DE2343510B2 - Schnellschaltender Elektromagnet - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen schnellschaltenden Elektromagneten, insbesondere zum Steuern eines Ventils einer Kraftstoffeinspritzdüse von Verbrennungsmotoren, mit einem Joch aus nicht geschichtetem Eisen, einer auf dem Joch angeordneten Wicklung und einem Anker, der zusammen mit dem Joch einen geschlossenen Magnetkreis bildet, bei dem das Joch und der Anker auf dem ganzen vom Magnetfluß durchflossenen Weg einen Querschnitt gleicher Dicke aufweisen.

Ein Elektromagnet der vorstehend beschriebenen Bauart ist aus der DD-PS 45 210 bekannt. Gegenüber Elektromagneten mit aus Blechen geschichteten Magnctleitern hat diese Bauart den Vorteil größerer konstruktiver Einfachheit und geringeren Herstellungs- » aufwandes. Bei der bekannten Ausbildung ist der Magnetkreis aus dünnwandigen Profilen gebildet, wodurch der Einfluß der Wirbelströme, der sonst zu erheblichen Flußverdrängungen und zu ungleicher Verteilung des magnetischen Flusses führen kann, verringert ist.

Mit der bekannten Ausbildung kann zwar eine Verbesserung der statischen und dynamischen Eigenschaften des Elektromagneten erzielt werden, jedoch fehlt es an einer Bemessungsregel, wie bei leichter und materialsparender Bauweise eine optimale Schnellwirkung erreicht werden kann.

Auch aus der DE-OS 20 36 110 ist an sich bekannt, die Anzugs- und Abfallzeiten von elektromagnetischen Systemen dadurch herabzusetzen, daß der Ankerquerschnitt vermindert wird. Auch hier wird jedoch nicht gesagt, wie eine optimale Querschnittsgestaltung für den gesamten magnetischen Kreis auszusehen hat.

Ähnliches gilt für die Elektromagnete, die aus DE-PS 5 73 182, DE-PS 2 95 425 und DE-AS 1116 301 bekannt sind. Bei diesen bekannten Ausbildungen handelt es sich überdies von vornherein nicht um Elektromagnete mit dünnwandigen Magnetleitern. Bei der Ausbildung gemäß DE-PS 5 73 182 wird z. B. die Vermeidung der durch die Abdrängung des Magnetflusses auftretenden Nachteile mittels eines zum Auslösemagneten hinzukommenden Haltemagneten und der Eröffnung eines magnetischen Nebenschlusses versucht.

DE-PS 2 95 425 betrifft Probleme der Verringerung der Reibung bei der Ankerbewegung. Fragen des dynamischen Verhaltens sind nicht angesprochen. In DE-AS 1116 301 geht es um die Vermeidung des Anziehens des Ankers bei einer Erregung, die nicht zum Durchzug des Ankers ausreicht, und auch hier kann über eine optimale Gestaltung des magnetischen Kreises nichts entnommen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es aufzuzeigen, wie bei einem Elektromagneten mit einem Magnetleiterkreis aus nichtgeschichtetem Eisen zur Erzielung einer optimalen Schnellwirkung die Querschnittsabmessungen der Magnetleiter zu wählen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dicke des Querschnitts des Jochs und des Ankers nicht die Eindringtiefe des Magnetflusses im Augenblick des Ansprechens des Ankers.

Ein erfindungsgemäßer Elektromagnet eignet sich in besonderer Weise zum Steuern der Ventile von Kraftstoffeinspritzdüsen für Verbrennungsmotore, wo ein besonders schnelles Ansprechen verlangt wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ohne Einbuße an Anzugskraft ein erfindungsgemäßer Elektromagnet weniger materialaufwendig und leichter ist und durch die verringerten Zeiten für den Anstieg und den Rückgang des Magnetflusses eine optimale Schnellwirkung erreicht wird.

Aus^führungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig.! die Gesamtansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Elektromagneten im Längsschnitt;

F i g. 2 dasselbe (Schnitt 11-11);

F i g. 3 die Gesamtansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Elektrom?gneten im Längsschnitt;

F i g. 4 dasselbe (Schnitt IV-IV);

F i g. 5 die Gesamtansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Elektromagneten im Längsschnitt;

F i g. 6 dasselbe (Schnitt VI-Vl);

F i g. 7 die Gesamtansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Elektromagneten im Längsschnitt;

F i g. 8 dasselbe (Schnitt VIII-VIII);

F i g. 9 die Kraftstoffeinspritzdüse, in welcher der erfindungsgemäße Elektromagnet angewendet wird, im Längsschnitt.

Der Elektromagnet besteht aus einem ringförmigen Joch 1 (Fig. 1). Innerhalb des Joches 1 befindet sich ein Wicklungsträger 2, auf welchem eine Wicklung 3 angeordnet ist. Ein ringförmiger Anker 4, der zum Steuern irgendeines Stellgliedes dient, befindet sich im Ruhestand in einiger Entfernung von den Polen des Jochs 1 und wird in dieser Lage von einer Rückstellfeder gehalten, die ihn an einen Anschlag anpreßt (die Feder und der Anschlag sind nicht gezeigt). Die Wände des Magnetleiters, der aus dem Joch 1 und dem Anker 4 besteht, weisen auf dem ganzen vom Magnetfluß durchflossenen Weg die gleiche Dicke auf. Im Joch 1 ist ein schlitzartiger Längsausschnitt 5 zum Herabsetzen der Wirbelströme vorgesehen.

