DE2843514A1

DE2843514A1 - Elektromagnetische kraftstoff- einspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE2843514A1
Application number: DE19782843514
Authority: DE
Inventors: James Donald Palma
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1978-10-03
Publication date: 1979-04-19
Also published as: GB2006872A; US4218021A; GB2006872B; CA1092459A; DE2843514C2

Description

Die ERfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Kraftstoff-Einspritzeinrichtung.

Bei einer bekannten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruches (US-PS 3 829 060) ist der Anker des Magneten mechanisch mit dem Einspritzventil verbunden, um den Einspritzvorgang

zu steuern. Bekannt ist hierbei auch, dem Einspritzventil eine kugelförmige Gestalt zu geben.

Diese bekannten BAuarten erfordern sehr enge ^: Herstellungstoleranzen, um eine weitgehende konzentrische j Lage der einzelnen Teile zueinander zu bewirken. Dies ist j erforderlich, um ein einwandfreies ächiiessendet Einspritz-j ventil» am VEntilsitz zu erhalten, wobei eine genaue Einstellung des Einspritzhubes des Ankers zu beachten ist, um eine gewünschte Brennstoffzumessung, eine gewünschte Gestalt des Einspritzstrahls sowie eine ausreichende Lebensdauer der Einspritzanlage zu gewährleisten. Die bekannten Einrichtungen haben auch den Mangel, dass sie sehr träge ansprechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

eine Kraftstoff-Einspritzanlage der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, dass sie mit verhältnismässig

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' niedrigem Einspritzdruck arbeitet, beispielsweise 68,95 kPa, i hierbei eine kurze Ansprechzeit hat und eine genaue Zumessung der Brennstoffmenge ermöglicht. Ferner soll ein Kleinstaufwand an elektrischer Energie benötigt werden. Die Aufgabe wird durch im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprächen.

Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung , wird ausser der verkürzten Ansprechzeit eine besonders , gute Zerstäubung des eingespritzen Kraftstoffes erzielt, i Die Einjustierung der Einspritzeinrichtung ist in einfacher

^; Weise zu bewerkstelligen und bleibt während des Betriebes erhalten. Zu erwähnen ist ferner, dass die erfindungsgemässe

I Bauweise eine leichte und daher billige Herstellung und Eichung ermöglicht, dabei Zuverlässigkeit im Betrieb auf-

j weist und daher für die KraftstoffVersorgung von Kraft-. fahrzeugen besonders geeignet ist.

i In den Zeichnungen sind AusführungsbeispMe

: der Erfindung dargestellt; es Zeigen

! Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Aus-

I führungsform einer elektromagnetischen

I Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach

; der Erfindung,

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Fig. 2 einen Teilscftnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform dner elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung in vergrössertem Maßstabe,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in FIg. 2 mit zum Seil weggebrochenen Teilen,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung, die für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine ausgebildet ist,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach der Erfindung, Schnitten nach der Linie 5-5 in Fig. 6,

Fig. 6 eine Ansicht auf Fig. 5 in Richtung der Pfeile 6-6 gesehen,

Fig. 7 einen vergrösserten Ausschnitt aus

Fig. 5,
Fig. 8 einen der Fig. 7 ähnlichen Ausschnitt

einer abgewandelten Ausführungsform

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und Fig. 9 eine perspektivische Darstellung

eines Kraftstoff-Filters, der in die Einrichtungen nach den Fig. 5 bis 8 einbaubar ist.

Eine elektromagnetische Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 5 gemäss Fig. 1 weist als wesentliche Bestandteile ein Gehäuse 10, einen Düsenkopf 11, ein Einspritzventil 12 und einen Magneten 14 zur Steuerung des Einspritzventils 12 auf.

Gemäss Fig. 1 hat das Gehäuse 10 kreisförmige rohrförmige Gestalt, wobe-i die Aussenfläche den unmittelbare! Einsatz der Kraftstoff -Einspritzeinrichtung in eine am Einlasskasten einer Brennkraftmaschine oder eine entsprechende Pfanne in einer Kraftstoffversorgungsanlage gestattet, wie dies beispielsweise in FIg. 4 dargestellt ist.

