DE19602288C2 - Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und insbesondere auf ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil zum Verhindern einer Sekundäreinspritzung von Kraftstoff bei einem direkten Kraftstoffeinspritzsystem oder dergleichen.

Unter den Solenoid-Kraftstoffeinspritzventilen (elektromagnetischen Kraftstoffeinspritz­ ventilen) nach dem Stand der Technik wird das sogenannte Niederdruck-Solenoid- Kraftstoffeinspritzventil zum Beispiel auf dem Einlaß-Verteiler einer Brennkraftmaschine befestigt und dazu verwendet, Benzin oder einen anderen Kraftstoff in den Einlaß- Verteiler einzuspritzen. Eine Beschreibung eines derartigen Solenoid-Kraftstoffein­ spritzventils kann zum Beispiel in der JP 1-104960 A vorgefunden werden. Eine allge­ meine Erläuterung dieses Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 gegeben.

Fig. 7 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 1 nach dem Stand der Technik, das einen Verbinder 2, ein Ventilgehäuse 3, eine Düsenabdec­ kung 4, ein Kraftstoffzufuhrrohr 5, das aus einem magnetisierbaren Material hergestellt ist, einen Federsitz 6, einen Ventilsitz 7 und eine Solenoid-Wicklung 8, die durch ein Steuersignal, das über den Verbinder 2 empfangen wird, erregt/entregt wird.

Ein zylinderförmiger Anker 9 und eine Ventilnadel 10, die integral mit dem Anker 9 be­ wegbar ist, sind so vorgesehen, um zu dem Kraftstoffzufuhrrohr 5 von unten, und zwar aus Sicht der Zeichnung, hin zu weisen.

Eine Düse 11 ist in der Spitze des Ventilsitzes 7 gebildet und die Ventilnadel 10 wird konstant zu einer Düse 11 durch eine Ventilfeder 12 vorgespannt, so daß sie auf einem Sitzbereich 7A des Ventilsitzes 7 aufgesetzt wird.

Benzin oder ein anderer Kraftstoff wird über eine Kraftstoffzufuhranschlußöffnung 13 an der Oberseite (aus Sicht der Zeichnung) des Kraftstoffzufuhrrohrs 5 zu einem ersten Kraftstoffkanal 14, von dem ersten Kraftstoffkanal 14 zu einem zweiten Kraftstoffkanal 15 innerhalb des Ankers 9 und dann zu einem dritten Kraftstoffkanal 16 zwischen dem Ventilsitz 7 und der Ventilnadel 10 zugeführt.

Wenn das Solenoid-Betätigungsglied bzw. der -Aktuator 8 erregt wird, werden der Anker 9 und die Ventilnadel 10 um einen Betrag einer Anhebung L (die Anhebung der Ventilna­ del 10; definiert durch den Abstand zwischen einem abgestuften Bereich der Ventilnadel 10 und einem Ventilanschlag 17) angehoben und Kraftstoff wird von der Düse 11 in ei­ nen Motoreinlaßverteiler 18 eingespritzt.

Wenn die Solenoidwicklung (Elektromagnetentwicklung) 8 entregt wird, werden der An­ ker 9 und die Ventilnadel 10 zu deren Ursprungsposition durch die Kraft der Ventilfeder 12 zurückgestellt, um dadurch die Düse 11 zu schließen.

Das Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 1 dieser Konfiguration wird als ein Solenoid-Kraft­ stoffeinspritzventil vom Kolben-Typ bezeichnet. Wenn das Solenoid-Kraftstoffeinspritz­ ventil 1 vom Kolben- (Plunger-) Typ dazu verwendet wird, Kraftstoff nicht in den Einlaß- Verteiler 18 Hinzuspritzen, sondern direkt in einen Motorzylinder, d. h. wenn es als ein Hochdruck-Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil für eine sogenannte direkte Kraftstoffein­ spritzung verwendet wird, wird der Kraftstoffdruck zum Zuführen von mehr fein zerstäub­ tem Kraftstoff direkt in den Zylinder zur Verbrennung erhöht.

Aufgrund des erhöhten Kraftstoffdrucks, der mit dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil vom Direkteinspritzungs-Typ erhalten wird, ist es möglich, ein saubereres Abgas und ei­ ne verbesserte Kraftstoffökonomie (geringer Kraftstoffverbrauch) zu erzielen. Die Unter­ schiede zwischen diesem Typ eines Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils und dem vorste­ hend erwähnten Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Einlaß-Verteiler 18 sind in der Tabelle 1 der Fig. 8 zusammengefaßt.

