DE19855547A1 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil - Google Patents
Elektromagnetisch betätigbares VentilInfo
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Abstract
Eine elektromagnetisch betätigbares Ventil (1) weist einen Kern (5), eine Magnetspule (8) und einen durch die Magnetspule (8) in einer Hubrichtung gegen eine Rückstellfeder (27) beaufschlagbaren Anker (11) und eine Ventilnadel (13) auf. Die Ventilnadel (13) ist sowohl mit dem Anker (11) als auch mit einem Ventilschließkörper, der mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkt, fest verbunden und bildet ein bewegbares Ventilglied. Auf der Ventilnadel (13) ist zwischen dem Anker (11) und dem Ventilschließkörper ein Hilfskörper (30) angeordnet, der relativ zur Ventilnadel (13) bewegbar ist. Die Ventilnadel (13) ist derart mit einem Mitnehmermittel (34) ausgeführt, dass bei einer Bewegung des Hilfskörpers (30) in Hubrichtung durch Energieübertragung die Ventilnadel (13) in gleicher Richtung beschleunigbar ist und ein schnelles Öffnen des Ventils realisiert wird.
Description
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch
betätigbaren Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es sind bereits elektromagnetisch betätigbare Ventile in
Form von Brennstoffeinspritzventilen bekannt, bei denen ein
Magnetanker zum Zwecke des Herabsetzens des Prellverhaltens
eines mit einer Ventilnadel verbundenen Ventilschließkör
pers im Ventilsitzbereich und somit zur Vermeidung von
ungewollten Öffnungen des Ventils relativ beweglich zur
Ventilnadel auf dieser angeordnet ist.
Aus der DE-OS 33 14 899 ist bereits ein elektromagnetisch
betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei welchem
zur elektromagnetischen Betätigung ein Magnetanker mit
einer elektrisch erregbaren Magnetspule zusammenwirkt und
der Hub des Magnetankers über eine Ventilnadel auf einen
Ventilschließkörper übertragen wird. Zur Bildung eines
Dichtventils wirkt der Ventilschließkörper mit einem
Ventilsitz zusammen. Der Magnetanker ist an der Ventilnadel
nicht starr befestigt, sondern relativ gegenüber der
Ventilnadel axial beweglich angeordnet. Eine erste
Rückstellfeder beaufschlagt die Ventilnadel in
Schließrichtung und hält somit das Einspritzventil im
stromlosen, nicht erregten Zustand der Magnetspule
geschlossen. Der Magnetanker wird mittels einer zweiten
Rückstellfeder in Hubrichtung so beaufschlagt, dass der
Magnetanker in der Ruhestellung an einem ersten, an der
Ventilnadel vorgesehenen Anschlag anliegt. Bei Erregen der
Magnetspule wird der Magnetanker in Hubrichtung angezogen
und nimmt über den ersten Anschlag die Ventilnadel mit.
Beim Abschalten des die Magnetspule erregenden Stromes wird
die Ventilnadel mittels der ersten Rückstellfeder in ihre
Schließstellung beschleunigt und führt über den
beschriebenen Anschlag den Anker mit. Sobald der
Ventilschließkörper auf dem Ventilsitz auftrifft wird die
Schließbewegung der Ventilnadel abrupt beendet. Die
Bewegung des mit der Ventilnadel nicht starr verbundenen
Magnetankers setzt sich entgegen der Hubrichtung fort und
wird von der zweiten Rückstellfeder aufgefangen, d. h. der
Magnetanker schwingt gegen die gegenüber der ersten
Rückstellfeder eine wesentlich geringere Federkraft
aufweisende zweite Rückstellfeder durch. Die zweite
Rückstellfeder beschleunigt den Magnetanker schließlich
erneut in Hubrichtung. Wenn der Magnetanker an dem Anschlag
der Ventilnadel auftrifft, kann dies zu einem erneuten
kurzzeitigen Abheben des mit der Ventilnadel verbundenen
Ventilschließkörpers von dem Ventilsitz und somit zum
kurzzeitigen Öffnen des Ventils führen.
