DE19849014A1

DE19849014A1 - Treibstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE19849014A1
Application number: DE19849014A
Authority: DE
Inventors: Glen F Forck; Umesh Shah
Original assignee: Lucas Industries Ltd; Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 1999-05-06
Also published as: JPH11210594A; GB9820434D0; US5984210A; GB2330949A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Treib stoffeinspritzvorrichtungen und im besonderen eine Treib stoffeinspritzvorrichtung, die ein Solenoid bzw. einen Elektromagneten als Stellelement verwendet.

Einspritzmotoren verwenden Treibstoffeinspritzvorrich tungen, von denen jede eine abgemessene Menge an Treibstoff während jedes Motorzyklus einem zugeordneten Motorzylinder zuführt. Häufig werden derartige Einspritzvorrichtungen auch als "Einspritzventil" oder "Einspritzdüse" bezeichnet, ohne daß diese Bezeichnungen eng auf ein Ventil oder auf eine Düse als solche beschränkt sind. Frühere Treibstoff einspritzvorrichtungen waren der Art nach mechanisch oder hydraulisch betätigt, mit entweder einer mechanischen oder einer hydraulischen Steuerung der Treibstoffabgabe. In jün gerer Zeit wurden elektronisch gesteuerte Treibstoffein spritzvorrichtungen entwickelt. Im Fall einer Einspritz vorrichtung mit mechanisch betätigter elektronischer Ein heit wird der Treibstoff durch eine Förderpumpe der Ein spritzvorrichtung zugeführt. Die Einspritzvorrichtung um faßt einen Kolben, der durch einen nockengetriebenen Hebel arm beweglich ist, um den Treibstoff, der von der Förder pumpe angeliefert wird, auf einen hohen Druck zu komprimie ren. Ein elektrisch betätigter Mechanismus, der entweder außerhalb des Körpers der Einspritzvorrichtung getragen ist oder innerhalb der eigentlichen Einspritzvorrichtung ange ordnet ist, wird sodann betätigt, um die Treibstoffabgabe an den zugeordneten Motorzylinder zu veranlassen.

In bekannten Konstruktionen derartiger Treibstoffeinspritz vorrichtungen wird der unter hohen Druck gesetzte Treib stoff durch Kanäle geleitet, die außerhalb eines mittigen Hohlraumes angeordnet sind, der einen Elektromagneten ent hält, welcher einen Ventilmechanismus betätigt. Die Kanäle sind dicht an der Außenoberfläche der Treibstoffeinspritz vorrichtung angeordnet und durch einander schneidende Boh rungen ausgebildet. Nach dem Bohrvorgang müssen aber Ab schnitte einiger der Bohrungen mit Stopfen ausgefüllt wer den. Dabei sind die Kanäle und Stopfen sehr hohen Strö mungsmitteldrücken ausgesetzt, so daß sie einen sorgfälti gen Aufbau erfordern und mit erhöhter Komplexität und Ko sten verbunden sind.

Aufgrund der Tatsache, daß die Hochdruck-Kanäle außerhalb des Elektromagneten angeordnet sind, kommt zu dem vorange henden hinzu, daß die Größe des Elektromagneten notwendi gerweise begrenzt ist, wodurch auch die vom Elektromagneten aufzubringende Kraft begrenzt wird.

Bei einer bekannten Art einer Treibstoffeinspritz vorrichtung wird außerdem ein sogenanntes unmittelbar betä tigtes Sperrventil verwendet, das einen oberen und unteren Ventilsitz aufweist, die zum ordnungsgemäßen Betrieb exakt ausgerichtet sein müssen. Herstellungs- und Montagetoleran zen müssen hierbei streng eingehalten werden, was die Ko sten noch weiter erhöht.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 8. Bevorzugte vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen An sprüchen beschrieben.

Danach schafft die Erfindung einen Solenoid bzw. Elektro magneten für eine Treibstoffeinspritzvorrichtung mit zwei oder mehreren zueinander komplementär geformten Ankern (sog. Doppel- oder Mehrfachankeranordnung). Diese Ausge staltung des Elektromagneten für die Treibstoffeinspritz vorrichtung ermöglicht es, daß die Treibstoffströmung im wesentlichen mit der Mittelachse der Treibstoffeinspritz vorrichtung zusammenfallend verlaufen kann. Auf diese Weise können die eingangs genannten Nachteile vermieden werden.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Elektromagnet für eine Treibstoffeinspritzvorrichtung einen Stator mit wenigstens einem ersten und zweiten äußeren Schenkel, die axial voneinander beabstandet sind, und einer Magnetspule, die im Stator angeordnet ist. Ferner sind we nigstens ein erster und zweiter Anker axial benachbart zwi schen den äußeren Schenkein angeordnet und weisen komple mentäre Flächen auf, die einen nicht-axialen Ankerspalt zwischen den Ankern festlegen, wobei die Anker in Reaktion auf den Stromfluß in der Magnetspule in axialer Richtung voneinander weg und/oder zueinander hin bewegbar sind.