In der Tabelle 1 der Fig. 8 ist der "Staudruck" bzw. "Auspuffdruck" der Druck, den ein Sitzdurchmesserbereich 10A (Sitzdurchmesser S) der Ventilnadel 10 von der Außenseite des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils (das Innere des Einlaß-Verteilers 18 oder der Zy­ linderverbrennungskammer) aufnimmt, und stellt die Kraft dar, mit der Luft und/oder ver­ branntes Gas versucht, in das Innere des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils einzudrin­ gen. Ein Staudruck von Null bedeutet Atmosphärendruck.

Ein Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil vom Direkteinspritzungs-Typ, das in der Umgebung arbeitet, die in Tabelle 1 der Fig. 8 angegeben ist, erfordert Eigenschaften, die das So­ lenoid-Kraftstoffeinspritzventil 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Einlaß-Verteiler 18 nicht besitzt.

Dies wird genauer erläutert werden. Die äußeren Kräfte, die auf die Ventilnadel 10 ein­ wirken, sind die Last (Fsp), die durch die Ventilfeder 12 für eine dynamische Einstellung der Menge einer Kraftstoffeinspritzung beaufschlagt wird, und der Kraftstoffdruck (Fp).

Für Fsp ist dabei eine Last erforderlich, die ausreichend ist, um eine Öffnung der ge­ schlossenen Ventilnadel 10 durch den Staudruck zu verhindern.

Fp ist vorhanden, wenn die Ventilnadel 10 geschlossen ist, und ist gleich zu (Sitzfläche der Ventilnadel 10) × (Kraftstoffdruck pro Flächeneinheit).

Tabelle 2 der Fig. 9 stellt den Druck dar, der auf die Ventilnadel 10 einwirkt, wenn Kraft­ stoff in den Einlaß-Verteiler 18 eingespritzt wird und wenn Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt wird. Die Daten, die dargestellt sind, basieren auf einem Sitzdurchmesser von 2,5 mm und einem Kraftstoffdruck von 10 MPa (100 kg/cm²).

Wie in Tabelle 2 der Fig. 9 dargestellt ist, beträgt die minimale Kraft der Solenoid-Wick­ lung 8, die zum Anziehen des Ankers 9 erforderlich ist, wenn Kraftstoff in den Einlaß- Verteiler 18 eingespritzt wird 4,51 N (0,46 kgf) (+ Kraft zum Antreiben der Ventilnadel 10), wobei sie 96 N (9,8 kgf) (+ Kraft zum Antreiben der Ventilnadel 10) in dem Fall eines Kraftstoff-Direkteinspritzungssystems erreicht.

Die maximale Kraft der Solenoid-Wicklung 8 eines Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlaß-Verteiler 18 beträgt etwa 20 N (2 kgf).

Es ist deshalb unmöglich, ein Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 1 zu verwenden, das zum Einspritzen in einem Einlaß-Verteiler 18 in einem Kraftstoff-Direkteinspritzungssystem vorgesehen ist, ohne daß es strukturell zur Verwendung in einer Hochdruckbe­ triebsumgebung modifiziert wird. Die strukturellen Modifikationen, die erforderlich sind, umfassen: (1) eine Erhöhung einer anziehenden Kraft für die Solenoid-Wicklung 8, (2) eine Reduktion des Sitzdurchmessers zum Erniedrigen des Effekts des Kraftstoffdrucks und des -staudrucks, und (3) eine Erhöhung der Steifigkeit.

Die US 5,244,180 A lehrt ein Ventil, das gegenüber dem Solenoid-Kraftstoffeinspritz­ ventil 1 vom Kolben-Typ, das in Fig. 7 dargestellt ist, unterschiedlich ist, nämlich das Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil (elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil) 20 vom Flächen- bzw. Flansch-Typ, das in Fig. 10 dargestellt ist. In der nachfolgenden Erläute­ rung des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 20 werden Komponenten, die denjenigen in Fig. 7 entsprechen, mit denselben Bezugssymbolen wie diejenigen in Fig. 7 bezeichnet und werden nicht erneut erläutert werden.

