DE2834844A1 - Kraftstoffeinspritzduese - Google Patents

Description

LUC 14

LUCAS INDUSTRIES LIMITEET Birmigham (Großbritannien)

Kraftstoffeinspritzdüse

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse zum Einbau in eine Verbrennungskraftmaschine und zum Einspritzen von Kraftstoff in die Maschine, bestehend aus einem Gehäuse, einem am Gehäuse vorgesehenen Kraftstoffeintrittsstutzen, einer Kraftstoffaustrittsöffnung, einem Ventil zum Steuern des Kraftstoffdurchflusses von dem Kraftstoffeintrittsstutzen zu der Austrittsöffnung und einer elektromagnetischen Einrichtung zum Steuern der Betätigung des Ventilkörpers.

Ein bei solchen Kraftstoffeinspritzdüsen auftretendes Problem stellt die Wärme dar, welche beim Stromdurchfluß durch die Wicklung der elektromagnetischen Einrichtung erzeugt wird. Wenn Anstrengungen unternommen werden, die erzeugte Warenmenge zu vermindern, besteht die Neigung, daß gleichzeitig die mechanische Ausgangsleistung der Einrichtung vermindert wird, sodaß in solchen Fällen oft eine Art von Servo-System erforderlich ist, um die Betätigung des eigentlichen Ventilkörpers

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zu bewirken, welcher den Kraftstoffdurchfluß steuert. Eine Kraftstoffeinspritzdüse, die eine solche Anordnung enthält, ist im allgemeinen teuer in ihrer Herstellung und langsam in ihrer Arbeitsweise. Eine einfachere Anordnung ergibt sich, wenn der erwähnte Ventilkörper direkt von der elektromagnetischen Einrichtung betätigt wird. Hierfür wird aber im allgemeinen eine größere mechanische Leistung erfordert, welche dazu führt, daß die erzeugte Wärmemenge ebenfalls erhöht wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs bezeichneten Art einfach und funktionsgerecht auszuführen.

Diese Aufgabe wird für eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse von länglicher Gestalt ist und eine längliche Kammer enthält, die an einem Ende offen ist', daß das Ventil besteht aus einer Bohrung, die sich an das geschlossene Ende der Kammer anschließt und in eine Kraftstoffaustrittsöffnung mündet, einem gleitbar in der Bohrung angeordneten Ventilkörper und einem in der Bohrung vorgesehenen Ventilsitz, gegen den der Ventilkörper anstellbar ist, um den Ausfluß von Kraftstoff aus der Kammer zu der Austrittsöffnung zu unterbinden, einem gleitbar in der Kammer angeordneten zylinderbuchsenartigen Magnetanker, einem den Anker mit dem Ventilkörper verbindenden Bauteil, einem das offene Ende der Kammer verschließenden Deckel, einem am Deckel befestigten und sich in den Anker hinein erstreckenden Magnetkern, der mit dem Anker zusammen einen magnetischen Kreis bildet, und einer elektrischen Wicklung, bei deren Erregung in dem magnetischen Kreis ein magnetischer Fluß erzeugbar ist. Die Pumpe verfügt ferner über einen an die Kammer angeschlossenen Kraftstoffeintrittsstutzen, so daß der von diesem Eintrittsstutzen durch die Kammer hindurch zur Austrittsöffnung hinströmende Kraftstoff als Kühlmittel für die elektrische Wicklung dient.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Im folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, welche einen Längsschnitt durch die Kraftstoffeinspritzdüse darstellt.

Die dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse besteht aus einem abgestuften, allgemein zylindrischem Gehäuse 10, mit einem dünneren Abschnitt 11, dessen Ende sich beim Einbauzustand der Düse durch die Wand der Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine hindurch erstreckt. Das Gehäuse ist mit einem Kraftstoffeintrittsstutzen 13 an seinem von einer Austrittsöffnung 14 abgewandten Ende versehen, welche ihrerseits am Ende des dünneren Abschnittes 11 des Gehäuses ausgebildet ist=

Das Innere des Gehäuses bildet eine Kammer 15, welche ein offenes Ende besitzt und sich andererseits bis zum dünneren Abschnitt 11 des Gehäuses hin erstreckt. An diesem Ende steht die Kammer mit einer Bohrung 16 in Verbindung? die sich bis in die Nähe der Austrittsöffnung 14 hin erstreckt. Innerhalb der Bohrung 16 ist ein Ventilsitz 17 ausgebildet, und es ist ferner ein Ventilkörper 18 gleitbar in der Bohrung angeordnet. Der Ventilkörper 18 ist an seinem dem Ventilsitz 17 zugewandten Ende so geformt, daß er dem Ventilsitz angepaßt ist, und durch Durchmesserverminderung des Ventilkörpers ist ein ringförmiger Zwischenraum zwischen dem Ventilkörper und der Wand der Bohrung vorgesehen. Derjenige Abschnitt des Ventilkörpers, welcher zum Zweck der Führung des Ventilkörpers in der Bohrung an der Wand der Bohrung 16 anliegt, ist mit einer (nicht dargestellten) Längsnut versehen, über die der erwähnte ringförmige Zwischenraum in Strömungsverbindung mit der Kammer 15 steht<■