Bevorzugt weisen der erste und zweite äußere Schenkel eine erste bzw. zweite Statorstirnseite auf, die einer ersten bzw. zweiten Ankerseite gegenüberliegen, um einen ersten und zweiten Luftspalt festzulegen. Ferner umfassen die kom plementären Flächen bevorzugt gegenüberliegende radiale Flächen, welche wahlweise eine einzelne Stufe oder mehrere Stufen festlegen können.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist ein Fluß blockierungselement zwischen den Ankern angeordnet, insbe sondere zwischen den axialen Flächen der komplementäre Flächen.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung um faßt ein Elektromagnet für eine Treibstoffeinspritzvorrich tung einen Stator mit wenigstens einem ersten und zweiten äußeren Schenkel sowie einer Magnetspule, die in dem Stator angeordnet ist. Ferner sind wenigstens ein erster und zwei ter axial benachbarter Anker zwischen den äußeren Schenkeln angeordnet und weisen komplementär stufenartige Flächen (komplementäre Stufenflächen) auf, welche einen Ankerspalt zwischen den Ankern festlegen. Die Anker sind in eine axia le Richtung von und/oder zueinander in Reaktion auf den Stromfluß in der Magnetspule bewegbar.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Elektromagnet für eine Treibstoffeinspritzvor richtung einen Stator mit wenigstens einem ersten und zwei ten äußeren Schenkel und einer Magnetspule, die in dem Sta tor angeordnet ist. Ferner sind wenigstens ein erster und zweiter Anker axial benachbart zwischen den äußeren Schen keln angeordnet und weisen komplementäre stufenartige Flä chen auf, welche bevorzugt gegenüberliegende radiale Flä chen und gegenüberliegende axiale Flächen umfassen und ei nen Ankerspalt zwischen den Ankern festlegen. Die Anker sind in axialer Richtung voneinander weg und/oder zueinan der hin in Reaktion auf den Stromfluß in der Magnetspule bewegbar. Ferner weisen der erste und zweite äußere Schen kel eine erste bzw. zweite Statorstirnseite auf, welche ei ner ersten bzw. zweiten Ankerstirnseite gegenüberliegt, um einen ersten und zweiten Luftspalt festzulegen. Ferner er streckt sich ein radialer magnetischer Flußpfad mit einer ersten Reluktanz zwischen den gegenüberliegenden radialen Flächen; und ein axialer magnetischer Flußpfad mit einer zweiten Reluktanz, welche größer als die erste Reluktanz ist, erstreckt sich zwischen den gegenüberliegenden axialen Flächen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach es, einen Hochdruck-Treibstoffkanal im Bereich bzw. an der Mittelach se der Einspritzvorrichtung anzuordnen. Dabei wird eine vorteilhafte Magnet- und/oder Ventilstruktur genutzt, wel che die Notwendigkeit sich schneidender Bohrungen und Stop fen vermeidet. Damit werden auch die oben erwähnten Ven tilausrichtungsprobleme vermieden. Als weiteren Vorteil ge winnt man durch den vorliegenden Aufbau mehr Platz in der Einspritzvorrichtung, der für andere Bestandteile genutzt werden kann, wie etwa einem Anschlußteil für eine Außenver drahtung.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnung beispielhaft noch näher erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere Vorteile und Ausgestal tungen der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Treibstoffeinspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, zusammen mit ei ner Nockenwelle und einem Kipphebel, wobei ferner ein Blockschaltbild einer Förderpumpe und eines elektronischen Steuermoduls zum Steuern der Treibstoffeinspritzvorrichtung dargestellt ist;

Fig. 2 eine Teilschnittansicht der Treibstoffeinspritz vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Treib stoffeinspritzvorrichtung nach Fig. 2, wobei der Elektromagnet, ein Hochdruck-Ablaßventil und ein DOC-Ventil detaillierter dargestellt sind; und

Fig. 4 ein Wellenformdiagramm, welches Stromwellenformen darstellt, die der Magnetspule in Fig. 2 und 3 zugeführt werden.

Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben und dabei Bezug auf Fig. 1 genommen. Dabei ist ein Teil eines Treibstoffsystems 10 dargestellt, das für einen Diesel-Kolbenverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung ausgelegt ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von Motoren an wendbar ist, wie etwa Kreiskolbenmotoren oder Motoren mit modifiziertem Zyklus, und daß der Motor eine oder mehrere Motorbrennkammern oder Zylinder aufweisen kann. Der Motor hat mindestens einen Zylinderkopf, wobei jeder Zylinderkopf eine oder mehrere gesonderte Einspritzbohrungen festlegt, von denen jede eine Einspritzvorrichtung 20 nach der vor liegenden Erfindung aufnimmt.

Das Treibstoffsystem 10 umfaßt ferner eine Vorrichtung 22 zum Zuführen von Treibstoff zu jeder Einspritzvorrichtung 20, eine Vorrichtung 24 zum Bewirken, daß jede Einspritz vorrichtung 20 den Treibstoff unter Druck setzt, und eine Vorrichtung 26 zum elektronischen Steuern jeder Einspritz vorrichtung 20.

Die Treibstoffzufuhrvorrichtung 22 umfaßt bevorzugt einen Treibstofftank 28, einen Treibstoffzufuhrkanal 30, der in Strömungsmittelverbindung zwischen dem Treibstofftank und der Einspritzvorrichtung 20 angeordnet ist, eine Treib stofförderpumpe 32 mit verhältnismäßig niedrigem Druck, einen oder mehrere Treibstoffilter 34 und einen Treibstoff ablaufkanal 36, der in Strömungsmittelverbindung zwischen der Treibstoffeinspritzvorrichtung 20 und dem Treibstoff tank 28 angeordnet ist. Falls gewünscht, können Treibstoff kanäle in dem Motorkopf in Strömungsmittelverbindung mit der Treibstoffeinspritzvorrichtung 20 und einem oder beiden der Kanäle 30 und 36 angeordnet sein.

Die Vorrichtung 24 kann jede mechanisch-betätigte Vorrich tung und hydraulisch-betätigte Vorrichtung sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Stößel- und Kolbenanordnung 50 dargestellt, welche der Einspritzvorrich tung zugeordnet ist und mittelbar oder unmittelbar von einem Nockenvorsprung 52 einer von einem Motor angetriebe nen Nockenwelle 54 betätigt wird. Der Nockenvorsprung 52 treibt eine Kipphebelanordnung 64, die ihrerseits die Stößel- und Kolbenanordnung 50 hin- und herbewegt. Es kann alternativ auch eine Schubstange (nicht gezeigt) zwischen dem Nockenvorsprung 52 und der Kipphebelanordnung 64 ange ordnet sein.

Die elektronische Steuerungsvorrichtung 26 umfaßt bevorzugt ein elektronisches Steuermodul (ECM) 66, welches folgendes steuert: (1) den Zeitablauf der Treibstoffeinspritzung; (2) die gesamte Treibstoffeinspritzmenge während eines Ein spritzzyklus; (3) den Treibstoffeinspritzdruck; (4) die Anzahl gesonderter Einspritzsegmente während eines jeden Einspritzzyklus; (5) das Zeitintervall bzw. die Zeit intervalle zwischen den Einspritzsegmenten; und (6) die Treibstoffmenge, die während eines jeden Einspritzsegments jedes Einspritzzyklus abgegeben wird.

Bevorzugt ist jede Einspritzvorrichtung 20 eine eine Ein heit bildende Einspritzvorrichtung, die in einem einzigen Gehäuse eine Vorrichtung umfaßt, um Treibstoff sowohl unter Druck mit einem hohen Pegel zu setzen (z. B. 207 MPa (30 000 p.s.i. = 2070 bar)) als auch den unter Druck gesetzten Treibstoff in einen zugehörigen Zylinder einzuspritzen. Obwohl als Einheits-Einspritzvorrichtung 20 dargestellt, kann die Einspritzvorrichtung alternativ auch einen modularen Aufbau haben, wobei die Treibstoff-Einspritz einrichtung von der Treibstoff-Druckbeaufschlagungsein richtung gesondert ist.

