an das zweite Statorglied gekoppelt und umfasst eine Befestigung, die den Ventilkörper an dem Spulengehäuse hält. Der Läufer ist in dem Ventilkörper angeordnet und an ein Schliesselement gekoppelt um sich mit Bezug zu dem ersten und dem zweiten Statorglied zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegen zu können, wobei in der ersten Position das Schliesselement an dem Sitz anliegt und in der zweiten Position von dem Sitz beabstandet ist. Der Läufer umfasst eine Läuferfläche mit zumindest einem Teil, der zu einer Ebene angrenzend ist, die die Längsachse schneidet. Ein erster Teil der Läuferoberfläche steht dem ersten Statorglied gegenüber um so einen ersten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem ersten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren. Ein zweiter Teil der Läuferoberfläche steht dem zweiten Statorglied gegenüber um so einen zweiten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem zweiten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen, die hiermit eingeführt sind und einen Teil der Beschreibung darstellen, zeigen die aktuell bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen vorstehenden Beschreibung und der speziellen nachstehenden Beschreibung zur Erläuterung der Merkmale der Erfindung.
1 ist eine Ansicht im Querschnitt auf eine bevorzugte Ausführungsform, die einen modularen Kraftstoffeinspritzer zeigt, der aus einer Leistungsgruppe und einer Ventilgruppe zusammengesetzt ist, welche einen magnetischen Kreis liefert, der einen ersten und einen zweiten Arbeitluftspalt aufweist.
2 ist eine vergrösserte Ansicht von verschiedenen Komponenten des Kraftstoffeinspritzers, der den ersten und einen zweiten Arbeitsluftspalt gemäss 1 umfasst.
3 ist eine Ansicht im Querschnitt der Ventilgruppe gemäss 1, bevor diese in die Leistungsgruppe gemäss 1 eingesetzt wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Kraftstoffeinspritzer werden zur Bereitstellung von dosierten Kraftstoffmengen in internen Verbrennungsmotoren verwendet. Details des Betriebs eines modularen Kraftstoffeinspritzers 10 mit Bezug zum Betrieb eines internen Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) sind sehr bekannt und werden hier nicht mehr im Detail erläutert, mit der Ausnahme, dass der Betrieb sich auf die bevorzugten Ausführungsformen bezieht.
Mit Bezug auf die 1 ist ein Kraftstoffeinspritzer 10 gemäss einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Gleiche Bezugszeichen sollen dabei in der gesamten Beschreibung die gleichen Teile bezeichnen.
Der modulare Kraftstoffeinspritzer 10 umfasst eine Ventilgruppe 21, die ebenfalls in 2 gezeigt ist, und welche einen Ventilkörper 12 mit einer Anströmseite 11 und Abströmseite 13 und eine dadurch verlaufende Längsachse A-A umfasst. Die Wörter „Anström" und „Abström" bestimmen Fliessrichtungen in der Zeichnung, auf die sich nachfolgend bezogen wird. Die Anströmseite ist als eine Richtung nach oben in der Figur definiert, und die Abströmseite ist als eine Richtung nach unten in der Figur definiert.
Die Ventilgruppe 21 umfasst einen Läufer 20, der umgekehrt in dem Ventilkörper 12 entlang der Längsachse A-A angeordnet ist. Die Ventilgruppe 21 umfasst weiter eine Einlassröhre 38, die ein Anströmende 37 und ein Abströmende 39 umfasst, und einen Einlassröhrenkanal 41. Das Anströmende 37 kann mit einem O-Ringhalter ausgerüstet sein, um einen O-Ring festzuhalten. Das Abströmende 39 der Einlassröhre 38 ist mit dem Anströmende 11 des Ventilkörpers 12 über eine nicht-magnetische Hülle 80 und einen magnetischen Anschlag 82 verbunden. Eine geeignete Technik kann verwendet werden, um die Komponenten aneinander zu befestigen, wie zum Beispiel inerte Laserschweissnähte 50.