Das Gehäuse 10 besteht aus einem oberen

Gehäuseteil 15 und einem unteren im Durchmesser kleineren Gehäuseteil 16. Das Gehäuse enthält einen Hohlraum 17, der durch eine in axialer Richtung abgesetzte Bohrung gebildet wird, deren Achse in der Achse des Gehäuses ausge-

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richtet liegt. Der Hohlraum 17 wird durch eine obere zylindrische Wand 20, eine zylindrische obere Mittelwand 22, eine zylindrische untere Zwischenwand 24 und eine zylindrische untere Wand 25 begrenzt. Die Wände 20, 22 und 24 haben gegenüber der darüberliegenden einen kleineren Durchmesser, während die untere Wand 25 einen grösseren Durchmesser als die untere Zwischenwand 24 aufweist. Die Wände 20 und 22 gehen durch eine ebene Schulter 21 ineinander über, während die Wände 22 und 24 durch eine ebene Schulter 26 miteinander verbunden sind. Die Wände 24 und 25 werden durch eine ebene Schulter 27 miteinander verbunden.

Die Wand 24 begrenzt den unteren Umfangs-

bereich einer Kraftstoffkammer 23 innerhalb des Gehäuses 10, das radiale Kanäle 30 in diesem Teil enthält, die in die Wand 24 münden, um die Verbindung mit der Kraftstoffkammer 23 herzustellen.

Mit Preßsitz können in die Querkanäle Kupp- lungsstutzen 32 eingesetzt sein, um Kraftstoffschläuche anzuschliessen, die die Verbindung mit der Kraftstoffanlage der Brennkraftmaschine herstellen. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 sind die Stutzen 32 und die QUerkanäle 30 axial ausgerichtet und liegen rechtwinklig zur Achse des Gehäuses 10. j

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Der Düsenkopf 11, der sich in dem unteren Gehäuseteil 16 befindet, enthält von oben nach unten in

' Fig. 1 gesehen einen Ventilsitzeinsatz 40 in Form einer Ringscheibe, der einen axialen durchgehenden Kanal Al vorgegebenen Durchmessers enthält, welcher an der oberen Stirnfläche 43 zu einem konischen Ventilsitz 42 ausgebildet ist,

; der konzentrisch zum Kanal 41 liegt. Darunter befindet sich

ι eine Wirbelplatte 44 von kreisförmiger Gestalt, die mehrere über den Umfang verteilte radial einwärts geneigte und axial nadiunten gerichtete Kanäle 45 enthält. Darunter liegt ein Einspritzkopf 50, der einen axialen Kanal enthält, welcher im oberen Teil eine Wirbelkammer 51 und anschliessend einen Einspritzkanal 52 bildet, die im wesentlichen konzen-

■ trisch zueinander liegen.

Jeder der Kanäle 45 in der Wirbelplatte 44

ι steht mit seinem oberen Ende mit dem unteren Ende des Kanals 41 im Ventilsitzeinsatz 40 in Verbindung, während

das untere Ende in die Wirbelkammer 51 mündet, so dass der

, durchtretende Kraftstoff eine Umfangskomponente erhält, die der Kraftstoff beim Austritt durch den Einspritzkanal 52 beibehält. Der Kraftstoff weist beim Austritt ausser

einer axialen Geschwindigkeitskomponente also auch noch eine

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Umfangskomponente auf. Es wird hierdurch die Zerstäubung des Kraftstoffes bei der Einspritzung verbessert und infolge der verbesserten Zerstäubung kann mit einem niedrigen Einspritzdruck, beispielsweise in der Grössenordnung von 0,7 kg/cm , gearbeitet werden.

