DE19518543A1

DE19518543A1 - Hartmagnetische Ventilbetätigungsvorrichtung geeignet für eine Treibstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE19518543A1
Application number: DE19518543A
Authority: DE
Inventors: Dale C Maley; Dwayne E Tharp
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1995-11-23
Also published as: JPH07317626A; GB9507380D0; US5752308A; GB2289572A; GB2289572B; US5488340A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Solenoid betätigungsvorrichtung bzw. elektromagnetische Betäti gungsvorrichtung zur Verwendung in Anwendungen, die eine relativ große Anzahl von Betätigungen erfordern, bei denen der Anker der Solenoidbetätigungsvorrichtung das Polglied der Betätigungsvorrichtung kontaktiert und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Polglieds und eines Ankers für eine Solenoidbetätigungsvorrichtung.

Hintergrund der Technik

Solenoidbetätigungsvorrichtungen besitzen eine weit verbreitete Verwendung in vielen Anwendungen, wie zum Beispiel zum Betätigen von Ventilen. Eine herkömmliche, einfach wirkende Solenoidbetätigungsvorrichtung besitzt typischerweise ein Polglied, eine Drahtspule, die in dem Polglied vorgesehen ist, einen linear translatierbaren bzw. verschiebbaren Anker assoziiert mit dem Polglied und eine Feder zum Vorspannen des Ankers weg von dem Pol glied. Wenn elektrischer Strom für die Drahtspule vorge sehen ist, wird ein magnetisches Feld erzeugt, das die Kraft der Vorspannfeder überwindet, um den Anker zu dem Polglied zu ziehen. Wenn der elektrische Strom ausge schaltet wird, dissipiert die magnetische Kraft und die Vorspannfeder drängt den Anker weg von dem Polglied. Wenn der Anker der Solenoidbetätigungsvorrichtung mit dem Schaft bzw. Stamm eines Ventilelements verbunden ist, steuert der Betrieb des Solenoids, ob das Ventil geöffnet wird oder geschlossen wird.

Ein Solenoid vom Nicht-Verriegelungstyp ist eines, das erforderlich macht, daß elektrischer Strom an die Draht spule vorgesehen wird, um den Anker in einer Position zu halten, und zwar benachbart zu dem Polglied, auf die im folgenden als die "betätigte Position" Bezug genommen wird. In vielen Anwendungsfällen, die erfordern, daß der Anker in der betätigten Position für lange Zeitperioden verbleibt, benötigt ein nicht-verriegelndes Solenoid einen relativ großen Energiebetrag zum Betrieb und ist deshalb ineffizient.

Um das oben genannte Problem des hohen Energieverbrauchs zu überwinden, kann eine herkömmliche Verriegelungs solenoidbetätigungsvorrichtung verwendet werden. Eine derartige Solenoidbetätigungsvorrichtung benötigt nicht, daß elektrischer Strom für die Drahtspule zu allen Zei ten vorgesehen wird, um den Anker in der betätigten Position zu halten.

Ein herkömmlicher Typ von verriegelnder Solenoidbetäti gungsvorrichtung verläßt sich auf die magnetische An ziehung zwischen dem Polglied und dem Anker, die durch Restmagnetismus in diesen zwei Elementen verursacht wurde, nachdem der elektrische Strom für die Drahtspule ausgeschaltet wurde. Bei diesem Typ von Betätigungsvor richtung, um den Anker von seiner nicht-betätigten Posi tion in seine betätigte Position zu bewegen, wird elek trischer Strom angeschaltet, bis der Anker das Polglied kontaktiert, an welchem Punkt er abgeschaltet wird und der Anker verbleibt in seiner betätigten Position, und zwar auf Grund von Restmagnetismus, der eine Haltekraft größer als die entgegengesetzte Kraft der Vorspannfeder ist, anlegt. Um den Anker in seine nicht-betätigte Position zu bewegen, wird elektrischer Strom zeitweise vorgesehen in der entgegengesetzten Richtung in der Drahtspule, um den Restmagnetismus aufzuheben oder entgegenzuwirken, was der Vorspannfeder gestattet, den Anker in eine nicht-betätigte Position zu bewegen. Um den notwendigen Restmagnetismus zum Betrieb zu erhalten, sind das Polglied und die Betätigungsvorrichtung typischerweise aus weichen magnetischen Materialien, wie zum Beispiel reinem Eisen und/oder 3% Siliciumeisen bzw. Ferrosilizium aufgebaut.

Obwohl eine verriegelnde Betätigungsvorrichtung des oben beschriebenen Typs dahingehend vorteilhaft ist, daß sie elektrische Leistung spart, ist sie nicht geeignet für Anwendungsfälle, die zahlreiche Betätigungen der Sole noidbetätigungsvorrichtung erforderlich machen, da die magnetischen Materialien, aus denen das Polglied und der Anker aufgebaut sind, relativ weich sind. Als Folge folgt aus dem wiederholten Kontakt zwischen dem Polglied und dem Anker ein mechanischer Verschleiß dieser zwei Kom ponenten, was verursacht, daß sich der Betrag von linea rer Versetzung der Solenoidbetätigungsvorrichtung all mählich über die Zeit verändert. Derartige Betätigungs vorrichtungen sind nicht akzeptabel für Anwendungen, wie zum Beispiel Treibstoffeinspritzsysteme, die präzise lineare Bewegungen über eine ausgedehnte Zeitperiode erfordern. Der mechanische Verschleiß bzw. Abrieb des Ankers und des Polglieds kann ebenfalls kleine Metall teilchen erzeugen, die die Solenoidbetätigungsvorrichtung kontaminieren und ihren Betrieb behindern.

Das oben beschriebene Verschleiß- bzw. Abriebproblem kann gewöhnlicherweise nicht überwunden werden durch Vorsehen eines mechanischen Anschlags, um zu verhindern, daß der Anker das Polglied kontaktiert, was einen kleinen Luftspalt zwischen dem Polglied und dem Anker zur Folge hat, wenn der Anker in der betätigten Position ist. Die ser Ansatz ist nicht akzeptabel, da das Vorsehen des Luftspalts gewöhnlicherweise den Restmagnetismus genügend schwächt, so daß er nicht ausreichend ist, um den Anker in seiner betätigten Position zu halten, nachdem der elektrische Strom in der Drahtspule abgeschaltet wird. Eine Art, auf die das Verschleiß- bzw. Abriebproblem überwunden werden kann, besteht im Vorsehen eines Luft spalts zwischen dem Polglied und dem Anker, wenn der Anker in der betätigten Position ist und anstelle des Verwendens von Restmagnetismus zum Verriegeln des Ankers, Inkorporieren bzw. Einbauen von einem oder mehreren Permanentmagneten in dem Polglied, um den Anker in seiner betätigten Position zu halten. Jedoch besitzt die Verwendung von Permanentmagneten in Solenoidbetätigungsvorrichtungen Nachteile, weil permanentmagnetische Materialien relativ teuer sind und weil ihre magnetischen Charakteristiken sich mit der Temperatur verändern, wodurch diese nicht geeignet für einige Anwendungsfälle gemacht werden, bei denen wesentliche Temperaturveränderungen auftreten.