Außerdem wird in der DE-OS 33 14 899 ein
Kraftstoffeinspritzventil vorgeschlagen, das einen fest mit
der Ventilnadel verbundenen Anker und eine bewegbare
Zusatzmasse aufweist. Bei diesem Ventil sind zwei
Rückstellfedern vorgesehen, und zwar eine erste
Rückstellfeder als Schraubenfeder für die Ventilnadel mit
Anker und eine zweite Rückstellfeder als Tellerfeder für
die Zusatzmasse. Die Zusatzmasse liegt im geschlossenen
Zustand des Ventils auf einem gehäusefesten Ventilkörper
auf, so dass zwischen einem Anschlagteller der Ventilnadel
und der Zusatzmasse bei geschlossenem Ventil ein Abstand
verbleibt. Nach dem Einschalten des Erregerstroms wird der
Anker und damit die fest mit ihm verbundene Ventilnadel
gegen die Kraft der Schraubenfeder angezogen. Nach
Zurücklegen eines Teils des Ventilnadelweges prallt der
Anschlagteller der Ventilnadel gegen die Zusatzmasse, wobei
sich die Federkraft der Schraubenfeder zu der Federkraft
der Tellerfeder addiert. Gegen Ende der Anzugsbewegung
schlägt der Anker auf den Magnetpol auf und prallt zurück.
Die Zusatzmasse kann ihre Bewegung gegen die Kraft der
Tellerfeder fortsetzen, wodurch der Anker entlastet wird
und ein hoher Magnetkraftüberschuss zum Abbremsen der
Prellbewegung zur Verfügung steht. Nach Abschalten des
Magneten wird der Anker bzw. die Ventilnadel durch die
gemeinsame Kraft der beiden Federn zurückgestellt.
In der US-PS 5,299,776 ist in dem Zusammenhang der
Prellerreduzierung vorgeschlagen worden, den Magnetanker
nicht starr mit der Ventilnadel zu verbinden, sondern dem
Magnetanker ein gewisses axial es Bewegungsspiel an der
Ventilnadel zu ermöglichen. Die axiale Lage des
Magnetankers in der Ruhestellung des
Brennstoffeinspritzventils ist jedoch bei dieser
Ausgestaltung nicht definiert und somit ist bei dem aus
dieser Druckschrift bekannten Ventil die Ansprechzeit beim
Einschalten des Erregerstroms unbestimmt.
Unabhängig von solchen elektromagnetisch betätigbaren
Ventilen mit einem axial auf der Ventilnadel beweglichen
Magnetanker zur Herabsetzung bzw. Vermeidung des Prellens
der Ventilnadel am Ventilsitz sind hinlänglich
elektromagnetisch betätigbare Ventile, z. B. in Form von
Brennstoffeinspritzventilen, bekannt, bei denen der
Magnetanker, die Ventilnadel und der Ventilschließkörper
ein starres axial bewegliches Ventilglied bilden. Bei
solchen bekannten, zur Brennstoffeinspritzung in
Kraftfahrzeugen zahlreich verwendeten Ventilen besteht eine
der wesentlichen Aufgaben darin, dieses Ventilglied
möglichst rasch (im Größenbereich von 0,2 bis 1 ms) aus der
in Schließstellung des Ventils am Ventilsitz anliegenden
Ruhelage zu beschleunigen. Dazu muß in der Ansteuerphase
ein sehr hoher Energieimpuls eingebracht werden, der einen
kurzzeitig sehr hohen Boosterstrom von deutlich über 10 A
bei 120 V zum Losreißen der Ventilnadel erforderlich macht.
Dieser hohe Boosterstrom ist wiederum nur mittels
elektrischer Sondermaßnahmen (aufwendige
Schaltungselektronik) bei den heute bekannten Ventilen
erzielbar. Diese Maßnahmen werden um so umfangreicher, je
höher der Brennstoffgegendruck (z. B. bei der Benzindirekt
einspritzung) ist.
Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, dass das Losreißen der
Ventilnadel und damit das Öffnen des Ventils in zumindest
gleicher Zeit oder sogar noch schneller als in 0,2 ms
erfolgt und dafür in vorteilhafter Weise keine hohen
Stromspitzen eines Boosterstroms erforderlich sind. Durch
das Einbringen eines mechanischen Impulses mittels eines
beweglichen Hilfskörpers an der Ventilnadel ist ein
konstruktiv sehr einfaches System geschaffen, für das zur
Erregung eine gegenüber den bekannten Elektromagnetsystemen
bei gattungsgemäßen Ventilen deutlich einfachere
Schaltungselektronik benötigt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen elektromagnetisch betätigbaren
Ventils möglich.