Es wird nun auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen, wonach die Einspritzvorrichtung 20 aufweist: ein Gehäuse 74, einen Düsenabschnitt 76, eine elektrische Betätigungseinrichtung 78, ein Überström- bzw. Ablaßventil 80, eine Ablaßventil feder 81, einen Kolben, der in einem Kolbenhohlraum 83 an geordnet ist, ein Sperrteil 84, eine Sperrteilfeder 86, welche einen Sperrkolben 87 umgibt (der eine Sperrteilan ordnung zusammen mit dem Sperrteil 84 bildet), ein unmittelbar betätigtes Sperrventil (DOC-Ventil (= direct operated check)) 88 und eine Feder (DOC-Feder) 90 für das DOC-Ventil 88. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel übt die Ablaßventilfeder 81 eine erste Federkraft aus, wenn sie zusammengedrückt ist, während die DOC-Feder 90 eine zweite Federkraft ausübt, die größer ist als die erste Federkraft, wenn sie zusammengedrückt ist.

Gemäß Fig. 3 umfaßt das elektrische Betätigungselement 78 ein Solenoid bzw. einen Elektromagneten 100 zum Steuern der Ventile 80, 88. Der Elektromagnet 100 weist einen Stator 102 mit einer Aussparung 104 auf, innerhalb welcher eine Magnetspule 106 angeordnet ist. Der Elektromagnet 100 weist ferner eine Ankeranordnung mit einem ersten und zweiten ringförmigen Anker 108, 110 auf, welche zu beiden Seiten eines ringförmigen mittigen Distanzstückes 112 angeordnet und aus einem nicht-magnetischen Material (d. h. einem Material mit hoher Reluktanz) hergestellt sind. Das Distanzstück 112 kann ohne Befestigung an der übrigen Struktur angeordnet sein oder kann an einem der Anker 108, 110 oder an einem im Stator 102 aufgenommenen Spulenkörper 116 befestigt sein. Der erste und zweite Anker 108, 110, das erste Ventil 80 und das mittige Distanzstück 112 umge ben ein axial bewegliches Mittelrohr 120.

Der Magnetstator 102 weist einen ersten und zweiten äußeren Schenkel 126, 128 auf, sowie einen mittleren Schenkel 130, welche zusammen eine C-Form im Querschnitt ausbilden. Eine Stirnseite 132 des äußeren Schenkels 128 und eine Stirnsei te 136 des Ankers 108 bilden einen ersten Luftspalt. Ein zweiter Luftspalt wird durch die gegenüberliegenden Stirn seiten 138, 140 des äußeren Schenkels 126 und den Anker 110 festgelegt. Der erste Anker 108 ist in Kontakt mit einer Auflagscheibe 142, welche ihrerseits auf dem Ablaßventil 80 aufliegt. Ein Kanal 144 ermöglicht eine Strömungsmittelver bindung zwischen einer Ventilhöhlung 146, welche das Ablaß ventil 80 enthält, und einer weiteren Höhlung 148. Die Höh lung 146 befindet sich in Strömungsmittelverbindung mit weiteren Treibstoffzufuhrkanälen (nicht gezeigt). Ein Ab laufkanal 150 steht über einen weiteren Kanal (nicht ge zeigt) in Strömungsmittelverbindung mit einem Ablauf.

Der zweite Anker 110 kontaktiert eine Auflagscheibe 180, welche ihrerseits auf einem Haltering 162 aufliegt, der in einer Rille in dem Mittelrohr 120 angeordnet ist. Eine Auf lagscheibe 164 kontaktiert den Haltering 162 und wird durch die DOC-Feder 90 dagegen gedrückt. Das Mittelrohr 120 um faßt einen Abschnitt 170, der das DOC-Ventil 88 ausbildet. Der Abschnitt 170 weist eine Fläche 172 auf, welche eine konische Dichtungsfläche festlegt, welche auf einem komple mentären konischen Ventilsitz 174 aufsitzen kann, der in dem Körperteil 154 ausgebildet ist. (Der Außendurchmesser des Abschnittes 170 ist geringfügig größer als der Durch messer der das Mittelrohr 120 enthaltenden Bohrung oberhalb des Sitzes 174.) Der Abschnitt 170 weist ferner eine untere konische Ventilstößel- bzw. Ventilkörperfläche 178 auf, die eine äußere Messerkante 180 festlegt, welche einem flachen Ventilsitz 182 eines weiteren Körperteils 182 gegenüber liegt.