Fig. 10 zeigt eine vertikale Schnittansicht des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 20. Im Gegensatz zu dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 1, das einen Anker 9 vom Kolben- Typ besitzt, verwendet das Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 20 einen flachen Anker 21 oder einen Anker vom sogenannten Flächen- bzw. Flansch-Typ.

Der Anker 21 ist in einer Ankerkammer 22 aufgenommen, die mit der Kraftstoffzufuhran­ schlußöffnung 13 in Verbindung steht.

Da für dieselbe Raumgröße dieser Konfiguration das Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 20 eine Vergrößerung des Anziehbereichs des Ankers 21 gegenüber derjenigen ermöglicht, die in dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 1 erzielbar ist, ist es geeignet, eine größere Anziehkraft zu erzeugen.

Ähnlich dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 1 verwenden die meisten Solenoid-Kraft­ stoffeinspritzventile, die nicht eine solche starke anziehende Kraft erfordern, Anker vom Kolben-Typ ähnlich dem Anker 9.

Ein Kraftstoff-Direkteinspritzungssystem wird bei Maschinen derselben Größe wie frühe­ re Systeme angewandt und da das Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 20 deshalb sehr na­ he zu dem Zylinder angeordnet werden muß, mußte es an einer Stelle installiert werden, wo es nicht mit dem Auslaß-Ventil und der Zündkerze in Wechselwirkung tritt. Deshalb ist die Praxis diejenige, dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 20 einen kleineren Durch­ messer als derjenige des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 1 insgesamt zu geben und die betriebsmäßige Festigkeit der Ventilnadel 10 und ihr Ansprechen auf Steuerimpulse zu erhöhen, und zwar durch Ausstatten des Ankers 21 mit vielfachen, in axialer Richtung verlaufenden Öffnungen 23, die dessen Gewicht reduzieren, während gleichzeitig ausrei­ chender Flächenbereich für den Durchgang des erforderlichen, magnetischen Flusses sichergestellt wird.

Allerdings führt die Aufnahme dieses Ankers 21 vom Flansch-Typ zu dem nachfolgenden Problem.

Der Betrieb der Ventilnadel 10 produziert Kraftstoffdruckfluktuationen in dem Solenoid- Kraftstoffeinspritzventil 20, insbesondere in der Ankerkammer 22, und diese Kraftstoff­ druckfluktuationen wiederum induzieren ein Springen der Ventilnadel 10, nachdem es sich in seine Sitzfläche gesetzt hat. Als Folge tritt eine große Menge einer sekundären Einspritzung auf.

Dies wird besser aus der graphischen Darstellung der Fig. 11 verstanden werden, die die Drücke darstellt, die durch die oberseitige und die bodenseitige, Druck aufnehmende Oberfläche des Ankers 21 aufgenommen werden. Gerade nach einem Anlegen an den Sitz des Nadelventil 11 ist der Druck auf dem Boden des Ankers 21 größer als derjenige auf der Oberseite davon. Da der Unterschied zwischen den zwei Drücken als eine Kraft wirkt, die dazu tendiert, die Ventilnadel 10 in die Öffnungsrichtung anzuheben, trägt sie zu einem Springen der Ventilnadel 10 bei und erhöht die Menge einer sekundären Ein­ spritzung.

Da die Menge eines Kraftstoffs, der eingespritzt wird, während der sekundären Einsprit­ zung nicht gesteuert werden kann, und der Kraftstoff in groben Tröpfchen eingespritzt wird, erhöht die vergrößerte Menge der sekundären Einspritzung Kohlenwasserstoff und Rauch- bzw. Abgas-Emissionen.

Weiterhin wird, wie anhand der graphischen Darstellung der Fig. 12 gesehen werden kann, die die Zeitverlaufänderung in dem Schalldruck während der Einspritzung darstellt, ein Geräusch während der Öffnung der Ventilnadel 10 erzeugt und wird auch als eine Mischung unterschiedlicher Frequenzen während einer Ventilschließung erzeugt. Anders ausgedrückt entsteht ein Geräuschproblem während des Motorbetriebs.

Aus der bezüglich der vorliegenden Anmeldung älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten DE 44 28 869 A1, ist ein Magnetventil mit einem frei verschieblich gelager­ ten Kegelschieber bekannt. Der Kegelschieber ist mit einem flachen Anker verbunden, der gegenüber einem Elektromagneten angeordnet ist. Der Elektromagnet weist zwei Spulen auf, die innerhalb zweier Spulennuten in einem Stator angeordnet sind. Der An­ ker ist derart bezüglich des Stators angeordnet, da eine Oberfläche des Ankers bündig mit einer Endfläche der Spulen-Statoreinheit abschließt.