In der Nähe seines dem Ventilsitz 17 abgewandten Endes ist der Ventilkörper 18 mit einem radialen Flansch. 19 versehen, im Anschluß an welchem der Ventilkörper noch einen Abschnitt

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verringerten Durchmessers aufweist= Der Flansch liegt gegen eine schraubenförmige Druckfeder 20 an, die teilweise in einer Bohrung eines Magnetkernes 21 ruht, welcher sich durch die Kammer 15 erstreckt. Der Magnetkern ist fest mit einem die Kammer 15 verschließenden Deckel 22 verbunden, der mit einer eine Flüssigkeitsabdichtung bildenden Fläche an einer entsprechenden Gegenfläche des Gehäuses anliegt. Der Magnetkern ist zweckmäßigerweise mit einem Gewinde versehen, mit dem er in ein entsprechendes Gewinde des Gehäuses einschraubbar ist, wodurch die beiden Bauteile fest miteinander verbunden werden können„

Die Druckfeder 20 hält den Ventilkörper 18 in Anlage gegen den Ventilsitz, sodaß der Durchfluß von Kraftstoff von dem Kraftstoff einspritzstutzen 13 zur Austrittsöffnung 14 unterbunden wird« Um den Ventilkörper gegen die Kraft der Druckfeder 20 vom Ventilsitz abheben zu können, ist eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung vorgesehen. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung besteht aus einem hohlen, zylinderbuchsenartigen Anker 23, der durch die Wand der Kammer 15 gleitbar geführt ist. An seinem dem Ventilkörper 18 zugewandten Ende ist der Anker mit einem durchbohrten Anschlagring 24 verbunden, der hinter den Flansch 19 des Ventilkörpers greift» Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Flansch und dem Anschlagring 24. eine Zwischenscheibe und weiterhin zwischen dem Anschlagring 24 und der angrenzenden Stirnwand der Kammer ein tellerfederartiger Zwischenring 25 vorgesehen. Ferner sind der Anschlagring 24 und der Anker 23 gegen Verdrehen durch einen Stift 26 gesichert, welcher im Gehäuse befestigt ist und sich durch eine in dem Anschlagring vorgesehene öffnung hindurch erstreckt.

An der Innenoberfläche des hohlen Ankers 23 ist eine schraubenförmige Rippe 23 vorgesehen, die zweckmäßigerweise doppelgängig ausgeführt ist, so daß in Wirklichkeit zx-zei Rippen entlang der Innenoberfläche des Ankers verlaufen. Eine komplementär ausge-

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bildete schraubenförmige Rippe ist auf der Oberfläche des Magnetkernes 21 ausgebildet, und diese . Rippen 27 und 28 besitzen einander gegenüberliegende Oberflächen, die bei Schließstellung des Ventilkörpers, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, einen axialen Abstand voneinander aufweisen. In der Schnittdarstellung verlaufen diese Flächen im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Einspritzdüse, wobei jedoch berücksichtigt werden muß, daß sie in Wirklichkeit einen schraubenförmigen Verlauf aufweisen.

Die durch die Rippen 27 des Magnetkernes 21 begrenzten Nuten enthalten elektrische Wicklungen, die zweckmäßigerweise in einer der Nuten in einer Richtung verlaufen und in der anderen Nut in entgegengesetzter Richtung zurückgeführt sind. Die Enden der Wicklungen sind zu Anschlüssen 29 und 30 geführt, die am Deckel 22 befestigt, gegenüber diesem aber elektrisch isoliert sind. Zu diesem Zweck ist der Deckel 22 zweckmäßigerweise mit einem Paar von Bohrungen versehen, welche elektrisch isolierende Auskleidungen 31 aufweisen, durch welche die Drahtenden der Wicklungen verlaufen. Jede der Nuten enthält vier Windungen und wenn elektrischer Strom durch die Wicklungen fließt, weisen benachbarte Rippen entgegengesetzte magnetische Polarität auf. Als Folge davon wird der Anker 23 in einer Richtung bewegt, in der die Luftspalte zwischen den erwähnten, sich gegenüberliegenden Flächen verringert werden, und als Folge dieser Bewegung wird der Ventilkörper 18 vom Ventilsitz 17 abgehoben, wodurch Kraftstoff durch die Kammer 15 zur Austrittsöffnung 14 hin gelangen kann.

Der Durchfluß des Kraftstoffes von dem Kraftstoffeintrittsstutzen 13 aus erfolgt in enger Berührung mit den elektrischen Wicklungen, die auf diese Weise durch das Vorbeiströmen des Kraftstoffes gekühlt werden. Wenn die Wicklung entregt wird, bewegt die Druckfeder 20 den Ventilkörper und den Anker in Richtung auf den Ventilsitz 17 zu. Die Bewegung des Ankers 23

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wird jedoch nicht dadurch begrenzt, daß der Ventilkörper gegen den Ventilsitz zum Anliegen kommt. Der tellerfederartige Zwischenring 25 dient vielmehr dazu, die Bewegung des Ankers zu stoppen, wodurch der Verschleiß des Ventilkörpers und des Ventilsitzes sehr gering gehalten werden. Außerdem wird ein Springen des Ventilkörpers weitgehend vermieden.