US-Patent Nr. 3 743 898 an Sturman offenbart verschiedene Ausführungsbeispiele einer verriegelnden Solenoidbetäti gungsvorrichtung, die Restmagnetismus verwendet, um die Betätigungsvorrichtung in der betätigten Position zu halten. Sturman zeigt, daß die magnetischen Komponenten der Betätigungsvorrichtung aus verschiedenen Materialien, wie zum Beispiel C1010 und C1020 Stahl mit wenig Kohlenstoff sein kann.

US-Patent Nr. 4 114 648 an Nakajima et al. offenbart ein zweifach wirkendes elektromagnetischen Ventil, bei dem ein bewegbares magnetisches Glied 17 innerhalb der mag netischen Kerne 1, 2 des Ventils in den zwei betätigten Positionen durch Restmagnetismus verriegelt wird. Nakajima et al. zeigen, daß die magnetischen Kerne 1, 2 aus einem magnetischen Material aufgebaut sein können, und zwar mit einem hohen Restmagnetismus, wie zum Bei spiel magnetischem Stahl oder wärmegetempertem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie zum Beispiel S50C Kohlen stoffstahl, nachdem er einem Wärmetemperungsprozeß ausge setzt wurde. Das bewegbare magnetische Glied 17 kann aus einem magnetischen Material mit einem niedrigen Restmag netismus oder einem hohen Restmagnetismus gebildet sein.

US-Patent Nr. 4 231 525 an Palma offenbart eine elektro magnetische Treibstoffeinspritzvorrichtung mit einem selektiv gehärteten Anker. Die Treibstoffeinspritzvor richtung weist ein Ventil auf, das aus irgendeinem ge eigneten harten Material hergestellt ist, entweder einem magnetischen Material oder einem nicht-magnetischen Ma terial. Für eine dauerhafte Haltbarkeit kann das Ventil aus einem geeignet gehärteten nicht-rostendem SAE 51440 Stahl hergestellt sein. Der Anker wird aus einem magne tisch leichten Material hergestellt, wie zum Beispiel SAE 1002-1010 Stahl. Um zu verhindern, daß der Anker während eines ausgedehnten Gebrauchs verschleißt, zeigt Palma, daß ausgewählte Oberflächen des Ankers einsatzgehärtet werden sollen. Insbesondere sind die Ankeroberflächen, die gehärtet werden sollen, diejenigen Oberflächen, die nicht innerhalb der magnetischen Kreis bzw. Schaltung sind, die aber einem Verschleiß bzw. Abrieb während eines ausgedehnten Gebrauchs unterworfen sind. Die Art, in der die Ankeroberflächen selektiv einsatzgehärtet werden, ist relativ kompliziert.

Offenbarung der Erfindung

In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf eine Solenoidbetätigungsvorrichtung bzw. elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gerichtet mit einem Polglied, einem damit assoziierten Anker und einer elektrisch erregbaren elektromagnetischen Einrichtung, die mit dem Polglied assoziiert ist. Die Solenoidbetätigungs vorrichtung ist verriegelbar durch Restmagnetismus zwischen dem Polglied und dem Anker ohne die Hilfe eines Permanentmagneten. Das Polglied und der Anker sind aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ungefähr zwischen 0,8% und 1,2% und einer Rockwell C (RC) Härte von zwischen ungefähr 40 und 60 aufgebaut. Der Anker ist hin- und herbewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Anker physischen Kontakt mit dem Polglied macht und einer zweiten Position, in der der Anker von dem Polglied beabstandet ist. Der Anker nimmt die erste Position ein, wenn die elektromagnetische Einrichtung erregt wird und die zweite Position, wenn die elektromagnetische Ein richtung enterregt bzw. abgeschaltet wird. Der Anker wird in der ersten Position durch Restmagnetismus zwischen dem Polglied und dem Anker gehalten, wenn die elektromagnetische Einrichtung enterregt wird, nachdem sie anfänglich erregt wurde. Vorzugsweise sind der Anker und das Polglied im wesentlichen aus SAE 52100 Stahl aufgebaut.

Die Erfindung kann ebenfalls ausgeführt werden, und zwar in der Form einer zweifach wirkenden Solenoidbetätigungs vorrichtung mit einem Anker und ersten und zweiten Pol gliedern, die aus Stahl aufgebaut sind mit einem Kohlen stoffgehalt von zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60 und wobei erste und zweite erregbare Wicklungen bzw. Spulen mit den ersten und zweiten Polgliedern assoziiert sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anker hin- und herbewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Anker physi schen Kontakt mit dem ersten Polglied macht und einer zweiten Position, in der der Anker in physischen Kontakt mit dem zweiten Polglied kommt. Der Anker nimmt die erste Position ein, wenn die erste elektromagnetische Einrich tung erregt wird und die zweite Position, wenn die zweite elektromagnetische Einrichtung erregt wird. Der Anker wird an der ersten Position durch Restmagnetismus zwi schen dem ersten Polglied und dem Anker gehalten, wenn die erste elektromagnetische Einrichtung enterregt wird, nachdem sie anfänglich erregt wurde, und der Anker wird in der zweiten Position durch Restmagnetismus zwischen dem zweiten Polglied und dem Anker gehalten, wenn die zweite elektromagnetische Einrichtung enterregt wird, nachdem sie anfänglich erregt wurde. Die Solenoidbetäti gungsvorrichtung kann als ein Teil eines elektronischen Steuerventils in einer Treibstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen sein, wobei die Treibstoffeinspritzvorrichtung folgendes aufweist: einen Treibstoffeinspritzvorrich tungskörper, einen Treibstoffeinlaß gebildet in dem Treibstoffeinspritzvorrichtungskörper, Pumpenmittel, die in dem Treibstoffeinspritzvorrichtungskörper angeordnet sind und mit Treibstoff von dem Treibstoffeinlaß versorgt werden und ein Düsenventil, das in dem Treibstoffein spritzvorrichtungskörper angeordnet ist und mit Treibstoff von den Pumpenmitteln versorgt wird. Das Düsenventil kann eine offene Position einnehmen, wenn der Treibstoff, der durch die Pumpenmittel vorgesehen wird, einen Druck oberhalb eines Schwellentreibstoffdrucks besitzt und eine geschlossene Position, wenn der Treibstoff, der durch die Pumpenmittel vorgesehen wird, einen Druck unterhalb eines Schwellentreibstoffdrucks besitzt.