Weitere Vorteile sind außerdem der nachfolgenden
Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnehmbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein
elektromagnetisch betätigbares Ventil als
Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen
Hilfskörpers, Fig. 3 ein zweites Beispiel eines
erfindungsgemäßen Hilfskörpers, Fig. 4 ein drittes
Beispiel eines erfindungsgemäßen Hilfskörpers, Fig. 5 ein
viertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Hilfskörpers,
wobei die Fig. 2 bis 5 ausschnittsweise und symbolhaft
jeweils den erfindungsgemäßen Ventilbereich zeigen, Fig. 6
ein Strom-Zeit-Diagramm zur Ansteuerung eines Ventils, wie
es beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, Fig. 7 ein Weg-
Zeit-Diagramm zur Verdeutlichung des Nadelhubs entsprechend
dem Strom-Zeit-Diagramm gemäß Fig. 6 und Fig. 8 ein Weg-
Zeit-Diagramm zur Verdeutlichung des Nadelhubs bei einem
erfindungsgemäßen Ventil.
Bevor anhand der in vereinfachter symbolhafter Weise
dargestellten Fig. 2 bis 5 mehrere Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren
Ventils beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis
der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 ein bereits
bekanntes elektromagnetisch betätigbares Ventil bezüglich
seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
Das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene Ventil
weist einen Brennstoffeinlaßstutzen 2 auf, welcher über ein
Gewinde mit einer Brennstoffleitung bzw. einem
Brennstoffverteiler in bekannter Weise verbindbar ist. Das
Ventil 1 ist in Form eines Einspritzventils für
Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden,
fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt, wobei sich
das in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Ventil 1 besonders
zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht
dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine eignet. Der
Brennstoff gelangt über einen Brennstofffilter 3 zu einer
in einem Kern 5 ausgebildeten Längsbohrung 6. Der Kern 5
weist einen äußeren Gewindeabschnitt 7 auf, der mit dem
Brennstoffeinlaßstutzen 2 verschraubt ist.
Der Kern 5 ist an seinem stromabwärtigen Ende 10 von einer
Magnetspule 8 zumindest teilweise umgeben, die auf einen
Spulenträger 9 gewickelt ist. Stromabwärts des Endes 10 des
Kerns 5 befindet sich ein durch einen geringfügigen Spalt
von dem Ende 10 beabstandeter Anker 11. Der Anker 11 weist
Bohrungen 12 für den Durchtritt des Brennstoffs auf. An
einer Ventilnadel 13 ist der Anker 11 z. B. durch Schweißen
fest verbunden. An dem dem Anker 11 gegenüberliegenden Ende
weist die Ventilnadel 13 einen Ventilschließkörper 14 auf,
der mit einem an einem Ventilsitzträger 16 ausgebildeten
Ventilsitz 15 zusammenwirkt. Der Ventilsitzträger 16 ist in
dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel in einen
Gehäusekörper 17 eingesetzt und mittels eines Dichtrings 18
abgedichtet.
Der Gehäusekörper 17 ist mittels eines Gewindes in einen
nicht dargestellten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
einschraubbar. Beim Öffnen des Ventils 1 wird Brennstoff
über wenigstens eine am stromabwärtigen Ende des
Ventilsitzträgers 16 ausgebildete Abspritzöffnung 20 in
einen nicht dargestellten Brennraum eingespritzt. Zur
besseren Verteilung und Aufbereitung des Brennstoffs dienen
z. B. mehrere umfänglich eingebrachte Drallnuten 21 an dem
Ventilschließkörper 14. Zur Abdichtung des
Ventilsitzträgers 16 in der Bohrung des Zylinderkopfes
dient eine umfänglich angebrachte Dichtung 22. Die
Ventilnadel 13 wird in einer Längsöffnung 23 des
Ventilsitzträgers 16 mittels Führungsflächen 24 geführt.
Zwischen den Führungsflächen 24 befinden sich Abflachungen
25, um den ungehinderten Durchfluss des Brennstoffs zu
ermöglichen.
Zum Öffnen des Ventils 1 wird die Magnetspule 8 durch einen
elektrischen Erregerstrom erregt, der über ein elektrisches
Verbindungskabel 26 zugeführt wird. In der folgenden
Beschreibung, vor allen Dingen anhand der Fig. 6 und 7,
wird noch näher auf die elektrische Erregung eingegangen.