Aus der Druckschrift DE 30 46 889 C2 ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritz­ ventil bekannt. Diese Druckschrift zeigt ein Ventilgehäuse mit einer Magnetspule und einen Flachanker, der mit einer Düseneinrichtung verbunden ist. Dieser Flachanker wird in Abhängigkeit einer Erregung der Magnetspule und der Druckkraft einer Schraubenfe­ der bewegt, um die Düsenöffnung des Magnetventils zu öffnen und zu schließen. Der Flachanker wird durch eine Membran zentriert, die ihrerseits Durchströmöffnungen auf­ weist. In dem Flachanker können ebenfalls Durchströmöffnungen ausgebildet sein. Wei­ terhin zeigt diese Druckschrift einen Kraftstoffzufuhrkanal, durch den Kraftstoff durch die Durchströmöffnungen in der Membran in der Kammer unterhalb der Membran zugeführt wird. Im geschlossenen Zustand des Einspritzventils wird der Kraftstoff durch eine Öff­ nung in dem Verschlußteil der Düse in einen zentralen Kanal geführt und über weitere Leitungen einer Kraftstoffrückstromleitung zugeführt, so daß eine ständige Kraftstoffzirku­ lation zur Kühlung des Einspritzventils vorliegt. Dabei ist die zirkulierende Kraftstoffmen­ ge so bemessen, daß selbst bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil nur ein Teil des zu­ geführten Kraftstoffs durch die Düse austritt und der restliche Teil zurückgeführt wird.

Aus der DE 43 02 668 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem durchbruchs­ losen Flachanker bekannt. Dieser Flachanker ist mit einer Ventilnadel verbunden, um das Einspritzventil in Zusammenwirkung mit einer Magnetspule zu öffnen und zu schlie­ ßen. Der Flachanker und die Magnetspule sind dabei in einer Ankerkammer unterge­ bracht. Getrennt von dieser Ankerkammer weist das Einspritzventil gemäß der genann­ ten Druckschrift eine Düsenkammer und eine Federkammer im Bereich der Ventilnadel auf. Der Kraftstoff wird durch entsprechende Kanäle sowohl der Federkammer als auch der Düsenkammer zugeführt. Die Ankerkammer ist lediglich mit einer Leckageleitung verbunden, um in die Ankerkammer einfließenden Leckkraftstoff aus dieser abzuführen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisches Kraftstoffein­ spritzventil gemäß dem Oberbegriff des neuen Anspruchs 1 zu schaffen, das eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und in präziser Weise steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch wird auf vorteilhafte Weise ein Springen der Ventilnadel verhindert, um eine sekundäre Einspritzung zu unterdrücken.

Weiterhin wird ein Geräusch reduziert, das durch die Ventilnadel, insbesondere während einer Ventilöffnung, erzeugt wird.

Darüber hinaus wird ein stabiler Betrieb während einer Ventilnadelschließung ermöglicht, insbesondere in einer Einspritzeinrichtung, die in einem Kraftstoff-Direkteinspritzungs­ system verwendet wird.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil gemäß dieser Erfindung verwendet ei­ nen Anker, der, und zwar unterschiedlich zu herkömmlichen Ankern, keine Durch­ gangsöffnungen besitzt, die seine Oberseiten- und Boden-Oberflächen, die zwischen seiner äußeren Umfangsfläche und einem inneren, axialen Bereich angeordnet sind, verbindet, sondern weist einen Kraftstoffkanal an einer Stelle nach außen zu seiner äu­ ßeren Umfangsoberfläche und/oder an seinem inneren axialen Bereich auf. Als Folge wirken die Drücke, die durch den Anker von dem umgebenden Kraftstoff während einer Ventilöffnung und -Schließung aufgenommen werden, auf den flachen Abschnitt des An­ kers und steuern dessen Arbeitsgeschwindigkeit. Genauer gesagt wird ein schnelles Ansteigen eines Kraftstoffdrucks in dem Raum oberhalb der oberen Oberfläche des An­ kers (obere Ankerkammer) unterdrückt, insbesondere während einer Ventilöffnung, so daß wenig Geräusch aufgrund der Kollision zwischen dem Anker und dem Ventilgehäuse produziert wird.

