DE2812739A1

DE2812739A1 - Kraftstoff-einspritzduese

Info

Publication number: DE2812739A1
Application number: DE19782812739
Authority: DE
Inventors: Alan William Locke; Dorian Farrar Mowbray
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1978-09-28
Also published as: IT7821552A0; ES468271A1; GB1599525A; JPS53120017A; FR2384956B1; IT1093613B; US4156506A; FR2384956A1

Description

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LUCAS INDUSTRIES LIMITED

Birmingham, Großbritannien

Kraftstoff-Einspritzdüse

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse mit einem Ventilkörper, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um den Austritt von Kraftstoff durch eine Austrittsöffnung unterbinden zu können, und einem elektromagnetischen Stellglied zum Wegbewegen des Ventilkörpers vom Ventilsitz, um einen Kraftstoffausfluß durch die Austrittsöffnung zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine solche Kraftstoff-Einspritzdüse einfacher und zweckmäßiger auszugestalten.

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Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzdüse des bezeichneten Typs erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilkörper aus einer aus magnetisierbarem Material gebildeten Scheibe besteht, der Ventilsitz durch eine Dichtfläche gebildet ist, in die eine Austrittsöffnung mündet, und das elektromagnetische Stellglied einen Spulkern mit einer der Scheibe zugekehrten Stirnfläche aufweist, die im wesentlichen parallel zu der Dichtfläche angeordnet ist, wobei die Stirnfläche eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Nuten enthält, in denen elektrische Wicklungen angeordnet sind, die so miteinander verbunden sind, daß bei Stromdurchfluß der Strom in benachbarten Abschnitten der Nuten entgegengesetzt gerichtet ist, sodaß benachbarte Bereiche der zwischen den Nuten liegenden Stirnfläche entgegengesetzt magnetisch polarisiert werden, wodurch die Scheibe von der Stirnfläche angezogen und von der Dichtfläche wegbewegt wird, so daß Kraftstoff durch die Austrittsöffnung ausfließen kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht durch eine erste Ausführungsform einer Einspritzdüse; '

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht der in Figur 1 gezeigten Düse, bei der aus Gründen der Klarheit ein Teil weggelassen wurde;

Fig. 3 eine der Figur 2 ähnliche Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 4 einen Teil einer geschnittenen Seitenansicht einer weiteren, abgewandelten Einspritzdüse;

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Fig. 5 eine stirnseitige Ansicht des Teiles der in Figur 4 gezeigten Einspritzdüse; und

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht einer tatsächlich ausgeführten Einspritzdüse des in Figur 1 gezeigten Typs.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Einspritzdüse mit einem ringförmigen Außengehäuse 10, in dem ein zylindrischer, aus magnetisierbarem Material hergestellter Kern 11 mit einer im wesentlichen ebenen und senkrecht zu seiner Längsachse verlaufenden Stirnfläche 12 angeordnet ist. Das Gehäuse erstreckt sich über die Stirnfläche hinaus und ist durch einen Deckel 13 abgeschlossen, der eine Austrittsöffnung 14 enthält. Der Deckel bildet eine Dichtfläche 15, die der Stirnfläche 12 des Kernes in einem Abstand gegenüberliegt und somit eine Kammer 16 begrenzt, in die Kraftstoff durch eine im Kern vorgesehene Durchtrittsöffnung 17 eintreten kann. In der Kammer 16 ist ein Ventilkörper in Form einer Scheibe 18 angeordnet, die aus magnetisierbarem Material besteht. Die Scheibe 18 wird normalerweise mittels des durch die Durchtrittsöffnung 17 ausgeübten Kraftstoffdruckes in Berührung mit der Dichtfläche 15 gehalten.