Gemäß einem anderen Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfahren gerichtet zum Herstellen eines Polglieds und eines Ankers für eine Solenoidbetätigungsvorrichtung vom verriegelnden Typ, mit einer ausgewählten Verriegelungs kraft. Das Verfahren, das auf dem Erkennen der Beziehung zwischen der Härte des Polglieds und des Ankers und des resultierenden Restmagnetismus, der in diesen Komponenten induziert werden kann, beruht, weist folgende Schritte auf: Bilden des Polglieds und des Ankers aus Stahl; Aus wählen einer Verriegelungskraft für die Solenoidbetä tigungsvorrichtung; Bestimmen, was die Härte des Pol glieds und der Betätigungsvorrichtung sein sollte, und zwar auf der Grundlage der ausgewählten Verriegelungs kraft; und Wärmebehandeln des Polglieds und des Ankers, um diese Härte zu erreichen.

Der Schritt des Wärmebehandelns des Polglieds und des Ankers kann folgende Schritte aufweisen: Erwärmen des Polglieds und des Ankers auf eine erste Temperatur; Abkühlen des Polglieds und des Ankers; Erwärmen des Polglieds und des Ankers auf eine zweite Temperatur, und zwar niedriger als die erste Temperatur; und Abkühlen des Polglieds und des Ankers.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann im Hinblick auf die detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels offen bar werden, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnung, von der eine kurze Beschreibung im folgenden gemacht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das das mechanisch betätigte elektronische gesteuerte Einheits einspritzvorrichtungstreibstoffsystem mit einer Treibstoffeinspritzvorrichtung mit einem elek tronischen Steuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbei spiels einer Betätigungsvorrichtung für das elektronische Steuerventil der Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels einer Betätigungsvorrichtung für das elektronische Steuerventil der Fig. 1; und

Fig. 4 einen Graph, der die Beziehung zwischen den rela tiven Solenoidverriegelungs- und (Ab-)ziehkräften und der Härte für SAE 52100-Stahl darstellt.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel eines mechanisch betätigten elektronisch gesteuerten Einheitseinspritzvorrichtungs- ("MEUI" mechanically-actuated electronically controlled unit injector) Treibstoffsystems 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Das Treibstoffeinspritzsystem 10 ist für einen internen Verbrennungsmotor mit Diesel-Zyklus und Direkt-Einspritzung geeignet, der eine Anzahl von Motorkolben 12 besitzt, von denen einer befestigt an der Motorkurbelwelle 11 und angeordnet zum Hin- und Herbewegen in einem Motorzylinder 16 gezeigt ist.

Treib- bzw. Brennstoff wird in dem Zylinder 16 durch eine Treibstoffeinspritzvorrichtung 20 eingespritzt, wobei die Treibstoffeinspritzvorrichtung 20 folgendes aufweist:
einen Treibstoffeinspritzkörper, der schematisch durch die gestrichelte Linien 22 bezeichnet ist, eine Pumpenan ordnung 24, ein elektronisches Steuerventil 26, ein Dü senventil 28 und eine Düsenspitze 30. Unter Druck ste hender Treibstoff wird an die Pumpenanordnung 24 durch einen Treibstoffeinlaß 32 vorgesehen, die strömungsmit telmäßig mit einem Treibstoffdurchlaß oder einer Leitung 34 verbunden ist, die ihrerseits strömungsmittelmäßig mit einem Treibstofftank oder -reservoir 36 verbunden ist. Ein Paar von Treibstoffiltern 40, 42 ist in der Treib stoffleitung 34 vorgesehen, und der Treibstoff wird unter Druck gesetzt, und zwar auf einen relativ niedrigen Druck, wie zum Beispiel 410 kPa (60 psi) durch eine Über tragungspumpe 44.

Der unter relativ niedrigem Druck stehende Treibstoff, der an die Pumpenanordnung 24 über den Treibstoffdurch laßweg 34 geliefert wurde, wird periodisch unter Druck gesetzt, und zwar auf einen relativ hohen Einspritzdruck, wie zum Beispiel 210 000 kPa (30 000 psi), und zwar durch einen Kolben oder Plunger 48, der mechanisch mit einem Motornocken 50 über einen Schwing- bzw. Kipphebel 52 verbunden ist. Das Düsenventil (NV nozzle valve) 28 ist strömungsmittelmäßig mit der Pumpenanordnung 24 über einen Treibstoffdurchlaßweg 56 verbunden und ist strömungsmittelmäßig mit der Düsenspitze 30 über einen Treibstoffdurchlaßweg 58 verbunden. Das Düsenventil 28 wird als ein Rückschlagventil betrieben, das sich öffnet, wenn der Treibstoff, der an dies durch die Pumpenan ordnung 24 geliefert wurde, einen relativ hohen Schwellendruck erreicht, wie zum Beispiel 34 200 kPa (5000 psi) und schließt sich, wenn der Treibstoffdruck unter den Schwellendruck fällt.

Die Treibstoffunterdrucksetzung, die durch die Pumpen anordnung 24 vorgesehen ist, wird durch das Steuerventil 26 gesteuert, das strömungsmittelmäßig mit der Pumpenan ordnung 24 über einen Treibstoffdurchlaßweg 60 verbunden ist. Wenn das Steuerventil 26 in seiner offenen Position bzw. Stellung ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann Treib stoff die Pumpenanordnung 24 über den Durchlaßweg 60 ver lassen, und zwar durch einen Treibstoffauslaß 62 gebildet in den Treibstoffeinspritzkörper 22, und durch einen Treibstoffdurchlaßweg oder eine Leitung 64, die in das Treibstoffreservoir 26 abläuft, wodurch somit verhindert wird, daß Treibstoff innerhalb der Pumpenanordnung 24 auf den Einspritzdruck durch den Plunger 48 unter Druck ge setzt wird. Wenn das Steuerventil 26 geschlossen ist, kann Treibstoff nicht die Pumpenanordnung 24 über den Treibstoffdurchlaßweg 60 verlassen und somit kann der Treibstoff durch den Plunger bzw. Kolben 48 unter Druck gesetzt werden.