Das Abströmende 39 der Einlassröhre ist in einem vorbestimmten Abstand von dem Anströmende 19 des Läufers 20 entfernt. Der vorbestimmte Abstand, von dem Abströmende 39 bis zu dem Anströmende 19 entlang der Längsachse A-A gemessen, stellt den ersten Arbeitsluftspalt 15 dar. Das Abströmende 84 des magnetischen Anschlags 82 ist in einem vorbestimmten Abstand von dem Anströmende 19 des Läufers 20 beabstandet entlang der Längsachse A-A angeordnet. Dieser vorbestimmte Abstand repräsentiert einen zweiten Arbeitsluftspalt 86. Eine Feder 28 ist an dem Abströmende 39 der Einlassröhre 38 oberhalb des Läufers 20 angeordnet. Eine Anpassröhre 36 ist an einer vorbestimmten Entfernung in dem Kanal 41 der Einlassröhre 38 angeordnet. Die Anpassröhre 36 drückt die Feder 28 zusammen. Durch den Druck auf die Feder 28 wird der Läufer 28 in einer geschlossenen Position voreingestellt, die den Kraftstofffluss ausschliesst.
Ein Sitz 22 und ein untere Führung 24 sind in dem Ventilkörper 12 angeordnet. Die untere Führung 24 und der Sitz 22 sind unterhalb des Läufers 20 entlang der Längsachse A-A angeordnet. Die untere Führung 24 hat eine Vielzahl von Öffnungen 14, die sich hierdurch erstrecken. Die Vielzahl der Öffnungen 14 sind umfangsweise um die Längsachse verteilt angeordnet. Der Sitz 22 hat einen allgemein rückversetzten Abschnitt 72, der sich nach unten von der oberen Oberfläche 23 des Sitzes 22 ausdehnt und eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung 74, die sich entlang der Längsachse A-A ausdehnt. Eine Sitzfläche 73 dehnt sich zwischen dem rückversetzten Abschnitt 72 und der Öffnung 74 aus und hat die Form eines konischen Kegelstumpfes. Eine luftdichte Schweissnaht 48, die an dem Abströmende 13 des Ventilkörpers 12 angeordnet ist, dichtet den Sitz 22 gegen den Ventilkörper 12.
Die untere Führung 24 führt das Abströmende 62 des Läufers 20 entlang der Längsachse A-A in dem Ventilkörper 12. Eine Düsenscheibe 18 ist unterhalb des Sitzes 22 angeordnet. Eine Düse 64 ist in der Düsenscheibe angeordnet. Die Düse 64 dehnt sich vorzugsweise durch das Geocenter der Düsenscheibe 18 entlang der Längsachse A-A aus. Ein Halter nahe der Düsenscheibe 18 kann genutzt werden um einen O-Ring zu halten.
Ein Kraftstofffilter 34 ist in dem Einlassröhrenkanal angeordnet. Der Kraftstofffilter 34 entfernt Partikel (hier nicht gezeigt) aus dem Kraftstoff, der durch den modularen Kraftstoffeinspritzer 10 fliesst.
Der Läufer 20 umfasst eine Kugel 16, die auf das Abströmende 62 der Läuferröhre 56 geschweisst ist. Eine Läuferfläche kann mit der Läuferröhre 56 gekoppelt werden. Vorzugsweise ist die Läuferfläche is eine im wesentlichen planare und kreisförmige magnetische Scheibe 52, die sich radial gesehen von dem Anströmende der Läuferröhre 56 ausdeht. Eine innere Oberfläche 78 des Ventilkörpers 12 fungiert als eine Führung 76 für die Seitenfläche 94 der Scheibe 52. Die innere Oberfläche 78 und die untere Führung 24 richten die entgegengesetzte Bewegung des Läufers 20 entlang der Längsachse A-A in dem Ventilkörper 12 aus.
Der modulare Kraftstoffeinspritzer 10 umfasst weiter eine Leistungsgruppe 40. Die Leistungsgruppe 40 umfasst eine Spulenanordnung 43, die die Einlassröhre 38 umgibt. Die Spulenanordnung 43 umfasst einen Spulenkörper 42 und Anschlüsse 46. Wicklungsdraht 44 ist um den Spulenkörper 42 gewunden. Die Anschlüsse 46 sind in eine gewünschte Position gebogen, so wie dies in 1 gezeigt ist. Ein Spulengehäuse 60 umgibt die Spulenanordnung 43. Die Spulenanordnung 43 und das Gehäuse 60 sind dan mit einem Plastiküberzug oder irgendeinen anderen hierfür geeigneten Material überzogen. Die Leistungsgruppe 40 kann als eine separate Baugruppe unabhängig von der Ventilbaugruppe 21 zusammengesetzt und getested werden, bevor sie mit der Ventilbaugruppe zusammengesetzt wird.