Der erste Anker 108 und der zweite Anker 110 weisen komple mentär ausgebildete Oberflächen 183, 184 auf, welche einen Ankerspalt 185 festlegen. Vorzugsweise sind die Flächen 183, 184 stufenartig ausgebildet, d. h. jede Oberfläche 183 und 184 weist eine oder mehrere radiale Flächen 186 bzw. 187 und axiale Flächen 188 bzw. 189 auf, welche gemeinsam einen stufenartigen Ankerspalt festlegen, der eine oder mehrere Stufen aufweist. Falls gewünscht, können die kom plementären Flächen 183, 184 auch einen Ankerspalt festle gen, welcher wenigstens einen nicht-axialen Abschnitt auf weist, wie etwa einen konischen Ankerspalt-Abschnitt. Die Reluktanz in jedem Spaltpfad zwischen gegenüberliegenden radialen Flächen 186, 187 ist geringer als die Reluktanz in jedem Pfad zwischen gegenüberliegenden axialen Flächen 188, 189. Dieses Verhältnis wird durch die Verwendung eines Di stanzstückes 112 erreicht, welches ein Teil hoher Reluktanz (d. h. ein flußblockierendes Teil) zwischen den axialen Flä chen 188, 189 aufweist. Gleichzeitig wird der Luftspalt zwischen den radialen Flächen 186, 187 klein gehalten, und die Überlappungsstrecken zwischen den radialen Flächen 186, 187 bleiben relativ groß, selbst wenn die Anker 108, 110 um den maximalen Abstand voneinander axial entfernt sind (d. h., wenn der Elektromagnet mit einem maximalen Strompe gel beaufschlagt wird). Es kann aber alternativ dazu auch jedes andere Mittel verwendet werden, mit welchem dieses Verhältnis bezüglich der Reluktanz bzw. des magnetischen Widerstandes aufrechterhalten wird. Eine derartige Anker konfiguration läßt den magnetische Fluß in einer nicht axialen Richtung zwischen den Ankern 108, 110 hindurchtre ten, blockiert aber einen axialen magnetischen Flußdurch gang zwischen den Ankern 108, 110. Im Ergebnis wird dadurch die Bewegungskraft maximiert, welche von dem Anker bei ei ner vorgegebenen Magnetgröße aufgebracht werden kann.

Fig. 4 zeigt Stromwellenformabschnitte 192, 194, welche durch eine Treiberschaltung 196 an der Magnetspule 106 wäh rend eines Abschnittes einer Einspritzfolge angelegt wer den, um die Treibstoffeinspritzung zu bewirken. Der erste Stromwellenformabschnitt 192 wird zwischen den Zeiten t=t₀ und t=t₅ angelegt; und der zweite Stromwellenformabschnitt 194 wird nach der Zeit t=t₅ angelegt. Zwischen der Zeit t=t₅ und der Zeit t=t₂ wird ein erster Anzugstrom an die Magnetwicklung 106 geliefert; und ein erster Haltestrom bei etwas verringerten Pegeln wird nachfolgend zwischen den Zeiten t=t₂ und t=t₅ angelegt. Ein zweiter Anzugstrom mit im allgemeinen größerem Pegel als der erste Anzugstrompegel wird zwischen den Zeiten t=tt₅ und t=t₈ angelegt; und ein zweiter Haltestrom mit im allgemeinen größerem Pegel als der erste Haltestrompegel wird zwischen den Zeiten t=t₈ und t=t₉ angelegt.