Das Öffnen und Schließen des Steuerventils 26 wird durch ein Motorsteuermodul ("ECM" = engine control module) 70 gesteuert, das mit diesem durch eine elektrische Leitung 72 verbunden ist. Das Motorsteuermodul 70 ist mit einem Nockenpositionssensor 74 verbunden, der die Position des Nockens 50 abfühlt und erzeugt ein Nockenpositionssignal auf einer Leitung 76, die mit dem Motorsteuermodul 70 verbunden ist. Ansprechend auf das Nockenpositionssignal erzeugt das Motorsteuermodul 70 elektrische Leistung auf der Leitung 72, um periodisch das Steuerventil 26, das solenoidbetätigt ist, zu öffnen und zu schließen, um zu veranlassen, daß Treibstoff periodisch in den Zylinder 16 eingespritzt wird.

Der Betrieb des Treibstoffeinspritzsystems 10 wird in folgenden in Verbindung mit einem Einspritzzyklus be schrieben. Am Beginn der Treibstoffeinspritzung wird das Steuerventil 26 von seiner offenen Position, wie in Fig. 1 gezeigt ist, in seine geschlossene Position, die Treib stoff daran hindert, die Pumpenanordnung 24 über den Treibstoffdurchlaßweg 60 zu verlassen, bewegt. Nachdem das Steuerventil 26 geschlossen wurde, treibt der Schwinghebel 52 den Plunger 48 nach unten, was den Druck des Treibstoffs innerhalb der Pumpenanordnung 24 und den Druck des Treibstoffs, der für das Düsenventil 28 vor gesehen ist, erhöht. Wenn der Treibstoffdruck in dem Düsenventil 28 den relativ hohen Schwellendruck erreicht, öffnet sich das Düsenventil 28 und Treibstoff wird von der Düse 30 in den Zylinder 16 eingespritzt bzw. injiziert.

Wenn die Treibstoffeinspritzung beendet werden soll, wird das Steuerventil 26 von seiner geschlossenen Position in seine offene Position bewegt. Als Folge tritt unter Druck stehender Treibstoff aus der Pumpenanordnung 24 durch die Treibstoffdurchlaßwege 60, 62 aus, was verursacht, daß der Treibstoffdruck in der Pumpenanordnung 24 und in dem Düsenventil 28 abnimmt. Wenn der Treibstoffdruck in dem Düsenventil 28 unter den Schwellenwert fällt, schließt sich das Düsenventil, wodurch die Einspritzung von Treib stoff in den Zylinder 16 beendet wird.

Ein Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Solenoidbetätigungsvorrichtung 100 zum Betätigen des Steuerventils 26 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Betä tigungsvorrichtung 100 weist ein im allgemeinen zy lindrisches Polglied 112 mit einer darin gebildeten ringförmigen Ausnehmung bzw. Vertiefung 114 auf. Eine elektromagnetische Einrichtung, wie zum Beispiel eine erregbare Wicklung oder Drahtspule 116 ist innerhalb der Ausnehmung 114 angeordnet. Ein im allgemeinen flacher zylindrischer Anker 118 ist beabstandet gezeigt, und zwar von der unteren Stirnseite bzw. Bodenfläche 120 des Pol glieds 112. Der Anker 118 wird von einer Stange 142 ge tragen, die mit ihm verbunden sein kann, und zwar durch irgendwelche herkömmliche Mittel, wie zum Beispiel (nicht gezeigte) Bolzen. Die Stange 122 besitzt eine ringförmige Ausdehnung oder Scheibe 124, und zwar integral mit ihr gebildet. Ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuseglied 126 besitzt eine Bohrung 128, durch die die Stange 122 verläuft. Das Gehäuseglied 126 umschließt einen Teil der Stange 122, die Scheibe 124 und eine Feder 130, die zwischen einer unteren Stirnseite 132 des Gehäuseglieds 126 und der oberen Stirnseite 134 der Scheibe 124 angeordnet ist, um den Anker 118 weg von der unteren Stirnseite 120 des Polglieds 112 vorzuspannen.

Das Polglied 112 und der Anker 118 sind beide aus einem Stahl gebildet, der einen Kohlenstoffgehalt zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und eine Rockwell-C ("RC") Härte zwischen ungefähr 40 und 60 besitzt. Die magnetischen Eigenschaften des Stahls, die den Betrag von Restmag netismus bestimmen, der induziert werden kann, werden primär durch den Kohlenstoffgehalt des Stahls bestimmt. Vorzugsweise beträgt der Kohlenstoffgehalt des Stahls ungefähr 1,0% und SAE (Society of Automotive Engineers = Gesellschaft für Ingenieure der Automobiltechnik) 52100 Stahl mit einer RC-Härte von ungefähr 59 wurde als be vorzugt herausgefunden. SAE 52100, der ein herkömmlicher Stahl ist, der für Lageranwendungen verwendet wird, ist ein Stahl, der die folgenden Bestandteile, und zwar in Gewichtsprozent besitzt, und zwar ausgedrückt entweder als ein Bereich von gestatteten Prozentsätzen oder eines maximalen erlaubbaren Prozentsatzes:

Kohlenstoff\|0,98-1,10%
Mangan	0,25-0,45%
Phosphor_max	0,025%
Schwefel_max	0,025%
Silizium	0,15-0,30%
Chrom	1,30-1,60%

SAE 52100 Stahl kann ebenfalls Spurenmengen der folgenden Bestandteile besitzen:

Kupfer_max\|0,35%
Nickel_max	0,25%
Molybdän_max	0,08%

Wie genauer im folgenden beschrieben werden wird, kann eine geeignete RC-Härte erreicht werden durch Wärmebe handeln oder anderes Härten des Polglied 112 und des Ankers 118.

Wenn die Betriebskomponenten der Solenoidbetätigungs vorrichtung 100 der Fig. 2 in eine zu steuernde Struktur inkorporiert sind, wie zum Beispiel dem Steuerventil 26 der Fig. 1, wären das Polglied 112 und das Gehäuse 126 stationär bezüglich einander und der Anker 118 und die Stange 122 würden sich auf- und abbewegen, und zwar in der vertikalen Richtung.

Im Betrieb besitzt die Betätigungsvorrichtung 100 zwei Zustände oder Positionen bzw. Stellungen, eine erste oder betätigte Position, in der der Anker 118 in physischem Kontakt mit der unteren Stirnseite 120 des Polglieds 112 ist und eine zweite oder nicht betätigte Position, in der der Anker 118 beabstandet von der unteren Stirnseite 120 des Polglieds 112 ist.