Zusätzlich wird die Kollisionsgeschwindigkeit zwischen der Ventilnadel und dem Ventil­ sitz durch den Kraftstoffdruck in der unteren Ankerkammer, insbesondere während einer Ventilschließung, reduziert, so daß ein Springen oder Schwanken bzw. Tanzen der Ven­ tilnadel verhindert und eine sekundäre Einspritzung unterdrückt wird.

Der Kraftstoffeinspritzvorgang kann deshalb in dem Bereich steuerbarer Faktoren gehal­ ten werden, was eine Optimierung des Durchmessers der Kraftstofftröpfchen und eine Unterdrückung einer Erzeugung von Kohlenwasserstoff und Rauch bzw. Abgas ermög­ licht.

Anders ausgedrückt reduziert der Kraftstoffkanal in einem Bereich, der nicht die den Druck aufnehmenden Oberflächen des Ankers ist, wo er herkömmlich vorgesehen wor­ den ist, stark eine plötzliche Ankerbewegung (ein Ansteigen und Abfallen) aufgrund einer Druckfluktuation in der Ankerkammer bei einem Ankerbetrieb, und ermöglicht, als Folge, eine Stabilisierung des Ventilnadelbetriebs.

Durch geeignete Auswahl der Querschnittsfläche des Kraftstoffkanals ist es weiterhin möglich, erwünschte Niveaus eines hohen Ankeransprechverhaltens, einer Betriebssta­ bilität und einer Gewichtsreduktion zu erreichen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung durch eine bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 30, das eine Ausführungsform darstellt,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts, der einen peripheren Kraftstoffkanal 41 in dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 30 definiert, und eine graphische Dar­ stellung, die zeigt, wie die Schwankungs- bzw. Springgröße einer Ventilnadel 10 mit dem Seitenspielraum C des peripheren Kraftstoffkanals 41 variiert,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Variation der Drücke über die Zeit, die auf die den Druck aufnehmenden Oberseiten- und Bodenoberflächen eines Ankers 21 des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 30 einwirken, nachfolgend dem Anlegen der Ventilnadel 10 in den Sitz,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, wie die Anhebung L der Ventilnadel 10 über die Zeit variiert, nachdem ein Impuls zur Erregung einer Solenoid-Wicklung 8 auf EIN ge­ schaltet ist,

Fig. 5 eine graphische Darstellung, wie ein Durchschnittsgeräuschpegel mit der Schall­ frequenz während einer Ventilöffnung von Solenoid-Kraftstoffeinspritzventilen nach dem Stand der Technik und der Ausführungsform variiert,

Fig. 6 eine graphische Darstellung, wie ein Schalldruck über die Zeit während einer Ein­ spritzung in dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 30 variiert,

Fig. 7 eine vertikale Schnittansicht eines Niederdruck-Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 1 nach dem Stand der Technik des Kolben-Typs,

Fig. 8 eine Tabelle 1, welche die Besonderheiten von Solenoid-Kraftstoffeinspritzventilen zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlaß-Verteiler 18 und zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder nach dem Stand der Technik darstellt,

Fig. 9 eine Tabelle 2, die die Drücke anzeigt, die auf eine Ventilnadel 10 in dem Fall ei­ nes Einspritzens von Kraftstoff in einen Einlaß-Verteiler 18 und dem Fall eines Einspritzens von Kraftstoff in einen Zylinder wirken,

Fig. 10 eine vertikale Schnittansicht eines Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 20 vom Flansch-Typ nach dem Stand der Technik,

Fig. 11 eine graphische Darstellung, wie die Drücke, die auf die oberseitigen und die bo­ denseitigen Druckaufnahmeoberflächen eines Ankers 21 des Solenoid- Kraftstoffeinspritzventils 20 einwirken, über die Zeit, gefolgt einem Anlegen einer Ventilnadel 10 an den Sitz, variieren,

Fig. 12 eine graphische Darstellung, wie ein Schalldruck mit der Zeit während einer Venti­ löffnung in dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 20 variiert.

Ein Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil (elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil) 30, das eine Ausführungsform darstellt, wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 be­ schrieben werden, wobei Bereiche ähnlich zu denjenigen der Fig. 7 bis 12 mit denselben Bezugssymbolen wie diejenigen in den Fig. 7 bis 12 bezeichnet sind und nicht erneut erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 30, das einen Düsenhalter 31 anstelle der Düsenabdeckung 4, die vorstehend erwähnt ist, auf­ weist, und wobei der Ventilsitz 7 an dem Düsenhalter 31 fixiert ist.