Die Scheibe ist durch magnetische Kräfte von der Dichtfläche wegbewegbar, wobei Kraftstoff durch die Austrittsöffnung 14 fließen kann. Die Einspritzdüse ist dafür vorgesehen, Kraftstoff in den der Brennkammer bzw. dem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine zugeführten Luftstrom einzuspritzen, weshalb der Kraftstoffdruck viel niedriger ist als beispielsweise bei einem Kraftstoff-Einspritzsystem, bei dem der Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum oder in die Verbrennungsräume des Motors während oder am Ende des Kompressionshubes des Motors eingespritzt wird.

In die Stirnfläche 12 ist eine Mehrzahl von Nuten 19 eingelassen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Nuten

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19a, 19b und 19c von ringförmiger Gestalt und unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen. In jeder der Nuten ist eine Wicklung mit einer einzelnen Windung angeordnet, obwohl die Wicklungen auch je aus einer Mehrzahl von Windungen bestehen können. Die nicht gezeigten Enden der Einzelwicklungen sind so miteinander verbunden, daß die Stromflußrichtung in der Wicklung 19b entgegengesetzt den Stromflußrichtungen in den Wicklungen 19a und 19c ist. In dem in Figur 1 gezeigtem Schnitt ist die Stromflußrichtung in einzelnen Wicklungen an den Schnittstellen durch einen Punkt oder ein Kreuz angegeben.

Wenn elektrischer Strom durch die Windungen fließt, wird die Stirnfläche 12 in ringförmige Bereiche entgegengesetzter magnetischer Polarität aufgeteilt. Bei der bevorzugten Ausführungsform bilden sich vier solche Bereiche aus, nämlich der ringförmige Bereich außerhalb der Nut 19c, der Bereich zwischen den Nuten 19b und 19c, der Bereich zwischen den Nuten 19a und 19b und der Bereich innerhalb der Nuten 19a. Das sich ergebenende magnetische Feld zieht die Scheibe 18 von der Fläche 15 weg an, um den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreisflusses zu verringern. Dadurch wird die durch den Kraftstoffdruck auf die Scheibe 18 ausgeübte Kraft überwunden, und der Kraftstoff kann dann aus der Kammer 16 durch die Austrittsöffnung 14 ausfließen.

Das Ausmaß der Bewegung der Scheibe 18 auf die Stirnfläche 12 zu kann begrenzt werden, um sicherzustellen, daß die Durchtrittsöffnung 17 zur Kammer nicht durch die Scheibe blockiert wird, und auch um die Rückbewegung der Scheibe zu erleichtern, wenn der elektrische Stromfluß unterbrochen wird.

In der in der Figur 3 gezeigten Anordnung sind zwei Nuten 20, 21 vorgesehen. Sie sind hier in Spiralform ausgebildet, und die eine ist innerhalb der anderen angeordnet. Jede Nut ent-

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hält eine Wicklung, wobei die Stromflußrichtung in den beiden Nuten entgegengesetzt ist, sodaß die Stirnfläche 12 wiederum in Bereiche entgegengesetzter magnetischer Polarität aufgeteilt wird, durch die die Scheibe 18 zur Fläche 12 hin angezogen wird.

Der Grundaufbau der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Einspritzdüse ist der gleiche wie derjenige der Düse nach .Figur 1. Unterschiedlich ist jedoch die Anordnung der Nuten. Im Grunde genommen ist nur eine endlose. Nut vorgesehen, die jedoch als aus zwei Nuten bestehend aufgefaßt werden kann, die an ihren Enden miteinander verbunden sind. Die beiden Nuten sind mit 22 und 23 bezeichnet und sind derart in die Stirnfläche 12 eingearbeitet, als ob sie sich nur in einer seitlichen Richtung erstrecken und gekrümmte Abschnitte aufweisen, die die sich seitlich erstreckenden Abschnitte miteinander verbinden. In den beiden Nuten ist nur eine einzige Wicklung angeordnet, die wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen aus einer Einzelwindung oder einer Mehrzahl von Windungen bestehen kann. Die Figur 4 zeigt einen senkrecht zu den geraden Abschnitten der Nuten gelegten Schnitt, und es ist erkennbar, daß der Stromfluß in benachbarten Teilstrecken der Nuten entgegengesetzt gerichtet ist. Hierdurch werden die zwischen den Nuten liegenden Bereiche der Stirnfläche 12 in entgegengesetzte Richtung polarisiert, wodurch ein komplexes magnetisches Feldmuster entsteht, durch das die Scheibe 18 zur Stirnfläche 12 hin angezogen wird, wenn die Wicklung vom elektrischen Strom durchflossen wird.