Um das Solenoid 100 zu betätigen, wird die Drahtspule 116 erregt, und zwar dadurch, daß ein elektrischer Strom durch sie läuft, und zwar in einer Richtung, um den Anker 118 zu dem Polglied 112 anzuziehen. Wenn die Anziehungs kraft die Gegenkraft der Vorspannfeder 130 überwindet, bewegt sich der Anker 118 nach oben und kontaktiert die untere Oberfläche bzw. Unterseite 120 des Polglieds 112. Nachdem ein derartiger Kontakt hergestellt wurde, kann der elektrische Strom in der Drahtspule 116 abgeschaltet werden und trotz der durch die Vorspannfeder 130 erzeug ten Gegenkraft wird der Anker 118 verriegelt bleiben, und zwar in Kontakt mit der unteren Stirnseite 120 des Pol glieds 112, und zwar auf Grund eines Restmagnetismus.

Um die Betätigung des Solenoids 100 aufzuheben, wird ein elektrischer Strom in der Drahtspule 116 in der entgegen gesetzten Richtung (entgegen der Richtung, die erforder lich ist, um das Solenoid zu betätigen) für eine relativ kurze Zeitperiode erzeugt, um den Restmagnetismus, der den Anker 118 in Kontakt mit der Unterseite 120 des Pol glieds 112 hält, zu überwinden. Vorzugsweise wird elek trischer Strom zu der Drahtspule 116 abgeschaltet, sobald sich der Anker 118 einmal weg von der Unterseite 120 zu bewegen beginnt. Nachdem der Restmagnetismus überwunden ist, wird der Anker 118 weg von dem Polglied 112 durch die Vorspannfeder 130 gezogen.

Die Verwendung der oben beschriebenen spezifischen Stähle ist dahingehend vorteilhaft, daß derartige Stähle aus reichend magnetische Eigenschaften besitzen, um der Sole noidbetätigungsvorrichtung 100 zu gestatten, durch Rest magnetismus verriegelt zu werden und dahingehend, daß sie ausreichend hart sind, so daß das Polglied 112 und der Anker 118 nicht deformiert werden oder unzulässig ver schleißen, und zwar trotz des wiederholten Kontakts zwischen diesen zwei Komponenten, was besonders vorteil haft in Anwendungsfällen ist, die erfordern, daß das So lenoid häufig betätigt wird, was eine relativ hohe Anzahl von Betätigungen über die Lebensdauer der Betätigungsvor richtung zur Folge hat.

Ein Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Solenoidbetätigungsvorrichtung 150 zum Betätigen des Steuerventils 26 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Betäti gungsvorrichtung 150 weist ein im allgemeinen zylindri sches oberes Polglied 152 mit einer darin gebildeten ringförmigen Ausnehmung 154 auf. Eine erste elektromag netische Einrichtung, wie zum Beispiel eine erregbare Wicklung oder Drahtspule 156 ist innerhalb der Ausnehmung 154 angeordnet. Ein im allgemeinen flacher, zylindrischer Anker 158 ist gezeigt, und zwar beabstandet von der Un terseite 160 des Polglieds 152. Der Anker 158 wird durch eine Stange oder einen Stab 162 getragen, der mit ihm verbunden sein kann durch irgendwelche herkömmlichen Mittel.

Die Solenoidbetätigungsvorrichtung 150 besitzt ein im allgemeinen zylindrisches unteres Polglied 172 mit einer darin gebildeten ringförmigen Ausnehmung 174. Eine zweite elektromagnetische Einrichtung, wie zum Beispiel eine Wicklung oder eine Drahtspule 176 ist innerhalb der Aus nehmung 174 angeordnet. Das untere Polglied 172 besitzt ebenfalls eine obere Stirnfläche bzw. Oberseite 178 und eine zentrale Bohrung, durch die die Stange 162 verläuft.

Die Polglieder 152, 172 und der Anker 158 sind beide aus einem Stahl gebildet, der einen Kohlenstoffgehalt zwi schen ungefähr 0,8% und 1,0% besitzt und eine RC-Härte zwischen ungefähr 40 und 60 besitzt. Vorzugsweise ist der Kohlenstoffgehalt des Stahls ungefähr 1,0% und SAE 52100 Stahl, der eine RC-Härte von ungefähr 59 besitzt, wurde als geeignet herausgefunden.

Im Betrieb besitzt die Betätigungsvorrichtung 150 zwei Zustände oder Positionen bzw. Stellungen, eine erste betätigte Position, in der der Anker 158 in physischem Kontakt mit der Unterseite 160 des oberen Polglieds 152 ist, und eine zweite betätigte Position, in der der Anker 158 in physischem Kontakt mit der Oberseite 178 des unteren Polglieds 172 ist.

Eine Art und Weise, die Drahtspulen 156, 176 zu erregen, um den Anker 158 hin- und herzubewegen und somit das Steuerventil 26 zu öffnen und zu schließen, wird im folgenden beschrieben. Andere Erregungsverfahren können verwendet werden und das besondere Erregungsverfahren wird nicht als wichtig für die vorliegende Erfindung betrachtet.

Um das Solenoid 150 zu betätigen, um seine erste be tätigte Position (aus einer nicht betätigten Position, in der das Solenoid nicht verriegelt ist) einzunehmen, wird die Drahtspule 156 elektrisch erregt, und zwar durch Durchlaufen eines elektrischen Stroms durch sie, und zwar in einer Richtung, um den Anker 158 zu dem oberen Pol glied 152 hin anzuziehen. Wenn der Anker 158 die Unter seite 160 des oberen Polglieds 152 kontaktiert, wird der Strom in der Drahtspule 156 abgeschaltet und der Anker 158 wird verriegelt in Kontakt mit der Unterseite 160 des oberen Polglieds 152 auf Grund von Restmagnetismus ver bleiben.

Um das Solenoid 150 zu betätigen, um seine zweite be tätigte Position (aus seiner ersten betätigten Position) einzunehmen, wird die Drahtspule 176 elektrisch erregt, und zwar durch Laufen eines elektrischen Stromes durch sie, und zwar in einer Richtung, um den Anker 158 zu der Oberseite 178 des unteren Polglieds 172 anzuziehen. Wenn der Anker 158 die Oberfläche 178 kontaktiert, wird der elektrische Strom in der Drahtspule 176 abgeschaltet und der Anker 158 wird magnetisch in Kontakt mit der Oberflä che 178 auf Grund von Restmagnetismus verriegelt ver bleiben. Zu ungefähr derselben Zeit, wie die Drahtspule 176 erregt wird, kann optional elektrischer Strom in der Drahtspule 156 in entgegengesetzter Richtung (entgegen der Richtung, die erforderlich ist, um den Anker 158 zu der Oberfläche 160 hinzubewegen) erzeugt werden, und zwar für eine relativ kurze Zeitperiode, wie zum Beispiel weniger als eine Millisekunde, um die Restmagnetismus zu überwinden, der den Anker 158 in Kontakt mit der Oberfläche 160 hält oder verriegelt.