Zusätzlich ist der Anker 9 der Konfiguration, die vorstehend erläutert ist, durch einen fla­ chen Anker 32 ersetzt. Die Ventilnadel 10 bewegt sich integral mit dem Anker 32.

Die Ventilnadel 10 besitzt einen axialen Kraftstoffkanal 33 entsprechend dem zweiten Kraftstoffkanal 15, der vorstehend erwähnt ist, und eine Verbindungsöffnung 34, die den axialen Kraftstoffkanal 33 mit dem dritten Kraftstoffkanal 16 in Verbindung setzt.

Die Anhebung L der Ventilnadel 10 ist durch den Abstand zwischen dem Anker 32 und dem Kraftstoffzufuhrrohr 5 definiert.

Eine Anti-Eindring- bzw. -Invasions-Abdeckung 35 ist vorgesehen, um ein Eindringen von Kraftstoff in der Richtung der Solenoid-Wicklung (Elektromagnetentwicklung) 8 zu verhindern.

Der flache Anker 32 besitzt einen flachen Abschnitt 36 und an dem axialen Mittenbereich des flachen Abschnitts 36 einen Kopplungsabschnitt 37, der mittels Laser an der Ventil­ nadel 10 angeschweißt ist.

Der Anker 32 ist in einer Ankerkammer 38 aufgenommen, die durch den Düsenhalter 31, das Ventilgehäuse 3 und das Kraftstoffzufuhrrohr 5 definiert ist, und steht mit dem dritten Kraftstoffkanal 16 in Verbindung.

Der flache Abschnitt 36 des Ankers 32 unterteilt die Ankerkammer 38 in eine obere An­ kerkammer 39 gegenüberliegend der Anti-Invasions-Abdeckung 35 und eine untere Ankerkammer 40 angrenzend an den dritten Kraftstoffkanal 16. Die Ankerkammer 38 und der dritte Kraftstoffkanal 16 zusammen bilden ein Kraftstoffreservoir.

Die obere Ankerkammer 39 und die untere Ankerkammer 40 stehen miteinander über ei­ nen peripheren Kraftstoffkanal 41 in Verbindung, der als ein kleiner Spalt (Seitenfreiraum C) zwischen dem Düsenhalter 31 und der äußeren, peripheren Oberfläche des flachen Abschnitt 36 gebildet ist.

Aufgrund der vorstehend erwähnten Konfiguration weist die oberseitige Druckauf­ nahmeoberfläche 36A des flachen Abschnitts 36 zu der Anti-Invasions-Abdeckung 35 über die obere Ankerkammer 39 hin, während die bodenseitige Druckaufnahme­ oberfläche 36B davon in die untere Ankerkammer 40 weist.

Da der Anker 32 (der flache Abschnitt 36) nicht mit den Öffnungen 23 ausgebildet ist, die in dem Anker 21, der in Fig. 10 dargestellt ist, vorhanden sind, kann der gesamte flache Abschnitt 36 für die Druckaufnahmeoberflächen verwendet werden, während der peri­ phere Kraftstoffkanal 41, um zu ermöglichen, daß sich der flache Anker 32 vertikal be­ wegt (für eine Ventilöffnung und -Schließung), an der Peripherie des flachen Abschnitts 36 gebildet ist, und zwar an einer Stelle, die weder mit der oberseitigen Druck­ aufnahmeoberfläche 36A noch mit der bodenseitigen Druckaufnahmeoberfläche 36B in Bezug gesetzt ist.

In dem Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 30 dieser Konfiguration steht die Kraftstoffzu­ fuhröffnung 13 mit dem dritten Kraftstoffkanal 16 über den ersten Kraftstoffkanal 14, den axialen Kraftstoffkanal 33, die Verbindungsöffnung 34 und die Ankerkammer 38 in Ver­ bindung.

Weiterhin steht der erste Kraftstoffkanal 14 mit dem Spalt, der die Anhebung L definiert (die obere Ankerkammer 39), die durch den Anker 32 darunter und das Ventilgehäuse 3 und das Kraftstoffzufuhrrohr 5 darüber definiert ist, und weiter über den peripheren Kraftstoffkanal 41 mit der Ankerkammer 38 und dem dritten Kraftstoffkanal 16 in Verbin­ dung.