Im Ruhezustand des Ventils 1 wird der Anker 11 über eine
Rückstellfeder 27 entgegen seiner Hubrichtung so
beaufschlagt, dass der Ventilschließkörper 14 an dem
Ventilsitz 15 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei
Erregung der Magnetspule 8 wird der Anker 11 in Hubrichtung
an den Kern 5 gezogen, wobei der Hub durch den zwischen
Kern 5 und Anker 11 gebildeten Spalt vorgegeben ist. Die
fest mit dem Anker 11 verbundene Ventilnadel 13 und der
Ventilschließkörper 14 werden in Hubrichtung zusammen als
axial bewegliches Ventilglied mitgeführt, so dass der
Ventilschließkörper 14 die Abspritzöffnung 20 freigibt.
Beim Abschalten des Erregerstroms wird das Ventilglied 11,
13, 14 durch die Rückstellfeder 27 in Schließrichtung
entgegen der Hubrichtung an den Ventilsitz 15 gedrückt.
In den Fig. 2 bis 5 sind mehrere Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Ventils dargestellt, wobei die
Darstellungen nur ausschnittsweise jeweils den Bereich des
elektromagnetischen Kreises mit einer axial beweglichen
Ventilnadel zum Öffnen und Schließen des Ventils symbolhaft
verdeutlichen. Allen Ausführungsbeispielen ist dabei
gemeinsam, dass zwischen dem fest mit der Ventilnadel 13
verbundenen Anker 11 und dem das stromabwärtige Ende der
Ventilnadel 13 bildenden Ventilschließkörper 14 an der
Ventilnadel 13 ein Hilfskörper 30 angeordnet ist, der durch
noch zu erläuternde Maßnahmen über einen kleinen
Axialbereich zu ihr relativ beweglich ist. Der Hilfskörper
30 auf der Ventilnadel 13 soll dabei zwei wesentliche
Funktionen erfüllen, zum einen wird das Losreißen der
Ventilnadel 13 vom Ventilsitz 15 und damit das Öffnen des
Ventils beschleunigt, und zum anderen wird ein ansonsten
zum Losreißen benötigter hoher Boosterstrom (Fig. 6)
vermieden. In der Konsequenz wird so das dynamische
Verhalten des Ventils deutlich verbessert und eine
aufwendige Schaltungselektronik kann entfallen.
Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Hilfskörper 30
haben eine sich ähnelnde Struktur, zu der ein sich
beispielsweise radial erstreckender Anschlagabschnitt 31
und ein sich axial erstreckender und ringförmig umlaufender
Führungsabschnitt 32 gehören. Es soll jedoch betont werden,
dass auch von den dargestellten Beispielen abweichende
Ausbildungsformen der Hilfskörper 30 zum Einsatz kommen
können. Jeder Anschlagabschnitt 31 eines Hilfskörpers 30
wirkt mit einem Mitnehmermittel 34 der Ventilnadel 13
zusammen. In den Fig. 2 bis 4 sind Beispiele gezeigt,
bei denen die Mitnehmermittel 34 Teil einer nutähnlichen
Einkerbung 35 sind. In diesen Fällen ist das
Mitnehmermittel 34 die obere, dem Anker 11 näherliegende
Begrenzungsfläche der Einkerbung 35. In Fig. 5 ist eine
Ventilnadel 13 teilweise dargestellt, die anstelle der
Einkerbung 35 einen radial überstehenden Bund 36 besitzt,
wobei in diesem Falle die untere, dem Ventilschließkörper
14 näherliegende Stirnfläche das Mitnehmermittel 34 bildet.
Im nicht erregten Zustand liegt der Hilfskörper 30 auf
einem Ruhemittel 37 auf, und zwar bei den Beispielen der
Fig. 2 bis 4 auf der unteren, dem Anker 11 entfernteren
Begrenzungsfläche der Einkerbung 35 und beim Beispiel der
Fig. 5 auf einer gehäusefesten Stirnfläche, die z. B. Teil
des Ventilsitzträgers 16 ist. Als Alternative zur
letztgenannten Ausbildung könnte auch ein zweiter, nicht
dargestellter Bund an der Ventilnadel 13 vorgesehen sein,
der mit einer oberen, dem Anker 11 zugewandten Stirnfläche
als Ruhemittel 37 die gehäusefeste Stirnfläche ersetzt, so
dass der Bewegungsbereich des Hilfskörpers 30 zwischen den
zwei Bunden 36 festgelegt wäre.
Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Hilfskörper 30
haben eine becherförmige Gestalt, wobei der
Anschlagabschnitt 31 jeweils einen Bodenbereich und der
Führungsabschnitt 32 jeweils einen Mantelbereich bilden.