Die Solenoidbetätigungsvorrichtungsbauteile, die aus dem bevorzugten Stahl gebildet sind, werden einem Wärmebe handlungsprozeß unterworfen, um eine gewünschte präzise Verriegelungskraft zu erreichen. Es gibt ein Beziehung zwischen der Härte des bevorzugten Stahls und den magne tischen Charakteristiken bzw. Eigenschaften des Stahls. Wenn die Härte des bevorzugten Stahls ansteigt, verändern sich die magnetischen Charakteristiken, so daß der Betrag von Restmagnetismus, der in dem Stahl induziert werden kann, sich erhöht. Als Folge erhöht sich ebenfalls die Verriegelungskraft.

Fig. 4 stellt die allgemeine Beziehung zwischen der RC- Härte von SAE 52100 Stahl und den resultierenden Ver riegelungs- und Abziehkräften dar, und zwar ausgedrückt als ein relativer Prozentsatz der magnetischen Kraft. Man kann erkennen, daß die relative Verriegelungskraft (dar gestellt durch die durchgezogene Linie) ansteigt, wenn die RC-Härte des Stahls ansteigt. Obwohl die Beziehung zwischen der RC-Härte und der Verriegelungskraft im allgemeinen in Fig. 4 als linear dargestellt ist, ist der Graph in Fig. 4 eine Approximation und die Beziehung ist nicht notwendigerweise linear. Die genaue Beziehung zwischen der Härte und der Verriegelungskraft für SAE 52100 sowie für andere erfindungsgemäße Stähle kann empirisch bestimmt werden, und zwar durch Präparieren einer Anzahl von Proben bzw. Mustern aus dem bevorzugten Stahl mit inkrementierend verschiedenen Härten und durch ein Messen der resultierenden Verriegelungskraft für jede Stahlprobe. Die gemessene Verriegelungskraft für jede Stahlprobe kann graphisch wie in Fig. 4 aufgetragen werden.

Fig. 4 stellt ebenfalls die allgemeine Beziehung zwischen der Abziehkraft (dargestellt durch die gepunktete Linie) und der RC-Härte des SAE-52100 Stahls dar. Die Abziehkraft ist die anziehende Kraft, die auf den Ventilelementanker ausgeübt wird, und zwar auf Grund einer Erregung der Drahtspule(n). Die präzise bzw. genaue Beziehung zwischen der Härte und der relativen Abziehkraft kann ebenfalls empirisch bestimmt werden für die bevorzugten Stähle, und zwar auf eine Art und Weise ähnlich zu der oben beschriebenen.

Der Anker und das bzw. die Polglieder der zwei oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Zuerst wird die gewünschte bzw. erforderlich Verriegelungskraft für die Solenoidbetätigungsvorrichtung bestimmt, und zwar auf eine herkömmliche Art und Weise auf der Grundlage von typischen Faktoren, wie zum Beispiel der Oberflächen des Ankers, die in physischem Kontakt mit dem Polglied sein wird und der Anzahl von Amperewindungszahlen der Drahtspule(n), die in der Solenoidbetätigungsvorrichtung verwendet werden.

Nachdem die erforderliche Verriegelungskraft bestimmt wurde, wird diese Verriegelungskraft erhalten durch Bestimmen, was die entsprechende Härte des Ankers und des bzw. der Polglieder sein sollte, und zwar auf der Grund lage der bekannten Beziehung zwischen der Härte und der Verriegelungskraft, und durch Wärmebehandeln des Ankers und des bzw. der Polglieder, um diese Härte zu erhalten.

Zum Beispiel unter Verwendung des in Fig. 4 dargestellten Graphen der Verriegelungskraft, falls die erforderliche Verriegelungskraft einer relativen magnetischen Kraft von 45% entspricht, kann man erkennen, daß die entsprechende RC-Härte ungefähr 54 sein würde. Deshalb, um die erfor derliche Verriegelungskraft zu erreichen, würden der Anker und das bzw. die Polglieder wärmebehandelt oder auf eine andere Weise gehärtet werden, um eine schließliche RC-Härte von 54 zu erreichen.

Bei dem Verfahren des Herstellens des Ankers und des bzw. der Polglieder der Solenoidbetätigungsvorrichtung werden diejenigen Bauteile zuerst aus Stahl unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Verfahrens gebildet, wie zum Beispiel durch maschinenmäßiges Bearbeiten, und dann werden sie einem Aushärtungsprozeß unterworfen, wie zum Beispiel einer Wärmebehandlung, um die erforderliche Härte zu erreichen und als Folge, um die erforderliche Verriegelungskraft zu erreichen.

Bei dem Wärmebehandlungsprozeß werden der Anker und das Polglied bzw. die Polglieder anfänglich gehärtet durch Anheben ihrer Temperaturen auf eine erste relative hohe Temperatur, wie zum Beispiel 843°C (1550°F) und dann durch Abkühlen von diesen in einem bewegten, gerührten bzw. agitierten Bad, wie zum Beispiel einem Ölbad. Als Folge bzw. Ergebnis dieses Härtungsschrittes wird die Anfangshärte des Ankers und des Polglieds bzw. der Polglieder ein relativ hoher Wert sein, wie zum Beispiel eine RC-Härte von ungefähr 65.

Nach dem Härtungsschritt, werden der Anker und das Polglied bzw. die Polglieder einem Temperschritt unter worfen. In diesem Schritt wird die Temperatur der Be standteile erneut auf eine zweite Temperatur erhöht, wie zum Beispiel 200°C (bzw. 400°F), und zwar geringer als die erste relativ hohe Temperatur, die in dem anfäng lichen Härtungsschritt verwendet wurde. Wie bekannt ist, hängt die Temperatur, auf die die Bestandteile in dem Temperungsschritt erhöht werden, von der zu erreichenden abschließenden Härte ab. Die Komponenten bzw. Bestandteile werden dann abgekühlt, wie zum Beispiel durch Luftkühlen. Als Folge des Temperungsschrittes wird die Härte des Ankers und des Polglieds bzw. der Polglie der auf einen niedrigeren Wert verringert werden, wie zum Beispiel eine RC-Härte von 59. Die Verwendung der zwei oben erwähnten Temperaturen (200°C und 843°C) wird Komponenten mit einer RC-Härte von ungefähr 59 erzeugen.