Wenn die Solenoid-Wicklung 8 erregt wird, fließt deshalb Kraftstoff in der oberen Anker­ kammer 39 in die untere Ankerkammer 40 über den peripheren Kraftstoffkanal 41 und den axialen Kraftstoffkanal 33, um eine Anhebung des Ankers 32 zu ermöglichen.

Wenn die Solenoid-Wicklung 8 entregt wird, fließt Kraftstoff in der unteren Ankerkammer 40 durch den peripheren Kraftstoffkanal 41 und den axialen Kraftstoffkanal 33 in die obe­ re Ankerkammer 39 und zu der Seite des ersten Kraftstoffkanals 14 hin, um eine Absen­ kung des Ankers 32 zu ermöglichen.

Die graphische Darstellung in Fig. 2 stellt dar, wie die Rückprallgröße bzw. Springgröße der Ventilnadel 10 mit dem Seitenfreiraum C des peripheren Kraftstoffkanals 41 variiert. Wie dieses Diagramm zeigt, kann die Springgröße der Ventilnadel 10 unter einem er­ wünschten oberen Grenzwert durch Auswahl des Seitenfreiraums C (der Querschnitts­ flächenbereich des peripheren Kraftstoffkanals 41) innerhalb eines bestimmten Bereichs von Werten beschränkt werden. Um eine Lageschwankung der Ventilnadel 10 zu un­ terdrücken, wird der Seitenfreiraum C vorzugsweise auf 0,1 mm-1,5 mm, noch bevor­ zugter auf 0,2 mm-0,9 mm, eingestellt.

Das Beispiel, das in Fig. 2 dargestellt ist, basiert auf Ergebnissen, die für einen Anker 32 erhalten sind, der einen flachen Abschnitt 36 besitzt, der 16,6 mm im Durchmesser auf­ weist.

Wie durch die graphische Darstellung der Fig. 3 dargestellt ist, die ähnlich zu derjenigen der Fig. 11 ist, sind die Drücke, die auf die oberseitige und bodenseitige Oberfläche des flachen Abschnitts 36 nach einem Einlegen in den Sitz der Ventilnadel 10 auf das So­ lenoid-Kraftstoffeinspritzventil 30 einwirken, die auf die oberseitige Druckaufnahmeober­ fläche 36A (der Druck in der oberen Ankerkammer 39) einwirken, größer als diejenigen, die auf die bodenseitige Druckaufnahmeoberfläche 36B (der Druck in der unteren An­ kerkammer 40) einwirken. Da die Differenz zwischen den zwei Drücken als eine Kraft wirkt, die die Ventilnadel 10 in der Ventilschließrichtung preßt, kann die Größe einer se­ kundären Einspritzung reduziert werden.

Die graphische Darstellung in Fig. 4 stellt dar, wie die Anhebung L der Ventilnadel 10 über die Zeit variiert, nachdem ein Impuls für eine Erregung der Solenoid-Wicklung 8 auf EIN geschaltet ist. Es wird festgestellt werden, daß das Solenoid-Kraftstoffeinspritz­ ventil 20 (Fig. 10) nach dem Stand der Technik sowohl eine Lageschwankung zu dem Zeitpunkt einer Ventilöffnung als auch eine sekundäre und tertiäre Einspritzung zu dem Zeitpunkt einer Ventilschließung erfährt, wogegen das Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Ausführungsform eine betriebsmäßige Instabilität unterdrückt und eine we­ sentliche Unterdrückung der Lageschwankung während einer Ventilöffnung und -Schließung erreicht.

Die graphische Darstellung der Fig. 5 stellt dar, wie ein durchschnittlicher Geräuschpegel mit der Schallfrequenz während einer Ventilöffnung variiert. Es wird festgestellt, daß das Geräusch, das durch das Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil 30 produziert wird (durchgezogene Linien), niedriger als dasjenige des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils 20, usw., ist (unterbrochene Linien), insbesondere in dem scharfen bzw. ausgeprägten oder blechern klingenden Geräuschbereich in der Nähe von 8 kHz.