Die Ventilgruppe 21 kann auch als separate Einheit zusammengesetzt und getestet werden und erst dann mit der Leistungsgruppe 40 zusammengesetzt werden. Die Ventilgruppe 21, umfassen den Ventilkörper 12, den Läufer 20, die Einlassröhre 38, die nicht-magnetische Hülle 80 und den magnetischen Anschlag 82, kann in einer Weise in das abströmseitige Ende der Leistungsgruppe 40 eingesetzt werden, dass die nicht-magnetische Hülle 80 das abströmseitige Ende des Spulenkörpers 42 berührt. Eine erste Befestigung 30 kann ein anströmseitiges Ende der Einlassröhre 38 an dem Überzug 45 sichern, und eine zweite Befestigung 95 kann den Ventilkörper 12 an dem Spulengehäuse mittels geeigneter Befestigungstechniken halten, wie beispielsweise durch Verschweissen, Verlöten oder Verschmelzen der Komponenten.
2 zeigt nun eine vergrösserte Ansicht des ersten Arbeitsluftspalts 15 und des zweiten Arbeitsluftspalts. Die Einlassröhre 38 umfasst eine untere Oberfläche 90, die sich in einem vorbestimmten Abstand d₁ entlang der Längsachse A-A zu einer oberen Oberfläche 92 der magnetischen Läuferscheibe 52 befindet. Vorzugsweise schneidet dabei die obere Oberfläche 92 die Längsachse A-A. Dieser vorbestimmte Abstand d₁ stellt dabei den ersten Arbeitsluftspalt 15 dar. Eine untere Oberfläche 84 des magnetischen Anschlags 82 ist in einem vorbestimmten Abstand d₂ von der oberen Oberfläche des magnetischen Läuferscheibe 52 angeordnet. Dieser vorbestimmte Abstand definiert dabei den zweiten Arbeitsluftspalt 86 von der oberen Oberfläche 92 zu der unteren Oberfläche 84 entlang der Längsachse A-A. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand d₁ grösser als der Abstand d₂.
In dieser bevorzugten Anordnung kann die Spule 44 mit einer Spannung (hier nicht gezeigt) beaufschlagt werden um so einen magnetischen Fluss 88 zu erzeugen, der von der Einlassröhre 38 zu dem Spulengehäuse 60, weiter durch den magnetischen Anschlag 82 über den zweiten Arbeitsluftspalt 86 zur Läuferscheibe 52 und von der Läuferscheibe 52 über den ersten Arbeitsluftspalt zurück in die Einlassröhre 38 fliesst. Der Strom des magnetischen Flusses 88 durch den ersten und den zweiten Arbeitsluftspalt erzeugt eine elektromagnetische Kraft in dem ersten und dem zweiten Arbeitsluftspalt in der Richtung der Längsachse A-A, wobei diese Kraft den Läufer 20 gegen die Kraft der Feder 28 anzieht. Der Läufer 20 ist im Wirkungsbereich des zweiten Arbeitsluftspalts 86 angeordnet, so dass die obere Oberfläche 92 der Läuferscheibe 52 durch die untere Oberfläche 84 des Anschlags 82 kontaktiert und auch angehalten wird. Weil der Anschlag 82 den magnetischen Fluss 88 durch den zweiten Luftspalt 86 in der Richtung der Längsachse A-A führt, stellt der zweite Luftspalt 86 einen Arbeitsluftspalt dar. Auf diese Weise erzeugt der durch den zweiten Arbeitsluftspalt 86 fliessende magnetische Fluss verwertbare Arbeit in Form der so ausgeübten elektromagnetischen Kraft, die die Läuferscheibe 52 anzieht.
Folglich kann der Anschlag 82 als ein zweiter Stator zusätzlich zum ersten Stator 38 in einer Weise betrachtet werden, dass der zweite magnetische Pol in dem zweiten Arbeitsluftspalt 86 in Ergängung zu dem ersten in dem ersten Arbeitsluftspalt gebildeten magnetischen Pol erzeugt ist. Weil diese beiden Luftspalte 15 und 86 verwertbare Arbeit erzeugen, wird berechtigterweise gefolgert, dass die Effizienz des magnetischen Kreises angehoben wurde im Vergleich mit den bekannten Auslösegliedern, die nur einen Arbeitsluftspalt und einen parasitären Luftspalt aufweisen.