Der Ventilsitzeinsatz 40, die Wirbelplatte 44 und der Düsenkopf 50 shd mit den Stirnflächen gegenänander anliegend in dem von der zylindrischen Wand 25 im unteren Gehäuseteil 16 gebildeten Raum angeordnet, wobei eine obere Umfangsfläche 43 des Ventilsitzeinsatzes 40 gegen die Schulter 27 anliegt. Die drei Bauteile werden in ihrer Lage zueinander durch den einwärts gebördelten Rand 16a des unteren Gehäuseteils 16 gehalten. Bei der Ausführungsform in FIg. 1 hat der Ventilsitzeinsatz 40 neben der Stirnfläche 43 eine obere Mantelfläche 40a mit einer ebenen Schulter 40c. Die obere Mantelfläche 40a des Ventilsitzeinsatzes 40 und die Mantelfläche des Düsenkopfes 50 sind auf den Innendurchmesser der Wand 25 so abgestimmt, dass diese Teile axial ausgerichtet liegen.

Die Abdichtung zwischen dem Ventilsxtzeinsatz 40 und der Wand 25 erfolgt durch einen O-Ring 54, der sich an einer äusseren im Durchmesser verringerten Manfilfläche 40b

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im unteren Teil des Ventilsitzeinsatzes 40 abstützt. Der O-Ring 54 wird in axialer Richtung durch die ebene Schulter 40c des Ventilsitzeinsatzes 40 festgelegt und liegt auf der anderen Seite gegen die obere Stirnfläche der Wirbelplatte 44 an.

Der Strom von Kraftstoff durch den Kanal im Ventilsitzexnsatz 40 wird durch das Einspritzventil gesteuert, das lose in der Kraftstoffkammer 23 liegt.und in dieser in senkrechter Richtung zwischen einer Schliesssteilung, in der es gegen den Ventilsitz 42 anliegt, und einer Offenstellung vom Ventilsitz 42 abgehoben bewegbar ist. Das Einspritzventil 12 hat die Form einer abgeflachten Kugel, wodurch sich eine halbkugelförmige Sitzfläche zur Anlage gegen den Ventilsitz 42 ergibt. Durch die Abflachung ist eine Anlagefläche 12a geschaffen, über die die Betätigung des Ventils erfolgt. Das Einspritzventil 12 kann aus : geeignetem harten Werkstoff bestehen, das magnetisch oder : auch nicht magnetisch ist, vorteilhaft besteht es aus ; einem rostfreien Stahl SAE 51440, der entsprechend gehärtet ^: ist.

Um das Lüften des Einspritzventils 12 von dem j Ventilsitz 42 zu unterstützen und das Ventil in Anlage

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gegen die untere STIrnfläche während des Einspritzvorganges zu halten, ist unterhalb des Einspritzventils eine DRuckfeder 55 vorgesehen, die lose in dem Kanal 41 des Ventilsitzeinsatzes 40 liegt. Diese Feder 55 stützt sich, wie Fig. zeigt, gegen die obere Stirnfläche der Wirbelplatte ab und liegt gegen die halbkugelförmige Fläche des Einspritzventils 12 gegenüber der ebenen Fläche 12a an. Die Betätigung des Einspritzventils 12 wird durch den Magneten

14 bewirkt.

Der Magnet 14 besteht aus einem rohrförmigen Spulenkasten 60 zur Aufnahme einer Wicklung 61. Der Spulenkasten 60 liegt im oberen Gehäuseteil 15 zwischen der Schulter 26 und der unteren Stirnfläche einer kreisförmigen Polstückplatte 62, deren Mantelfläche verschiebbar im Bereich der zylindrischen Wand 20 liegt und gegen die Schulter 21 anschlägt und in axialer Richtung durch den radial einwärts gebundenen oberen Rand 15a des Gehäuseteils

15 festgehalten ist.