Im Detail ist beim Beginn einer Einspritzfolge die Magnet spule 106 nicht angeregt und gestattet es hierdurch der Ab laßventilfeder 81 (welche eine erste Federkraft ausübt), das Ablaßventil 80 zu öffnen, derart, daß eine äußere Mes serkante 197 einer konischen Ventilstößeldichtungsfläche 198 von einem flachen Ventilsitz 200 beabstandet wird. Zur gleichen Zeit bewegt die DOC-Ventilfeder 90 (welche eine zweite Federkraft ausübt, die größer ist als die erste Fe derkraft) das Mittelrohr 120 nach oben in eine Position, in welcher die äußere Messerkante 180 der Dichtungsfläche 178 von dem flachen Ventilsitz 182 beabstandet ist und die ko nische Dichtungsfläche 172 in Dichtungskontakt mit dem ko nischen Ventilsitz 174 steht. Unter diesen Bedingungen tritt der Treibstoff in die Ventilhöhlung 146 aus einem Einlaßkanal (nicht gezeigt) ein und strömt sodann durch ei nen Kolbenkanal 208 (Fig. 2), Kanäle 210, 212 in dem Kolben 82 und durch eine ringförmige Vertiefung 214, welche den Kolben 82 umgibt, zum Ablaufpunkt. Gleichzeitig strömt Treibstoff zum Ablauf durch den Kanal 144, die Höhlung 148 und einen Ringraum 152 oberhalb des Mittelrohres 120. So dann wird der Kolben 82 der Einspritzvorrichtung 20 durch den auf der Nockenwelle 54 angeordneten Vorsprung (Fig. 1) nach unten gedrückt, wobei die Kanäle 210, 212 im Kolben 82 aus der Strömungsmittelverbindung mit der ringförmigen Ver tiefung 214 genommen werden, so daß eine Treibstoffdruck beaufschlagung stattfinden kann. Dann wird der Stromwellen formabschnitt 192 durch die Treiberschaltung 186 der Ma gnetspule 106 zugeführt. Die Anzug- und Haltestrompegel des Abschnittes 192 und die Ventilfedern 81, 90 sind derart ausgewählt, daß die durch den ersten Anker 108 aufgebaute Bewegungskraft die erste Federkraft überschreitet, welche durch die Feder 81 aufgebracht wird, aber die durch den zweiten Anker 110 aufgebaute Bewegungskraft geringer ist als die zweite Federkraft, welche durch die Feder 90 aufge bracht wird. Als Folge davon bewegt sich der erste Anker 108 nach oben gegen die Auflagscheibe 142 und schließt das Ablaßventil 80. Gleichzeitig wird die obere Messerkante 197 in den Dichtungskontakt mit dem flachen Sitz 200 bewegt, wodurch der Kolbenkanal 208 von der Ventilhöhlung 146 iso liert bzw. gesperrt wird. Weil zu dieser Zeit auch die Ven tilfeder 90 eine größere Ventilkraft ausübt als es die durch den zweiten Anker 110 aufgebaute Kraft ist, bleibt das DOC-Ventil 88 in dem oben beschriebenen Zustand offen. Das durch die Abwärtsbewegung des Kolbens unter Druck ge setzte Strömungsmittel wird hierdurch durch den Kolbenkanal 208 und einen mittigen Kanal 220 in dem Mittelrohr 120 zu einem ersten und zweiten Sperrteil-Endkanal 222, 242 ge führt, die zum oberen bzw. unteren Ende der Sperrteilanord nung führen. Hierbei werden die Strömungsmitteldrücke an den Enden der Sperrteilanordnung im wesentlichen ausgegli chen. Die Feder 86 beaufschlagt das Sperrteil derart, daß dieses zu dieser Zeit im geschlossenen Zustand bleibt.

Die Treiberschaltung 196 gibt sodann den zweiten Strom wellenformabschnitt 194 an die Magnetspule 106 ab. Dieser erhöhte Strompegel baut eine vergrößerte Kraft an dem zwei ten Anker 110 auf, welche die zweite Federkraft übersteigt, so daß der Anker zu einer Abwärtsbewegung veranlaßt wird. Diese Abwärtsbewegung wird durch die Auflagscheibe 160 und den Haltering 162 auf das Ventil 88 übertragen, um zu be wirken, daß sich auch das Ventil 88 nach unten bewegt, so daß die äußere Messerkante 180 in einen Dichtungskontakt mit dem flachen Ventilsitz 181 bewegt wird. Zusätzlich dazu bewegt sich die konische Dichtungsfläche 172 aus dem Dich tungskontakt mit dem Ventilsitz 174 heraus. Die Auswirkung dieser Bewegung ist, daß der zweite Sperrteil-Endkanal 224 von dem Hochdruckströmungsmittel in dem mittigen Kanal 220 isoliert wird und eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem zweiten Sperrteil-Endkanal 224 und dem Kanal 150 in Strömungsmittelverbindung mit dem Ablauf ermöglicht wird (die Verbindung zwischen dem Kanal 150 und dem Ablauf ist in den Figur nicht gezeigt). Die Drücke über dem Sperrteil hinweg werden dann ausgeglichen, wodurch das Sperrteil nach oben bewegt wird und hierdurch ermöglicht wird, daß Treib stoff in einen zugeordneten Zylinder eingespritzt wird.