Ähnlich gebaut ist der in Fig.3 dargestellte Elektromagnet. Der Unterschied im Vergleich mit der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Konstruktion besteht nur in der Form des Joches 1. Das. Joch 1 (Fig.3) ist auch ringförmig, hat aber einen offenen äußeren Teil. Der Anker 4 weist in Draufsicht die Form des Joches 1 (F i g. 4) auf. Der innere ringförmige Teil des Joches 1 ist mit einem schlitzartigen Längsausschnitt 5 zum Herabsetzen der Wirbelströme versehen. Diese Varian-

te des Elektromagnetes ist im Vergleich mit der ersten durch die größere Schnellwirkung vorteilhafter.

Der in den F i g. 5 und 6 dargestellte Elektromagnet besteht aus denselben Elementen wie die Elektromagnete in den ersten zwei Varianten, das Joch 1 ist aber hier E-förmig. Der Anker 4 weist in Draufsicht dieselbe Form auf wie das Joch 1.

Der in den F i g. 7 und 8 dargestellte Elektromagnet unterscheidet sich ebenfalls von den oben beschriebenen nur durch die Form des Joches 1. Er ist U-förmig ausgeführt Der Anker 4 weist in Draufsicht dieselbe Form auf wie das Joch 1.

In Fig.9 Ist eine elektromagnetische Düse dargestellt, in welcher der Elektromagnet zur Anwendung kommt Die Düse ist zum Einspritzen und Dosieren von ι ■> Benzin in einem Verbrennungsmotor bestimmt

Der nach dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel aus dem ringförmigen Joch 1, dem Wicklungsträger 2 mit der Wicklung 3 und dem Anker 4 bestehende Elektromagnet ist im Düsengehäuse 6 angeordnet, das aus einem unmagnetischen Werkstoff hergestellt ist Ein Ventil 7 mit einer in dieses eingepreßten Vergaserdüse 8, in welcher eine Dosieröffnung 9 vorgesehen ist, befindet sich ebenfalls im Düsengehäuse 6. Im Gehäuse 6 ist auch ein mit einem Stutzen 11 versehener Deckel 10 eingewalzt durch welchen der Kraftstoff zugeführt wird. Im Stutzen 11 befindet sich ein Filter 12 zum Reinigen des Kraftstoffes. Im Deckel 10 sind zwei elektrische Kontakte 13 untergebracht die vom Deckel 10 durch Isolierhülsen 14 isoliert sind. Die Kontakte 13 sind mit Herausführungen 15 der Wicklung 3 elektrisch verbunden, wobei diese Herausführungen durch im Joch 1 vorhandene Löcher 16 herausgeführt werden. Über die Kontakte 13 wird der Wicklung 3 elektrischer Strom zugeführt der den Elektromagnet erregt Das Joch 1 π wird vom Anschlagring 17 abgestützt. Im Joch 1 ist auch ein Loch 18 in der Mitte und ein innerer Hohlraum 19 vorhanden, durch welche der Kraftstoff fließt Im inneren Hohlraum 19 befindet sich eine Feder 20, die den Anker 4 an das Ventil 7 anpreßt, wodurch das Ventil 7 geschlossen ist und gleichzeitig das Vorhandensein eines Luftspaltes 21 zwischen dem Joch 1 und dem Anker 4 sicherstellt Im Anker 4 ist eine Reihe von Löchern 22 vorgesehen, durch welche der Kraftstoff in einen Hohlraum 23 des Düsengehäuses 6 gelangt Die Düse wird am Verbrennungsmotor mit Hilfe von mit Gewinde versehenem Teil 24 des Gehäuses 6 angebracht (nicht gezeigt).

Der Elektromagnet der Kraftstoffeinspritzdüse wirkt auf folgende Weise.

Wie schon erwähnt, wird der Kraftstoff unter Druck durch den Stutzen 11 in die Düse gefördert Mittels des Filters 12 wird der Kraftstoff gefiltert und gelangt durch das Loch 18, durch den inneren Hohlraum 19 des Joches 1, durch den Schlitz 21 zwischen dem Joch 1 und dem Anker 4 und durch die Löcher 22 im Anker 4 in den Hohlraum 23, so daß auf diese Weise die ganze Düse gefüllt wird.

Bei der Zuführung eines elektrischen Stromimpulses in die Wicklung 3 erfolgt eine Aufmagnetisierung des Elektromagnetjoches 1, das nun die Kraft der Feder 20 überwindet und den Anker 4 anzieht Das Ventil 7 wird nun geöffnet und der sich unter Druck in der Düse befindliche Kraftstoff wird durch die Dosieröffnung 9 der Vergaserdüse 8 des Ventils 7 in den Motor (nicht gezeigt) eingespritzt Das Fließen des Kraftstoffes ist in der Zeichnung mittels Pfeilen dargestellt.

Am Ende des Stromimpulses erfolgt die Entmagnetisierung des Joches 1, der Anker 4 kehrt durch das Einwirken der Feder 20 in seine Ausgangsstellung zurück, das Ventil 7 wird geschlossen und die Kraftstofförderung in den Motor unterbrochen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   23 43 5Ί0

   Schnellschaltender Elektromagnet, insbesondere zum Steuern eines Ventils einer Kraftstoffeinspritzdüse von Verbrennungsmotoren, mit einem Joch aus nicht geschichtetem Eisen, einer auf dem Joch angeordneten Wicklung und einem Anker, der zusammen mit dem Joch einen geschlossenen Magnetkreis bildet, bei dem das Joch und der Anker auf dem ganzen vom Magnetfluß durchflosseneri Ό Weg einen Querschnitt gleicher Dicke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Querschnitts des Jochs (1) und des Ankers (4) nicht die Eindringtiefe des Magnetflusses im Augenblick des Ansprechens des Ankers (4) '5 übersteigt