Der Führungsabschnitt 32 dient der Führung des Hilfskörpers
30 während seiner Axialbewegung, wobei die Führung entweder
am äußeren Umfang der Ventilnadel 13 oder entlang der
Wandung der Längsöffnung 23 erfolgt. Der Führungsabschnitt
32 kann sich entweder vom Anschlagabschnitt 31 ausgehend in
Richtung zum Anker 11 (Fig. 2, 4 und 5) oder in Richtung
zum Ventilschließkörper 14 (Fig. 3) erstrecken. Wie in
Fig. 4 gezeigt, kann der Anschlagabschnitt 31 eine
deutlich größere Dicke aufweisen als die Wandungsstärke des
Führungsabschnitts 32. Der axiale Abstand zwischen dem
Mitnehmermittel 34 und dem Ruhemittel 37 ist in jedem Falle
geringfügig größer als die axiale Erstreckung des
Hilfskörpers 30, hier in Form des Anschlagabschnitts 31,
zwischen den Mitteln 34 und 37, um die schon angesprochene
Axialbewegung ausführen zu können. Der sich so in Ruhelage
des Hilfskörpers 30 ergebende Spalt ist mit a bezeichnet.
Der Anschlagabschnitt 31 bzw. das Mitnehmermittel 34 sind
beispielsweise zur Vermeidung von Verschleiß beschichtet.
Anhand des Strom-Zeit-Diagramms der Fig. 6 soll nun in
Kurzform erläutert werden, wie die Erregung zum Öffnen
eines Ventils, insbesondere des in Fig. 1 dargestellten
Brennstoffeinspritzventils zur direkten Benzineinspritzung
in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, in bekannter
Weise erfolgt. Die Ansteuerung der Ventile erfolgt z. B.
über ein Endstufenschaltgerät in Verbindung mit einem
Steuergerät, das über eine hochwertige, aber aufwendige
Leistungselektronik verfügt. Eine solche Endstufe ist z. B.
so ausgelegt, um vier Einspritzventile anzusteuern, wobei
der Ventilstrom über eine getaktete Stromregelung
eingestellt wird. Nach einer kurzen Vorerregungszeit tV
folgt die eigentliche Öffnungszeit, wobei in eine
Anzugszeit tA und eine Haltezeit tH unterschieden wird. In
diesen Zeiten herrschen ein Anzugsstrom- und ein
Haltestromniveau.
Das erhöhte Anzugsstromniveau dient dazu, die Öffnungszeit
des Ventils zu verringern. Zusätzlich wird innerhalb des
Endstufenschaltgeräts ein Booster-Kondensator auf eine
Spannung von ca. 120 V aufgeladen. Die Entladung des
Booster-Kondensators über das elektromagnetisch betätigbare
Ventil führt zu einem steilen Stromanstieg (bis ca. 13 A)
so dass die maximale Magnetkraft schnell aufgebaut und das
Ventil entsprechend schnell geöffnet wird. Nachdem das
Ventil vollständig geöffnet ist, also die Anzugsphase mit
einem Ventilstrom von ca. 10 A beendet ist, wird der
Ventilstrom mittels Stromregelung auf ein niedrigeres
Haltestromniveau von ca. 3 A abgesenkt. Nach erfolgter
Einspritzung schließt sich eine Nachladephase an. Innerhalb
dieser Phase wird der Booster-Kondensator nachgeladen, um
die Endstufe auf den nächsten Einspritzvorgang
vorzubereiten.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Ventils gemäß
den Fig. 2 bis 5 werden die gleichen positiven Effekte
einer schnellen Öffnung bzw. eines sehr guten dynamischen
Verhaltens des Ventils erzielt, wobei in vorteilhafter
Weise auf einen hohen Boosterstrom zum Losreißen der
Ventilnadel 13 vom Ventilsitz 15 und deshalb zumindest
teilweise auf Leistungselektronik verzichtet werden kann.
Insgesamt kann die elektronische Ansteuerung vereinfacht
werden. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird das Losreißen
der Ventilnadel 13 durch einen mechanischen Impuls erzeugt.