Wenn der Einspritzvorgang beendet werden soll, kann der an die Magnetspule 106 abgegebene Strom bis auf den Haltepegel des ersten Stromwellenformabschnittes 192, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, abgesenkt werden. Falls gewünscht, kann der an die Magnetspule 106 abgegebene Strom alternativ auch auf Null oder jeden anderen Pegel abgesenkt werden, der gerin ger ist als der erste Haltepegel. In jedem Fall bewegt sich das DOC-Ventil 88 zuerst nach oben und stellt hierdurch die Verbindung des zweiten Sperrteil-Endkanals 242 mit dem Ka nal 222 wieder her. Die Strömungsmitteldrücke über der Sperrteilanordnung hinweg werden somit im wesentlichen aus geglichen, wodurch der Sperrteilfeder 86 ermöglicht wird, das Sperrteil zu schließen. Der Strom kann sodann auf Null oder jeden anderen Pegel, der geringer ist als der erste Haltepegel, verringert werden (falls er nicht bereits der artig verringert wurde). Unabhängig davon, ob der angelegte Strom unmittelbar auf den ersten Haltepegel oder auf einen Pegel abgesenkt wird, der niedriger ist als der erste Hal tepegel, öffnet die Ablaßventilfeder 81 das Ablaßventil 80, nachdem die DOC-Feder 90 das DOC-Ventil 88 nach oben bewegt hat.

Falls gewünscht, kann die Magnetspule mehr als zwei Strom wellenformabschnitte aufnehmen, um eine Bewegung von Mehr fach-Ankern (nicht bloß zwei Anker, wie im vorliegend be schriebenen Fall) hervorzurufen und hierbei ein oder mehre re Ventile oder andere bewegliche Elemente betätigen. Fer ner kann, falls gewünscht, anstelle des Ablaßventils 80, ein hydraulisches Nagel(sperr)ventil verwendet werden.

Ferner können auch mehrfache oder geteilte Einspritzvor gänge pro Einspritzzyklus durch Anlegen von geeigneten Wellenformabschnitten an die Magnetspule 106 durchgeführt werden. Beispielsweise können der erste und zweite Wellen formabschnitt 192, 194 an die Spule 106 angelegt werden, um eine Starteinspritzung oder erste Einspritzung durchzufüh ren. Unmittelbar danach kann der Strom auf den ersten Hal testrompegel verringert werden und sodann wieder auf die zweiten Anzug- und Haltepegel erhöht werden, um eine zweite Einspritzung oder Haupteinspritzung durchzuführen. Alterna tiv dazu können die Start- und Haupteinspritzungen auch durchgeführt werden, indem anfangs die Wellenformabschnitte 192 und 194 an der Magnetspule 106 angelegt werden, und so dann das Anlegen der Abschnitte 192 und 194 an die Spule 106 wiederholt wird. Die Zeitdauer der Start- und Hauptein spritzvorgänge (und damit die Treibstoffmenge, die während eines jeden Einspritzvorganges abgegeben wird) werden be stimmt durch die Zeitdauer der zweiten Haltepegel in den Wellenformabschnitten 194. Selbstverständlich können die Wellenformverläufe, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, je nach Bedarf oder Wunsch geändert werden, um ein geeignetes Ein spritz-Ansprechverhalten oder andere Eigenschaften zu er halten.

Wie aus dem vorhergehenden ersichtlich wird, ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau des Magneten 100, daß der Mittelka nal 220 im wesentlichen mit der Mittelachse der Treib stoffeinspritzvorrichtung 20 zusammenfällt und am ersten und zweiten Ende mit den Enden des Kolbenkanals 208 bzw. dem ersten Sperrteil-Endkanal 222 ausgerichtet ist. Weil nach der Erfindung der Treibstoff entlang der Mittelachse der Einspitzvorrichtung geleitet wird, sind die einleitend erwähnten einander schneidenden Bohrungen und Stopfen, die unter hohem Druck stehen, nicht mehr erforderlich. Ferner besteht kein Erfordernis, den unteren Ventilsitz des DOC- Ventils 88 auszurichten. Das Ventil kann aus weniger Teilen hergestellt werden, und die Anzahl von Schritten, die zur Herstellung des Ventils erforderlich ist, ist ebenfalls verringert. Weil außerdem die Treibstoffkanäle im Bereich außen um den Elektromagneten verlaufen, ist mehr Platz für andere Komponenten verfügbar, wie etwa einen Verdrahtungs anschluß 240 zum Verbinden der Magnetspule mit der Treiber schaltung 196.

Auch wenn die Treibstoffeinspritzvorrichtung nach der vor liegenden Erfindung auch bevorzugt flache Ventilsitze ver wendet, welche eine höhere Dichtungskraft erfordern können als Ventile mit konischen Sitzen, und auch wenn das An sprechverhalten des DOC-Ventils 88 aufgrund der erhöhten Masse langsamer sein kann als dasjenige von DOC-Ventilen bekannter Konstruktionen, ist davon auszugehen, daß die oben erwähnten Vorzüge gegenüber diesen möglichen Nachtei len bei weitem überwiegen.