Verschiedene Merkmale der bevorzugten Ausführungsformen ermöglichen eine gleichmässig verteilte und minimale Beanspruchung der Oberfläche 92 der Läuferscheibe 52. Die obere Oberfläche 92 des Läufers kontaktiert lieber die untere Oberfläche 84 des Anschlags 82 als die untere Oberfläche 90 der Einlassröhre 38, wodurch eine Kontaktfläche erzeugt wird, die mehr verteilt ist. Die Läuferscheibe 52 umfasst eine gekrümmte Seitenfläche 94, die durch die innere Oberfläche 78 des Ventilkörpers 12 geführt ist, wenn der Läufer 20 entlang der Längsachse A-A bewegt wird. Weil die Seitenfläche 94 gekrümmt ist, berührt die Seitenfläche 94 die innere Oberfläche 78 entlang einer Linie, die sich um 360° um den Umfang der Seitenfläche 94 ausdehnt. Infolge der Limitierung durch Fertigungstoleranzen können die untere Oberfläche 84 des Anschlags 82 und die obere Oberfläche 92 der Läuferscheibe nicht exakt parallel zueinander angeordnet werden. Der linienförmige Kontakt zwischen der gekrümmten Seitenfläche 94 und der inneren Oberfläche 78 ermöglicht ein leichtes Kippen (wie zum Beispiel bei einer Kugel-im-Ring-Geometrie) mit drei Freiheitsgraden für den Läufer mit Bezug zu der Längsachse. Dieses Merkmal erlaubt es der unteren Oberfläche 84 des Anschlags 82 und der oberen Oberfläche 92 der Läuferscheibe in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sich in einer Ebene zu kontaktieren, wobei eine geringe Fehlanpassung infolge der Toleranzen zwischen dem Läufer 20 und dem Ventilkörper 12 auftritt. Vorzugsweise werden dabei die untere Oberfläche 84 des Anschlags 82 und die obere Oberfläche 92 der Läuferscheibe in dem Bereich ihres gegenseitigen Kontakts mit einer Chromschicht beschichtet, um die Abnutzung an den entsprechenden Oberflächen zu verringern. Das US Patent Nr. 6,499,668 offenbart derartige Verchromungstechniken und ist hiermit durch die Referenzierung im gesamten Umfange eingeführt. Die Kombination dieser Merkmale erzeugt einen beständigen Fluss für die Lebensdauer des Einspritzers.
Weil der magnetischen Fluss 88 eher durch den Anschlag 82 als durch den Ventilkörper fliesst, kann der Ventilkörper 12 aus einem nicht-magnetischen Material gefertigt sein, wie zum Beispiel ein 300Series rostfreier Stahl. So kann der Ventilkörper 12 in einem kosteneffizienten Prozess gefertigt werden, beispielsweise durch Metallspritzguss, Druckvorgänge oder Tiefziehprozesse.
Im Betrieb wird unter Druck stehender Kraftstoff zum anströmseitigen Ende 37 der Einlassröhre 38 des modularen Kraftstoffeinspritzers 10 geführt. Der Kraftstoff fliesst durch den Kanal 41 und den Kraftstofffilter 34. Von dem Kraftstofffilter 34 aus fliesst der Kraftstoff durch die Einstellröhre 36 hinter die Feder 28. Einmal hinter der Feder 28 fliesst der Kraftstoff durch das Loch 54 in der Scheibe 52 und weiter durch die Läuferröhre 56 und durch eine Öffnung 56a in der Röhre 56 in den Ventilkörper 12. Der Kraftstoff fliesst dann durch die Vielzahl von Öffnungen 14 in die untere Führung 24 und wird in dem allgemein rückgesetzten Bereich 72 des Sitzes 22 gehalten bis der Einspritzer 10 aufgeladen ist. Um den Kraftstoff aus dem Einspritzer 10 auszustossen, wird die Spule 44 zur Erzeugung des elektromagnetischen Flusses mit Spannung beaufschlagt, wobei der magnetischen Fluss 88 durch die Einlassröhre 38 zu dem Spulengehäuse 60, weiter durch den magnetischen Anschlag 82 über den zweiten Arbeitsluftspalt 86 zur Läuferscheibe 52 und von der Läuferscheibe 52 über den ersten Arbeitsluftspalt 15 zurück zur Einlassröhre 38 fliesst. Der Strom des magnetischen Flusses 88 erzeugt eine elektromagnetische Kraft in dem ersten und dem zweiten Arbeitsluftspalt 15 und 86 entlang der Längsachse A-A, wobei diese Kraft den Läufer 20 gegen die Kraft der Feder 28 drückt. Der Läufer 20 (Kugel) wird über die Distanz des zweiten Arbeitsluftspaltes 86 verstellt und durch die innere Oberfläche 78 des Ventilkörpers 12 und die untere Führung 24 entlang der Längsachse A-A geführt. Der in dem rückgesetzen Bereich 72 des Sitzes 22 enthaltene Kraftstoff ist nun frei um durch das runde Loch 74 im Sitz 22 und durch die Öffnung 64 in den Motor zu strömen. Wenn die Spannung von der Spule 44 abgeschaltet wird, bricht auch der magnetische Fluss 88 zusammen. Die nach unten gerichtete und durch die Feder 28 gelieferte Kraft zwingt den Läufer 20 dann in seinen Sitz 22 zurück und verhindert so die weitere Zudosierung von Kraftstoff.