Im elektromagnetischen Feld bzw. in einem Teil desselben
ist der Hilfskörper 30 mit einer geeigneten Masse, wie in
den Fig. 2 bis 5 angedeutet, an der Ventilnadel 13
angebracht. Der Hilfskörper 30 wird bereits bei einem
wählbaren Teilwert des zur Erregung benötigten Anzugsstroms
tA zum Abheben der Ventilnadel 13 beschleunigt. Dies kann
beispielsweise gegen die Federkraft einer zweiten, nicht
dargestellten Rückstellfeder, die den Hilfskörper 30 nach
jedem Abheben beispielsweise immer wieder in seine Ruhelage
bringt, erfolgen. Über die Größe des Magnetfelds, die Masse
des Hilfskörpers 30 und die Größe des Spalts a läßt sich
einstellen, wieviel Energie der Hilfskörper 30 beim
Anschlagen am Mitnehmermittel 34 an die Ventilnadel 13
abgeben kann. Durch das schlagartige Aufprallen des
Hilfskörpers 30 am Mitnehmermittel 34 der Ventilnadel 13
erhält die Ventilnadel 13 einen entscheidenden Impuls, so
dass zusätzlich zur im Magnetfeld erzeugten Anzugskraft auf
den Anker 11 eine kurzfristige starke Beschleunigung der
Ventilnadel 13 und damit ein schnelles Öffnen des Ventils
erreicht wird.
In den Weg-Zeit-Diagrammen der Fig. 7 und 8 sind
beispielhaft die Verlaufskurven des Nadelhubs dargestellt,
wobei der Fig. 7 ein Verlauf entsprechend einer
Ansteuerung gemäß Fig. 6 eines bekannten Ventils nach
Fig. 1 und der Fig. 8 ein Verlauf eines erfindungsgemäßen
Ventils entnehmbar sind. Mit diesen Diagrammen soll nur
angedeutet werden, dass mit einer erfindungsgemäßen
Anordnung unter Verzicht eines hohen Boosterstroms
zumindest eine gleiche Anzugszeit tA oder sogar, wie
dargestellt, eine geringere Anzugszeit tA erzielbar ist.
Besonders deutlich wird der steile Anstieg der Kurve nach
dem Anschlagen des Hilfskörpers 30 an der Ventilnadel 13
und dem damit verbundenen Losreißen der Ventilnadel 13. Auf
diese Weise sind Anzugszeiten tA von weniger als 0,2 ms
realisierbar.
Claims (9)
1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil mit einem Kern
(5), mit einer Magnetspule (8) und mit einem durch die
Magnetspule (8) in einer Hubrichtung gegen eine
Rückstellfeder (27) beaufschlagbaren Anker (11), der einen
mit einem festen Ventilsitz (15) zusammenwirkenden
Ventilschließkörper (14) betätigt, und mit einer
Ventilnadel (13), die sowohl mit dem Anker (11) als auch
mit dem Ventilschließkörper (14) fest verbunden ist und ein
bewegbares Ventilglied bildet, sowie mit einem auf der
Ventilnadel (13) zwischen dem Anker (11) und dem
Ventilschließkörper (14) angeordneten Hilfskörper (30), der
relativ zur Ventilnadel (13) bewegbar ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (13) derart ausgeführt
ist und der Hilfskörper (30) derart angeordnet ist, dass
bei einer Bewegung des Hilfskörpers (30) in Hubrichtung
durch Energieübertragung die Ventilnadel (13) in gleicher
Richtung beschleunigbar ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Hilfskörper (30) einen Anschlagabschnitt (31) aufweist, mit
dem die Energieübertragung auf die Ventilnadel (13)
erfolgt.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ventilnadel (13) ein Mitnehmermittel (34) aufweist, an dem
die Ventilnadel (13) beim Anschlagen des Anschlagabschnitts
(31) des Hilfskörpers (30) mitnehmbar ist.
4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hilfskörper (30) becherförmig ausgeführt ist und
neben dem Anschlagabschnitt (31) noch einen
Führungsabschnitt (32) besitzt.
5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Mitnehmermittel (34) die dem Anker (11) näherliegende
Begrenzungsfläche einer an der Ventilnadel (13)
vorgesehenen Einkerbung (35) ist.
6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Mitnehmermittel (34) die dem Anker (11) abgewandte
Stirnfläche eines an der Ventilnadel (13) vorgesehenen
Bundes (36) ist.
7. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
vom Anker (11) entfernter liegende Begrenzungsfläche der
Einkerbung (35) ein Ruhemittel bildet, an dem der
Hilfskörper (30) bei geschlossenem Ventil anliegt.
8. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass eine weitere Rückstellfeder vorgesehen ist, mit der
der Hilfskörper (30) gegen ein Ruhemittel (37) drückbar
ist.
9. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ventil als Brennstoffeinspritzventil, insbesondere zum
direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer
Brennkraftmaschine, ausführbar ist.
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