Die graphische Darstellung der Fig. 6, die ähnlich zu derjenigen der Fig. 12 ist, stellt dar, wie sich der Schalldruck über die Zeit während eines Einspritzens in dem Solenoid- Kraftstoffeinspritzventil 30 variiert. Es wird festgestellt werden, daß das Geräusch wäh­ rend einer Ventilöffnung unterdrückt wird und daß die Anzahl der gemischten Frequen­ zen während einer Ventilschließung kleiner ist.

In dieser Ausführungsform wird die vertikale Bewegung der Ventilnadel 10 durch den Fluß von Kraftstoff zurück und nach vorne zwischen der oberen Ankerkammer 39 und der unteren Ankerkammer 40 über den peripheren Kraftstoffkanal 41 sichergestellt. Die Ausführungsform spezifiziert nicht besonders die Position des peripheren Kraftstoffka­ nals 41, und andere Kraftstoffkanäle und deren Stellen können allerdings frei irgendwo von dem flachen Abschnitt 36 des flachen Ankers 32 weg ausgewählt werden.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es, da die Kraftstoffkanäle, z. B. ein peri­ pherer Kraftstoffkanal und/oder ein axialer Kraftstoffkanal, von dem flachen Abschnitt des Ankers weg gebildet sind, möglich, verschiedene Verbesserungen in der Funktion bzw. Leistung des Solenoid-Kraftstoffeinspritzventils zu erreichen, wie beispielsweise solche, daß das Auftreten eines Geräusch während einer Ventilöffnung und eine Lageschwan­ kung bzw. ein Springen während einer Ventilschließung verhindert werden kann, eine sekundäre Einspritzung reduziert werden kann, eine Abnutzung des Sitzbereiches her­ abgesetzt werden kann, ein Betriebsgeräusch erniedrigt werden kann und eine Abnut­ zung des Anschlagteils zum Zeitpunkt einer maximalen Ventilnadelanhebung reduziert werden kann.

Claims (4)

1. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil mit einer Elektromagnetwicklung, die in einer Ventilgehäuseeinrichtung vorgesehen ist, und mit einem Anker, der in Abhängigkeit einer Erregung der Elektromagnetwicklung bewegbar in einer Ankerkammer der Ventielge­ häuseeinrichtung angeordnet ist, wobei ein flacher Abschnitt des Ankers die Ankerkammer in eine obere und eine untere Ankerkammer teilt, und eine Ventilnadel vorgesehen ist, die mit dem Anker verbunden und mit diesem bewegbar ist, um eine Düse des Kraftstoffein­ spritzventils zu öffnen oder zu schließen zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors, und eine Kraftstoffkanalanordnung die obere Ankerkammer mit der unteren Ankerkammer verbindet und ein ersten Kraftstoffkanal zur Zuführung von Kraftstoff zu der Ankerkammer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kraftstoffkanal (14) aus einem in Verlängerung der Ventilnadelachse angeordneten Rohr (5) besteht, das mit seinem unteren Ende bei angehobener Ventilnadel (10) als Anschlag für den hohlgebohrten Anker (32) dient und den Kraftstoffzulauf über quergebohrte Verbindungsöffnungen (34) in die untere Ankerkammer (40) ermöglicht und bei abgesenkter Ventilnadel (10) zusätzlich den Kraftstoffzulauf über einen peripheren Kraftstoffkanal (41) zwischen der Ventilgehäuse­ einrichtung (3, 31) und dem flachen Abschnitt (36) des Anker (32) in die obere Ankerkammer (39) ermöglicht, und der flache Abschnitt (36) des Ankers (32) durchbruchslos aus Vollmate­ rial besteht.

2. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ankerkammer (38) ein Kraftstoffreservoir ist.

3. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilgehäuseeinrichtung ein Ventilgehäuse (3) und einen Düsenhal­ ter (31) an dem ein Ventilsitz (7) befestigt ist, aufweist, wobei die Ankerkammer (38) im we­ sentlichen durch das Ventilgehäuse (3), den Düschenhalter (31) und das untere Ende des Rohrs (5) begrenzt ist.

4. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß daß der flache Abschnitt (36) des Ankers (32) einen Durch­ messer von 16,6 mm aufweist und der periphere Kraftstoffkanal (41) durch einen Spalt von 0,1 mm-1,5 mm, vorzugsweise von 0,2 mm-0,9 mm, zwischen der Ventilgehäuse­ einrichtung (3, 31) und dem flachen Abschnitt (36) des Anker (32) bestimmt ist.