Der Spulenkasten 60 enthält eine axiale

Bohrung 60b, deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser ^:

ι der unteren mittleren Wand 24 entspricht, so dass sie deren

axiale Verlängerung darstellt. Die Polstückplatte 62 ist ■

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ebenfalls mit einer zentralen axialen Bohrung 62a versehen, um den rohrförmigen Kern 63 des Polstücks aufzunehmen, der mit einer Schweissnaht 64 an der Polstückplatte 62 befestigt ist. Die untere ebene STirnfläche des Kerns 63 erstreckt sich in die Bohrung 60b des Spulenkastens 60„ um . ein vorgegebenes axiales Mass und enthält mindestens einen '. Querschnitt 63a rechtwinklig zur Achse. Die Polstückplatte 62 ist ferner mit einem lotrechten bogenförmigen Schlitz 62b versehen, um den lotrechten bogenförmigen Ansatz 60a des Spulenkastens 60 aufzunehmen, durch den zwei elektrische Leiter 66 hindurchgeführt sind. Die elektrischen Leiter 66 sind mit ihren anderen Enden an die Wicklung angelötet.

Über die elektrischen Leiter 66 kann die • Wicklung 61 an einen elektrischen Kontrollkreis angeschlossen werden, der nicht dargestellt ist, und über einen elektronischen Steuerkreis erregt oder stromlos gemacht werden, so dass die Krafts toff-Einspritzeinrichtung in bekannter Weise in Abhängigkeit vom Betrieb der Brennkraftmaschine betätigt wird.

Der Kern 63 enthält eine axiale abgesetzte

! Bohrung 63c, die am oberen Ende mit einem Gewinde 63b ver- : sehen ist. In dieses Gewinde ist das Aussengewinde einer

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Einstellschraube 70 eingesetzt, die einen Querschlitt 70a am oberen Ende zum Ansetzen eines Werkzeuges aufweist. Das untere Ende der Einstellschraube 70 ist mit einer axialen Sackbohrung 71 versehen, die konzentrisch zur Achse der Einstellschraube liegt und das eine Ende eines zylindrischen Ankerführungsstiftes 72 aufnimmt. Der Ankerführungsstift ist zweckmässig aus einem geeigneten nichtmagnetischen WERkstoff hergestellt und in der Einstellschraube 70 durch Preßsitz und einen Kleber an den Berührungsflächen befestigt. Der Ankerführungsstift 72 hat eine axiale Länge, so dass sein unteres Ende, wenn er an der Einstellschraube 70 befestigt ist, um einen vorgegebenen axialen Abstand unter das geschlitzte Ende 63a des Ankerkerns 63 ragt.

Der kolbenförmige Anker 73 des Magneten weist eine kreisförmige äussere Mantelfläche vorgegebener Abmessungen auf, so dass der Anker 73 leicht gleitend in der Führung aufgenommen ist, die aus der zylindrischen unteren mittleren Wand 24 des unteren Gehäuseteils 15 und dem unteren Ende der Bohrung 60b des Spulenkastens gebildet ist. In Fig. 1 ist ein grosses Spiel zwischen diesen Teilen zur besseren Darstellung gezeichnet; das tatsächliche Spiel ist wesentlich geringer. Der Anker 73 enthält eine abgesetzte

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zentrale Bohrung, um eine obere Federkammer 74 und eine untere Führung 75 vorgegebenen Durchmessers zu bilden, in welch letzterer verschieblich der Ankerführungsstift 72 geführt ist. Der Anker 73 ist mit seiner ebenen unteren Stirnfläche in Anlage gegen das Einspritzventil 12 und enthält in dieser einen radialen schlitz 76, der rechtwinklig zu der Achse steht.

Der Anker 73 ist ebenfalls in der Lotrechten zwischen einer unteren Stellung gemäss Fig. 1 und einer oberen Stellung beweglich. In der unteren Stellung liegt die untere Stirnfläche gegen die ebene Fläche 12a des Einspritzventils 12 an, so dass das Einspritzventil gegen den Ventilsitz 42 gedrückt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Ausmass des Hubes des Einspritzventils 12 durch das Anfahren der oberen Stirnfläche des Ankers gegen die untere mit dem Schlitz 63a versehene Stirnfläche des Kerns 63 gegeben. Während der Bewegung des Ankers in diese angehobene Stellung bewirkt die Feder 55 das Abheben des Einspritzventils 12 unter Aufrechterhalten der Anlage gegen die untere Stirnfläche des Ankers 73 während der Öffnungs- und Schliessbewegung gegen die Kraft des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffkammer 23 strömt.