Bei den beschriebenen Düsen wird eine verhältnismäßig leichte Scheibe als Ventilkörper verwendet, sodaß das bei Strom-durchflossenerWicklung erzeugte magnetische Feld den Ventilkörper schnell in die öffnungsstellung bewegen kann. Der Kraftstoffdruck wird ausgenutzt, um den Ventilkörper in die Schließstellung zurückzubewegen. Dies kann durch eine leichte Feder unterstützt werden, die das Ventil in Schließstellung hält, wenn die Kraftstoff zufuhr abgeschaltet ist. Es versteht sich, daß der Deckel

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13 bevorzugt aus nicht-magnetisierbarem Material gebildet ist, um nicht einen alternativen Weg für den durch die Wicklung erzeugten magnetischen Kraftfluß zu bilden.

Die Figur 6 zeigt ein hohles Kunststoffgehäuse 24 aus drei ineinandergreifenden Teilen. Der Deckel 13 ist am offenen Ende des Gehäuses angebracht und enthält die Austrittsöffnung 14. Eine Kraftstoffeintrittsöffnung 25 ist am Gehäuse vorgesehen, und innerhalb des Gehäuses ist der Kern 26 angeordnet, der durch einen Ringflansch 27 in seiner Lage festgehalten wird. Der Spulenkern 26 enthält eine zentrale Bohrung 28, in der eine weiche Schraubenfeder 29 angeordnet ist, die mit ihrem einen En&gegen ein einstellbares Wieder lager 30 abgestützt ist und mit dem anderen Ende gegen den als Scheibe 31 ausgebildeten Ventilkörper anliegt.

Die der Scheibe 31 zugekehrte Fläche des Deckels ist mit einer vorstehenden Ringkante 32 versehen, die zusammen mit einem Vorsprung 33 der Scheibe 31 das Ventil bildet. Die Wicklungsanordnung ist die gleiche wie in den Figuren 1 und 2. Die der Scheibe zugekehrte Fläche des Kernes 26 ist mit einer nichtmagnetischen Schicht versehen, um durch Verringerung der magnetischen Haftung bzw. des magnetischen Klebens die Bewegung der Scheibe in die Schließstellung durch die Federkraft und den Kraftstoffdruck zu unterstützen.

Elastische Abdichtteile sind an verschiedenen Stellen vorgesehen, um Leckverluste an Kraftstoff zu vermeiden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Druck des der Einspritzdüse zugeführten Kraftstoffes im Bereich zwischen 0,35 und 2,10

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kg/cm . Durch Verändern der Position des Wiederlagers 30 kann über/Mies die durch die Feder 29 ausgeübte Kraft verändert werden,

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Die beschriebene Düse arbeitet aus verschiedenen Gründen sehr schnell, insbesondere deshalb, weil der Ventilkörper sehr leicht ist und der magnetische Kraftfluß ebenfalls sehr wirksam ist. Ein starker Strom kann der Wicklung zugeführt werden, um eine schnelle Bewegung des Ventilkörpers zu erreichen, weil die Wicklung oder die Wicklungen durch den durch die Düse fließenden Kraftstoff gekühlt werden. Zusätzlich sei hervorgehoben, daß

ist die Einspritzdüse im wesentlichen frei/von Paßflächen, die genau mechanisch bearbeitet sein müssen, und die im Falle aneinanderentlanggleitender Flächen die Kraft absorbieren, die auf den Ventilkörper wirkt, und die dadurch die Bewegung des Ventilkörpers verlangsamen.