Zahlreiche Änderungen und alternative Ausbildungen der vor liegenden Erfindung werden dem Fachmann angesichts der vorangehenden Beschreibung ersichtlich. Dementsprechend soll diese Beschreibung nur als beispielhaft aufgefaßt werden und dem Zweck dienen, dem Fachmann die beste Art und Weise zu lehren, um die Erfindung auszuführen. Die Einzel heiten des Aufbaus und/oder der Funktion können wesentlich geändert werden, ohne daß der Gedanke der Erfindung verlas sen wird.

Claims

1. Elektromagnet für eine Treibstoffeinspritzvorrichtung (20), mit:
einem Stator (102) mit wenigstens einem ersten und zweiten äußeren Schenkel (126, 128), die axial von einander beabstandet sind;
einer Magnetspule (106), welche im Stator (102) angeordnet ist; und
wenigstens einem ersten und zweiten Anker (108, 110), welche axial benachbart zwischen den äuße ren Schenkeln (126, 128) angeordnet sind und komplemen täre Flächen (183, 184) aufweisen, die einen nicht axialen Ankerspalt (185) zwischen den Ankern (108, 110) festlegen, wobei die Anker (108, 110) in axialer Rich tung von- und/oder zueinander in Reaktion auf den Stromfluß in der Magnetspule bewegbar sind.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, bei welchem der erste und zweite äußere Schenkel (126, 128) eine erste bzw. zweite Stirnseite (132, 126) aufweisen, welche jeweils einer ersten und zweiten Ankerstirnseite (138, 140) ge genüberliegen, um einen ersten und zweiten Luftspalt festzulegen.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die komplementären Flächen (183, 184) gegenüberliegende ra diale Flächen (186, 187) aufweisen.

4. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die komplementären Flächen (183, 184) eine einzige Stufe festlegen.

5. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die komplementären Flächen (183, 184) mehrere Stufen fest legen.

6. Elektromagnet nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem ein Flußblockierungselement (112) zwischen den Ankern (108, 110) angeordnet ist.

7. Elektromagnet nach Anspruch 6, bei welchem das Fluß blockierungselement (112) zwischen axialen Flächen (188, 189) der komplementären Flächen (183, 184) ange ordnet ist.

8. Elektromagnet für eine Treibstoffeinspritzvorrichtung (20), mit:
einem Stator (102) mit wenigstens einem ersten und zweiten äußeren Schenkel (126, 188);
einer Magnetspule (106), welche in dem Stator (102) angeordnet ist; und
wenigstens einem ersten und einem zweiten Anker (108, 110), die axial benachbart zwischen den äußeren Schenkeln (126, 128) angeordnet sind und komplementär stufenartige Flächen (183, 184) aufweisen, welche einen Ankerspalt (185) zwischen den Ankern (108, 110) festle gen, wobei die Anker (108, 110) in axialer Richtung von- und zueinander in Reaktion auf Stromfluß in der Magnetspule (106) bewegbar sind.

9. Elektromagnet nach Anspruch 8, bei welchem der erste und zweite äußere Schenkel (126, 128) eine erste bzw. zweite Stirnseite (132, 136) aufweisen, welche jeweils einer ersten bzw. zweiten Ankerseite (138, 140) gegen überliegen, um einen ersten und zweiten Luftspalt festzulegen.

10. Elektromagnet nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem die komplementär stufenartigen Flächen (183, 184) gegen überliegende radiale Flächen (186, 187) und gegenüber liegende axiale Flächen (188, 189) umfassen.

11. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei welchem sich ein radialer magnetischer Flußpfad mit einer ersten Reluktanz zwischen den gegenüberliegenden radialen Flächen (186, 187) und ein axialer magneti scher Flußpfad mit einer zweiten Reluktanz, die größer ist als die erste Reluktanz, sich zwischen den gegen überliegenden axialen Flächen (188, 189) erstreckt.

12. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei welchem die komplementär stufenartigen Flächen (183, 184) eine einzige Stufe ausbilden.

13. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei welchem die komplementär stufenartigen Flächen (183, 184) mehrere Stufen festlegen.

14. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei welchem ein Flußblockierungselement (112) zwischen den Ankern (108, 111) angeordnet ist.

15. Elektromagnet nach Anspruch 14, bei welchem das Fluß blockierungselement (111) zwischen den axialen Flächen (188, 189) der komplementär stufenartigen Flächen ange ordnet ist.