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Die Belastung des Ankers 73 in die untere

Stellung und damit des Einspritzventils in die Schließstellung wird durch eine schraubenförmige Rückstellfeder 77 bewirkt, deren Federkraft um einen vorgegebenen Werijgrösser als die der Feder 55 ist. Die Rückstellfeder 77 liegt in der Federkammer 74 des Ankers 73 und umgibt den Ankerführungsstift 72 lose. DAs eine Ende der Rückstellfeder 77 erstreckt sich in die Bohrung 63c des Kerns 63 und stützt sich an dem unteren Ende der Einstellschraube 70 ab. Das andere Ende der Rückstellfeder 77 liegt gegen eine radiale Schulter 73a an, die durch den Boden der Federkammer 74 im Anker 73 gebildet ist. Die Rückstellfeder 77 hat eine vorgegebene Federkraft, die normalerweise den Anker 73 in die Stellung gemäss Fig. 1 belastet, so dass die halbkreisförmige Sitzfläche des Einspritz ventile 12 am Ventil—sitz 42 gegen die Kraft der Feder 55 gehalten ist, wenn die Wicklung 61 stromlos ist.

Sowohl die untere Stirnfläche des Kerns 63 als auch die untere Stirnfläche des Ankers 73 sind - wie erwähnt - mit Querschlitzen versehen, durch die hydraulische Sperren und Flüssigkeitsdruckdifferenzen zwischen zusammenarbeitenden Flächen vermieden werden. Hydrostatischer Druck

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wird durch die Querschlitze abgebaut, da Flüssigkeit für '. eingeschlossenen Kraftstoff zwischen den zusammenarbeitenden Flächen gewährleistet ist. Der flüssige Kraftstoff fliesst radial auswärts durch die Schlitze 63a, wenn sich beispielsr w^/ese der Anker 73 nach oben bewegt.

Wird die Wicklung 61 stromlos und der Anker 73 in die dargestellte Lage gebracht, so ergibt sich ein Luftspalt zwischen der oberen Stirnfläche des Ankers 73 und der unteren Stirnfläche des Kernes 63, der eine verhältnismässig geringe axiale Länge hat. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird die gewünschte axiale Länge des Luftspaltes . durch das wahlweise Spiel der zusammenarbeitenden Bauteile erzielt.

Der Anker 73 wird in der Lotrechten axial durch den kleineren Durchmesser aufweisenden Ankerführüingsstift

72 bewegt, der verschieblich in der Führung 75 des Ankers

73 aufgenommen ist. Das Spiel zwischen dem AUssendurchmesser des Ankers 73 und dem Innendurchmesser der Bohrung 60b des

: Spulenkastens 60 und der zylindrischen Wand 24 des Gehäuses

ι 10 ist so gewählt, dass sich ein richtiges Spiel ergibt,

durch das die hydraulische Dämpfung verringert wird. Ferner

j hat der Luftspalt einen Kleinstwert, der jedoch ausreichend

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gross ist, um irgendwelche Schwierigkeiten, die sich aus kleinen Nichtkonzentrizxtäten der Bauteile ergeben würden, auszuschliessen. Die Führung des Ankers 73 durch den kleineren Durchmesser führenden Ankerführungsstiftes 72 vermindert die Reibung des Ankers bei seiner Bewegung gegenüber Ankern, die an ihren grösseren Mantelflächen geführt sind, wodurch die dynamischen Ansprechzeiten der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung verbessert wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Spulenkasten 60 mit ringförmigen ausgesparten Nuten an den beiden Stirnseiten versehen, die radial auswärts der Bohrung 60b liegen und O-Ringdichtungen 80 und 81 aufnehmen. Der O-Ring 80 bewirkt die Abdichtung zwischen der Schulter 26 und der unteren Stirnfläche des SPulenkastens 60, während der 0-Ring 81 die Abdichtung zwischen dem Spulenkasten 60 und der Aussenmantelfläche des Kerns 63 bewirkt.