Bei den oben beschriebenen Wärmebehandlungsschritten werden alle Oberflächen des Ankers und des Polglieds bzw. der Polglieder der Wärmebehandlung unterworfen und werden somit gehärtet und getempert. Da der bevorzugte Stahl, aus dem der Anker und das Polglied bzw. die Polglieder gebildet sind, einen ausreichenden Restmagnetismus auf weist, und zwar trotz der Tatsache, daß er bzw. es bzw. sie ziemlich hart ist bzw. sind, gibt es keine Notwen digkeit, selektiv eine oder mehrere der Oberflächen des Ankers und/oder der Polglieder zu maskieren oder abzu decken, um zu verhindern,, daß derartige Oberflächen ge härtet werden.

Bei den oben beschriebenen Wärmebehandlungsschritten (und wie herkömmliche Praxis ist), wird eine relativ große Anzahl von Ankern und Polgliedern vorzugsweise gleich zeitig erwärmt und zusammen abgekühlt, um die Energie effizienz des Prozesses zu maximieren.

Die detaillierte Art und Weise, in der die Solenoidbe standteile wärmebehandelt werden, zum Beispiel Tempera turen, Zeitdauern, Verfahren der Erwärmens, Verfahren des Abkühlens, etc. ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig. Ein Durchschnittsfachmann würde wissen, wie die Stahlbauteile behandelt werden müssen, um irgendeine erforderliche Härte zu erreichen. Der oben beschriebene Wärmebehandlungsprozeß ist nicht per se neu und wurde früher verwendet für verschiedene Komponenten, und zwar verschieden von Ankern und Polgliedern für Solenoidbetä tigungsvorrichtungen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Solenoidbetätigungsvorrichtung und das Verfahren des Herstellens des Ankers und der Polglieder der Betäti gungsvorrichtung, wie oben beschrieben, besitzen zahl reiche Anwendungen in der Industrie, einschließlich allgemeinen Anwendungen, die die Verwendung von Solenoid betätigungsvorrichtungen für Ventile und spezifischere Anwendungen, wie zum Beispiel die Verwendung von Ventil betätigungsvorrichtungen in Treibstoffeinspritzsystemen einschließen. Derartige Treibstoffeinspritzsysteme könnten zum Beispiel hydraulisch betätigte elektronisch gesteuerte Einspritztreibstoffsysteme oder mechanisch betätigte elektronisch gesteuerte Einspritztreib stoffsysteme einschließen.

Abänderungen und alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung werden einem Fachmann im Hinblick auf die vorhergehende Beschreibung offensichtlich werden. Diese Beschreibung ist rein illustrativ gedacht und dient zum Zweck des Unterrichtens von Fachleuten hinsichtlich des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Die Details der Struk tur und des Verfahrens können wesentlich variiert werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen und die ausschließliche Benutzung von allen Abänderungen, inner halb des Schutzumfangs der angefügten Patentansprüche ist vorbehalten bzw. reserviert.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Solenoidbetätigungsvorrichtung bzw. elektromag netische Betätigungsvorrichtung, geeignet zur Verwendung in einer Treibstoffeinspritzvorrichtung besitzt ein Pol glied, einen damit assoziierten Anker, und eine mit dem Polglied assoziierte erregbare Wicklung bzw. Spule. Die Solenoidbetätigungsvorrichtung ist verriegelbar durch Restmagnetismus zwischen dem Polglied und dem Anker, und zwar ohne die Hilfe eines Permanentmagneten. Das Polglied und der Anker sind aus Stahl gebildet mit einem Kohlenstoffgehalt von zwischen 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen 40 und 60. Der Anker ist hin- und herbewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Anker physisch das Polglied kontaktiert und einer zweiten Position, in der der Anker von dem Polglied beabstandet ist. Der Anker nimmt die erste Position ein, wenn die Wicklung bzw. Spule erregt wird und die zweite Position, wenn die Wicklung enterregt wird. Der Anker wird in der ersten Position bzw. Stellung durch Restmagnetismus zwischen dem Polglied und dem Anker gehalten, wenn die Wicklung enterregt wird, nachdem sie anfänglich erregt wurde. Die Betätigungsvorrichtung kann ebenfalls in der Form einer dual wirkenden Betätigungsvorrichtung mit einem Anker und ersten und zweiten Polgliedern ausgebildet werden. Der Anker und das Polglied bzw. die Polglieder der Betätigungsvorrichtung können gebildet werden durch ein Wärmebehandlungsverfahren, und zwar auf der Grundlage der Erkennung der Beziehung zwischen der Härte des Polglieds bzw. der Polglieder und dem Anker und dem resultierenden Restmagnetismus von diesen Bauteilen.

Claims

1. Solenoidbetätigungsvorrichtung bzw. elektromag netische Betätigungsvorrichtung mit einem Polglied und einem damit assoziierten Anker, wobei die Solenoidbetätigungsvorrichtung verriegelbar ist, und zwar durch Restmagnetismus zwischen dem Polglied und dem Anker ohne die Hilfe eines permanenten Magneten, wobei die Solenoidbetätigungsvorrichtung folgendes aufweist:
ein Polglied, das Stahl aufweist mit einem Kohlen stoffgehalt von zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60;
eine elektrisch erregbare elektromagnetische Ein richtung, die mit dem Polglied assoziiert ist; und
einen Anker assoziiert mit dem Polglied, der Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von zwischen 0,8% und 1,2% und eine RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60 aufweist, wobei der Anker hin- und herbewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der der Anker physisch das Polglied kontaktiert und einer zweiten Position, in der der Anker beabstandet von dem Polglied ist, wobei der Anker die erste Position einnimmt, auf das elektrische Erregen der elektromagnetischen Einrichtung hin und die zweite Position auf das elektrische Enterregen der elektro magnetischen Einrichtung hin, wobei der Anker in der ersten Position durch Restmagnetismus zwischen dem Polglied und dem Anker gehalten wird, wenn die elektromagnetische Einrichtung elektrisch enterregt wird, nachdem sie anfänglich elektrisch erregt wurde.

2. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Anker Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ungefähr 1% aufweist.

3. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, wobei der Anker SAE 52100 Stahl aufweist.

4. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach An spruch 1, wobei das Polglied Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ungefähr 1% aufweist.

5. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, inbesondere Anspruch 1, wobei das Polglied SAE 52100 Stahl aufweist.

6. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, wobei das Polglied und der Anker SAE 52100 Stahl aufweisen.

7. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 6, wobei das Polglied eine zylindrische Form besitzt.

8. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 7, wobei das Polglied eine ringförmige Ausnehmung darinnen gebildet besitzt und wobei die elek tromagnetische Einrichtung in der ringförmigen Ausnehmung angeordnet ist.

9. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, wobei der Anker eine zylindrische Form besitzt.

10. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 9, wobei der Durchmesser des Ankers im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Polglieds ist.

11. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 9, die zusätzlich eine Feder aufweist, und zwar be triebsmäßig gekuppelt mit dem Anker, um den Anker in seine zweite Position vorzuspannen.

12. Solenoidbetätigungsvorrichtung bzw. elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit einem Paar von Polgliedern und einem damit assoziierten Anker, wobei die Solenoidbetätigungsvorrichtung verriegelbar ist durch Restmagnetismus zwischen den Polgliedern und dem Anker, und zwar ohne die Hilfe eines Permanentmagneten, wobei die Solenoidbetätigungsvorrichtung folgendes aufweist:
ein erstes Polglied, das Stahl mit einem Kohlen stoffgehalt von zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60 aufweist;
eine erste elektrisch erregbare elektromagnetische Einrichtung, die mit dem ersten Polglied assoziiert ist;
ein zweites Polglied, das Stahl mit einem Kohlen stoffgehalt von zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60 aufweist;
eine zweite elektrisch erregbare elektromagnetische Einrichtung, die mit dem zweiten Polglied assoziiert ist;
einen Anker, der mit den ersten und zweiten Polglie dern assoziiert ist und Stahl mit einem Kohlenstoff gehalt von zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60 auf weist, wobei der Anker hin- und herbewegbar ist, und zwar zwischen einer ersten Position, in der der An ker physisch das erste Polglied kontaktiert und einer zweiten Position, in der der Anker physisch das zweite Polglied kontaktiert, wobei der Anker die erste Position einnimmt, auf das elektrische Erregen der ersten elektromagnetischen Einrichtung hin und die zweite Position auf das elektrische Erregen der zweiten elektromagnetischen Einrichtung hin, wobei der Anker in der ersten Position durch Restmagnetismus zwischen dem ersten Polglied und dem Anker gehalten wird, wenn die erste elektro magnetische Einrichtung elektrisch enterregt wird, nachdem sie anfänglich elektrisch erregt wurde, und wobei der Anker in der zweiten Position durch Rest magnetismus zwischen dem zweiten Polglied und dem Anker gehalten wird, wenn die zweite elektromagneti sche Einrichtung elektrisch enterregt wird, nachdem sie anfänglich elektrisch erregt wurde.

13. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 12, wobei die ersten und zweiten Polglieder eine zy lindrische Form besitzen.

14. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 13, wobei jedes der ersten und zweiten Polglieder eine darin gebildete ringförmige Ausnehmung besitzt, wobei die erste elektromagnetische Einrichtung in der ringförmigen Ausnehmung, die in dem ersten Polglied gebildet ist, angeordnet ist, und wobei die zweite elektromagnetische Einrichtung in der ring förmigen Ausnehmung, die in dem zweiten Polglied gebildet ist, angeordnet ist.

15. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, wobei der Anker eine zylindrische Form besitzt.

16. Solenoidbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die ersten und zweiten Polglieder im wesent lichen denselben Durchmesser besitzen und wobei der Durchmesser des Ankers im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Polglieder ist.

17. Elektronisch gesteuerte Treibstoffeinspritzvorrichtung, die folgendes aufweist:
einen Treibstoffeinspritzvorrichtungskörper;
eine Düse, die in dem Treibstoffeinspritzvorrich tungskörper angeordnet ist;
Einspritzmittel zum Verursachen, daß Treibstoff periodisch durch die Düse eingespritzt wird;
ein elektronisches Steuerventil angeordnet in dem Treibstoffeinspritzvorrichtungskörper und betriebs mäßig gekuppelt mit den Einspritzmitteln, wobei das Steuerventil eine erste Position bzw. Stellung be sitzt, die verursacht, daß der Treibstoff durch die Düse eingespritzt wird und eine zweite Position, in der Treibstoff daran gehindert wird, durch die Düse eingespritzt zu werden, wobei das Steuerventil eine Ventilbetätigungsvorrichtung besitzt, die folgendes aufweist:
ein Polglied, das Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von zwischen 0,8% und 1,2% und eine RC-Härte von zwischen 40 und 60 aufweist;
eine elektrisch erregbare elektromagnetische Ein richtung, die mit dem Polglied assoziiert ist, und einen Anker, der mit dem Polglied assoziiert ist und Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von zwischen un gefähr 0,8% und 1,2% und eine RC-Härte von zwi schen ungefähr 40 und 60 aufweist.

18. Verfahren zum Herstellen eines Polglieds und eines Ankers für eine Solenoidbetätigungsvorrichtung vom Verriegelungstyp mit einer ausgewählten Verriege lungskraft, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(a) Bilden bzw. Formen des Polglieds aus Stahl;
(b) Bilden bzw. Formen des Ankers aus Stahl;
(c) Auswählen einer Verriegelungskraft für die Solenoidbetätigungsvorrichtung;
(d) Bestimmen, was die Härte des Polglieds und der Betätigungsvorrichtung sein sollte, und zwar auf der Grundlage der ausgewählten Verriegelungskraft; und
(e) Wärmebehandeln des Polglieds und des Ankers, um die im Schritt (d) bestimmte Härte zu erreichen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt (e) folgende Schritte aufweist:

(e1) Erwärmen des Polglieds und des Ankers auf eine erste Temperatur;
(e2) Abkühlen des Polglieds und des Ankers;
(e3) Erwärmen des Polglieds und des Ankers auf eine zweite Temperatur, wobei die zweite Temperatur nie driger als die erste Temperatur ist; und
(e4) Abkühlen des Polglieds und des Ankers.

20. Verfahren zum Herstellen eines Polglieds und eines Ankers für eine Solenoidbetätigungsvorrichtung vom Verriegelungstyp mit einer ausgewählten Verriege lungskraft, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(a) Bilden des Polglieds aus Stahl mit einem Koh lenstoffgehalt von zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60;
(b) Bilden des Ankers aus Stahl mit einem Kohlen stoffgehalt von zwischen ungefähr 0,8% und 1,2% und einer RC-Härte von zwischen ungefähr 40 und 60;
(c) Auswählen einer Verriegelungskraft für die So lenoidbetätigungsvorrichtung;
(d) Bestimmen, was die Härte des Polglieds und der Betätigungsvorrichtung sein sollte, und zwar auf der Grundlage des ausgewählten Verriegelungskraft; und
(e) Wärmebehandeln des Polglieds und des Ankers, um die im Schritt (d) bestimmte Härte zu erreichen.