Wie beschrieben sollen diese bevorzugten Ausführungsformen, inklusive des Verfahrens zur Herstellung eines modularen Einspritzers nicht auf den hier konkret beschriebenen modularen Kraftstoffeinspritzer begrenzt sein, sondern sie können auch für andere Kraftstoffeinspritzer genutzt werden, wie zum Beispiel für den modularen Kraftstoffeinspritzer, der in dem US Patent 6,676,044, ausgegeben für Dallmeyer et al am 13. Januar 2004, in seiner Gesamtheit offenbart und beschrieben wird, was hiermit durch die Referenzierung als in die Beschreibung eingeführt gelten soll.
Während die Erfindung hier mit Bezug auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sind zahlreiche Modifikationen, Änderungen und Auswechslungen zu den hier beschriebenen Ausführungsformen möglich ohne von dem Wesen und dem Umfang der Erfindung, wie in den anhängenden Ansprüchen und den zugehörigen Äquivalenten definiert, abzuweichen. Folglich ist es beabsichtigt, dass die der Erfindung nicht durch die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt wird, sondern dass sie die volle Tragweite aufweist, die durch die Sprache der folgenden Ansprüche definiert ist.
Zusammenfassung
Ein modularer Kraftstoffeinspritzer für einen internen Verbrennungsmotor umfasst eine Ventilgruppe und eine Leistungsgruppe. Die Ventilgruppe umfasst ein erstes Statorglied (38), das eine Fluidpassage (41) definiert, ein zweites Statorglied (82), eine nicht-magnetische Hülle (82), die zwischen dem ersten und dem zweiten Statorglied angeordnet ist, einen Ventilkörper (12) und einen Läufer (20). Der Läufer (20) definiert einen ersten Arbeitsluftspalt (15) mit dem ersten Statorglied (38) und einen zweiten Arbeitsluftspalt (86) mit dem zweiten Arbeitsluftspalt (86). Der Läufer umfasst ein Schliesselement (16) nahe zu einem Auslass und angrenzend an einen Sitz (22) in einer ersten Konfiguration. The Leistungsgruppe umfasst eine elektromagnetische Spule (43), die den Fluiddurchgang (41) umschliesst, ein Gehäuse (60), das die Spule (43) umschliesst und einen Überzug (45), der die Spule und das Gehäuse kapselt.

Claims

Ein modularer Kraftstoffeinspritzer, umfassend: – eine Leistungsbaugruppe, umfassend: o ein Gehäuse, das eine elektromagnetische Spule umgibt o und einen Überzug, der die Spule und das Gehäuse umgibt; und – eine Ventilgruppe umfassend: o ein erstes Statorglied, das eine sich entlang einer Längsachse verlaufende Fluidpassage definiert, o ein zweites Statorglied, o eine nicht-magnetische Hülle, die zwischen dem ersten und dem zweiten Statorglied angeordnet ist; o wobei der Ventilkörper an das zweite Statorglied gekoppelt ist und eine Befestigung umfasst, die den Ventilkörper an dem Spulengehäuse hält; und wobei o der Läufer in dem Ventilkörper angeordnet ist und an ein Schliesselement gekoppelt ist, um sich mit Bezug zu dem ersten und dem zweiten Statorglied zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegen zu können, wobei in der ersten Position das Schliesselement an dem Sitz anliegt und in der zweiten Position von dem Sitz beabstandet ist; und wobei der Läufer eine Läuferfläche mit zumindest einem Teil umfasst, der zu einer Ebene angrenzend ist, die die Längsachse schneidet, und wobei ein erster Teil der Läuferoberfläche dem ersten Statorglied gegenübersteht um so einen ersten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem ersten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren, und ein zweiter Teil der Läuferoberfläche dem zweiten Statorglied gegenübersteht um so einen zweiten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem zweiten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Teil der Läuferoberfläche im wesentlichen eine plane Oberfläche umfasst.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 1, wobei der erste Arbeitsluftspalt eine erste Länge in Richtung der Längsachse aufweist, und wobei der zweite Arbeitsluftspalt eine zweite Länge in der Richtung der Längsachse aufweist, und wobei eine dieser beiden Längen grösser ist als die jeweils andere Länge.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 3, wobei der zweite Arbeitsluftspalt radial entfernt mit Bezug zu der Längsachse von dem ersten Arbeitsluftspalt entfernt angeordnet ist.