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Claims

Dr. Joachim Rasper _i

Patentanwalt ^{U I}

Wiesbaden

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LUCAS INDUSTRIES LIMITED

Birmingham, Großbritannien

Kraftstoff-Einspritzdüse

Patentansprüche;

(T) Kraftstoff-Einspritzdüse mit einem Ventilkörper, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um den Austritt von Kraftstoff durch eine Austrittsöffnung unterbinden zu können, und einem elektromagnetischen Stellglied zum Wegbewegen des Ventilkörpers vom Ventilsitz, um einen Kraftstoffausfluß durch die Austrittsöffnung zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper aus einer aus magnetisierbarem Material gebildeten Scheibe (18, 31) besteht, der Ventilsitz durch eine Dichtfläche (15) gebildet ist, in die eine Austrittsöffnung (14) mündet,

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und das elektromagnetische Stellglied einen Spulenkern (11, 26) mit einer der Scheibe (18, 31) zugekehrten Stirnfläche (12) aufweist, die im wesentlichen parallel zu der Dichtfläche (15) angeordnet ist, wobei die Stirnfläche (12) eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Nuten (19 - 23) enthält, in denen elektrische Wicklungen angeordnet sind, die so miteinander verbunden sind, daß bei Stromdurchfluß der Strom in benachbarten Abschnitten der Nuten (19 - 23) entgegengesetzt gerichtet ist, sodaß die benachbarten Bereiche der zwischen den Nuten liegenden Stirnfläche (12) entgegengesetzt magnetisch polarisiert werden, wodurch die Scheibe (18, 31) zu der Stirnfläche (12) angezogen und von der Dichtfläche (15) wegbewegt wird, sodaß Kraftstoff durch die Austrittsöffnung (14) austreten kann.
2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (15) durch einen Deckel (13) gebildet ist, der am Ende eines hohlen Kunststoffgehäuses (24) angeordnet ist, und der Spulenkern (26) im Gehäuse (24) angeordnet und auf Abstand vom Deckel (13) gehalten ist, um eine Kammer (16) und eine Kraftstoffeintrittsöffnung (17, 25) in der Kammer (16) zu begrenzen.
3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den Ventilkörper wirkendes, elastisches Glied (29) vorgesehen ist, um den Kraftstoffdruck in der Bewegung des Ventilkörpers in die Schließstellung zu unterstützen.
4. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (19a - 19c) ringförmig ausgebildet sind.
5. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei spiralförmige Nuten (20, 21) vorgesehen sind, die ineinandergreifen.

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6. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Nuten (22, 23) vorgesehen sind, die aus geraden Abschnitten bestehen, welche durch gekrümmte Endabschnitte miteinander verbunden sind, wobei die geraden Abschnitte der beiden Nuten abwechselnd angeordnet sind.
7. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (19a - 19c) ringförmig ausgebildet sind und das elastische Glied aus einer schraubenförmigen Druckfeder

(29) besteht, die in einer im Spulenkern (11) gebildeten Bohrung (26) angeordnet ist, sowie aus einem einstellbaren Widerlager (30)im Gehäuse (24), gegen das sich die Druckfeder (29) abstützt, sodaß die durch sie ausgeübte Kraft einstellbar ist.
8. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (15) eine vorstehende Ringkante (32) um die Austrittsöffnung (14) herum aufweist und die Scheibe (18) mit einem Vorsprung (33) zum Zusammenwirken mit der Ringkante (32) versehen ist.
9. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) aus Kunststoff besteht.
10. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ventilkörper (31) zugekehrte Stirnfläche (12) des Spulenkerns (26) mit einer dünnen Schicht aus nichtmagnetischem Material versehen ist.

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