Es wurde erwähnt, daß die Wicklung in einer Nut in der einen Richtung verläuft und in der anderen Nut zurückgeführt ist. Da beim gezeigten Ausführungsbeispiel jede Nut jedoch vier Windungen enthält, ist es erforderlich, die Windungen an ihrem Ende beim Übertritt von der einen Nut in die andere Nut zu führen. Zu diesem Zweck sind isolierende Kragen 32 und 33 vorgesehen.

Es ist hervorzuheben, daß die Kammer 15 ständig mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff angefüllt ist. Es ist daher erforderlich, Dichtringe zwischen den elektrischen Anschlußstücken und dem Deckel 22 vorzusehen. Eine ähnliche Dichtung kann ferner zwischen dem Deckel und dem Gehäuse vorgesehen werden. Im dargestellten Ausführung.obeispiel sind hierfür jeweils O-Ringe vorgesehen.

Der beschriebene Konstruktionsaufbau ist verhältnismäßig einfach, und der Durchfluß von Kraftstoff durch die Kammer gewährleistet, daß die elektrische Wicklung während ihrer Erregung gekühlt wirdο Bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzdüsen würde der Ventilkörper gegen die Rückstellkraft seiner Feder unter Wirkung des Kraftstoffdruckes vom Ventilsitz abgehoben, wobei das Wirksamwerden des Kraftstoffdruckes auf den Ventilkörper durch die elektromagnetische Einrichtung bestimmt wird. Dies erfordert aber, daß die hinter dem Ventilkörper ausgebildete Kammer unter einem niedrigen Druck stehen muß. Eine solche Anordnung erlaubt nicht ohne weiteres den Durchfluß von Kraftstoff durch die Kammer, um die darin enthaltene elektromag-

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netische Einrichtung zu kühlen, da der Kraftstoff, der tatsächlich durch die erwähnte Kammer fließt, Leckkraftstoff ist, der durch den schmalen Spalt zwischen dem Ventilkörper und der Bohrung, in welcher dieser angeordnet ist, hindurchgetreten ist. Im vorliegenden Fall ist die elektromagnetische Einrichtung jedoch stark genug, den Ventilkörper gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 20 zu bewegen, und der Kraftstoffdurchfluß kann deshalb durch die Kammer hindurch erfolgen, wobei die elektrische Wicklung gekühlt wird.

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Leerseife

Claims (3)

1. LUC 14

   Dr. Joachim Rasper

   Patentanwalt
   Wiesbaden

   eierstadter Hih« 22 ToI. 56 28 47

   LUCAS INDUSTRIES LIMITED Birmingham (Großbritannien)

   Kraftstoffeinspritzdüse

   Patentansprüche;

   /^O Kraftstoffeinspritzdüse zum Einbau in eine Verbrennungskraftmaschine und zum Einspritzen von Kraftstoff in die Maschine, gekennzeichnet durch ein längliches Gehäuse (10) mit einer darin ausgebildeten länglichen Kammer (15), deren eines Ende offen ist und deren anderes Ende in einer Bohrung (16) endet welche in eine Austrittsöffnung (14) mündet, einen gleitbar in der Bohrung (16) angeordneten Ventilkörper (18) und einen in der Bohrung (16) ausgebildeten Ventilsitz (17), gegen den der Ventilkörper (18) anstellbar ist, um den Ausfluß von Kraftstoff durch die Austrittsöffnung (14) zu unterbinden, einen in die Kammer (15) führenden Kraftstoffeintrittsstutzen (13), einen gleitbar in der Kammer (15) angeordneten zylinderbuchsenartigen Magnetanker (23), ein den Anker (23) mit dem Ventilkörper (18)

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   verbindendes Bauteil, einen das offene Ende der Kammer (15) verschließenden Deckel (22), einen am Deckel (22) befestigten und sich in den Anker (23) hineinerstreckenden Magnetkern (21), der mit dem Anker (23) einen magnetischen Kreis bildet, und eine elektrische Wicklung, bei deren Erregung in dem magnetischen Kreis ein magnetischer Fluß erzeugbar ist, durch den sich der Ventilkörper (18) vom Ventilsitz (17) abheben läßt, wobei der vom Kraftstoffeintrittsstutzen (13) aus durch die Kammer (15) zur Austrittsöffnung (14) strömende Kraftstoff als Kühlmittel für die elektrische Wicklung dient.
2. 2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Glied (Druckfeder 20) vorgesehen ist, welches den Ventilkörper (18) gegen den Ventilsitz (17) drückt.
3. 3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (23) und der Magnetkern (21) je mit einer schraubenförmigen Rippe (27, 28) versehen sind, die gegenseitig ineinander greifen, und daß die durch die schraubenförmige Rippe (27) des Magnetkernes (21) begrenzte schraubenförmige Nut die elektrische Wicklung enthält»

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