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 4, wobei das erste Statorglied eine Einlassröhre umfasst.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 5, wobei das zweite Statorglied an dem Gehäuse angrenzend ist.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 1, wobei der Läufer an dem zweiten Statorglied angrenzend ist und in der zweiten Position von dem ersten Statorglied entfernt angeordnet ist.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 7, wobei eine Chromschicht auf dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der Oberfläche des Läufers und des zweiten Statorglieds vorgesehen ist.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 1, wobei das Schliesselement eine Oberfläche umfasst, die einen sphärisch geformten Abschnitt aufweist, und wobei der Sitz eine Oberfläche umfasst, die einen konischen Kegelstumpf definiert.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper eine erste Oberfläche umfasst und der Läufer eine zweite umfänglich verlaufende Oberfläche umfasst, und wobei eine der beiden Oberflächen einen linienartigen Kontakt über der Längsachse auf der jeweils anderen Oberfläche erzeugt.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper aus eine nicht-magnetischen Material ist.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 10, wobei das nicht-magnetische Material einen 300-Series rostfreien Stahl umfasst.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 1, wobei das erste Statorglied eine Einlassröhre umfasst.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 13, wobei eine Filtereinheit in der Einlassröhre umfasst ist.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 14, wobei die Filtereinheit eine Einstellröhre und einen Filter umfasst, und wobei die Einstellröhre an die Wandoberfläche der Einlassröhre und der Filter beabstandet von der Wandoberfläche angeordnet sind.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 15, wobei ein elastisches Element umfasst ist, das ein erstes an die Oberfläche des Läufers angrenzendes Ende und ein zweites an die Einstellröhre angrenzendes Ende aufweist.
Modularer Kraftstoffeinspritzer nach Anspruch 16, wobei ein weiteres Befestigungselement vorgesehen ist, das den Überzug an der Einlassröhre hält.
Ein Verfahren zur Herstellung eines modularen Kraftstoffeinspritzers, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Leistungsbaugruppe, umfassend: o ein Gehäuse, das eine elektromagnetische Spule umgibt o und einen Überzug, der die Spule und das Gehäuse umgibt; und – Bereitstellen einer Ventilgruppe, umfassend: o ein erstes Statorglied, das eine sich entlang einer Längsachse verlaufende Fluidpassage definiert, o ein zweites Statorglied, o eine nicht-magnetische Hülle, die zwischen dem ersten und dem zweiten Statorglied angeordnet ist; o wobei der Ventilkörper an das zweite Statorglied gekoppelt ist und eine Befestigung umfasst, die den Ventilkörper an dem Spulengehäuse hält; und wobei o der Läufer in dem Ventilkörper angeordnet ist und an ein Schliesselement gekoppelt ist, um sich mit Bezug zu dem ersten und dem zweiten Statorglied zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegen zu können, wobei in der ersten Position das Schliesselement an dem Sitz anliegt und in der zweiten Position von dem Sitz beabstandet ist; und wobei der Läufer eine Läuferfläche mit zumindest einem Teil umfasst, der zu einer Ebene angrenzend ist, die die Längsachse schneidet, und wobei ein erster Teil der Läuferoberfläche dem ersten Statorglied gegenübersteht um so einen ersten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem ersten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren, und ein zweiter Teil der Läuferoberfläche dem zweiten Statorglied gegenübersteht um so einen zweiten Arbeitsspalt von der Läuferoberfläche zu dem zweiten Statorglied entlang der Längsachse zu definieren; – Einfügen der Ventilgruppe in die Leistungsgruppe und Verbinden der Leistungsgruppe mit der Ventilgruppe.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verbinden das Anbringen des Spulengehäuses an dem Ventilkörper umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Verbinden das Anbringen des ersten Statorgliedes an dem Überzug umfasst.