Eine abgewandelte Ausführungsform der elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 5¹ ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, in denen ähnliche Teile der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen, jedoch durch Hinzufügen eines Beistrichs, bezeichnet sind. Das Gehäuse 10' hat hier eine grössere Länge als das Gehäuse 10 der

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ersten Ausführungsform, wobei die Vergrößerung der Länge zwischen den Schultern 26■' und 27' vorgenommen ist, also das untere Gehäuseteil 16' eine grössere Länge aufweist.

Die zylindrische untere mittlere Wand zwischen den Schultern 26' und 27' des GEhäuses 10· ist abgesetzt ausgebildet, wobei sich eine obere zylindrische Wand 24· zur verschieblichen Aufnahme des oberen grossen Durchmesser aufweisenden Teils 73a¹ des Ankers 73' ergibt und eine darunter liegende zylindrische abgesetzte Bohrung. Diese untere abgesetzte Wand besteht aus einer lotrechten Wand 24a¹, die über ihre axiale Länge einen grösseren Durchmesser als die Wand 24· hat, und in eine einwärts geneigte Wand 24b¹ in eine senkrechte untere Wand 24c¹ übergeht. Die letzterwähnten Wände begrenzen mit dem unteren Teil 73b¹ des Ankers 73* eine Kraftstoffkammer 23' grösseren Volumens gegenüber der BAUforra nach Fig. 1. Eine ebene Schulter 24d' verbindet die Wände 24« und 24a¹, während die Wände 24c· und 25' durch die ebene Schulter 27' verbunden sind. AUCH bei dieser Ausführungsform münden Querkanäle 30' in die Kraftstoffkammer 23" dicht oberhalb des Zumessventile 12', so dass bei AUFtreten von Kraftstoffdämpfen in der Kraftstoff kammer 23' diese Dämpfe nach oben strömen, so dass

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nur flüssiger Kraftstoff im Zumessbereich des Zumessventils 12' und des Ventilsitzes 42· vorliegt.

Bei der zweiten Ausführungsform ist auch der Düsenkopf II¹ abgewandelt, wie dies Fig. 2 zeigt. Der Düsenkopf besteht aus einem Ventilsitzeinsatz 40' mit einem zentralen Kanal 41', einer abgewandelten Wirbelplatte 44* und einem abgewandelten Einspritzkopf 50^f. Die Wirbelplatte 44" enthält mehrere über den Umfang verteilte geneigte und axial gerichtete Kanäle 45', von denen, wie Fig. 3 zeigt, »echs vorgesehen sind. Diese Kanäle 45* erstrecken sich von einer Ringnut 46 in der oberen Stirnfläche der Wirbelplatte 44'. Die Ringnut 46 umgibt einen an der Wirbelplatte 44' gebildeten Ansatz 47, der sich lotrecht nach oben erstreckt und einen Aussendurchmesser und eine axiale Länge aufweist, so dass er frei in den Kanal 41· des Ventilsitzeinsatzes 40· ragt_o Das untere Ende des Kanals 41· ist radial nach aussen erweitert, damit ein freier Kraftstoffluss zur Ringnut 46 ermöglicht ist. Der Ansatz 47 dient dazu, die Ventilfeder 55' zu zentrieren und das Volumen von im Kanal 41' verfügbaren Kraftstoff

ι I

zu verringern. Der Einspritzkopf 50' ist mit einen geraden

Kanal/versehen, der dem Abstrom aus der Wirbelkammer und | der Kraftstoffkammer dient. !

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, Der Durchmesser des Kanals 52' ist so ge-

! wählt, dass sich keine DRosselung des Kraftstoffstromes ergibt. WIE Fig. 3 zeigt, ist jeder Kanal 45* in der Wirbelplatte 44' geneigt und radial gerichtet, um einen im wesentlichen nach unten und tangential gerichteten Kraftstoffeintritt zum Kanal 52^! zu erzielen, wodurch ^! sich ausser der Vorwärtsbewegung des Kraftstoffes auch eine Drehbewegung ergibt, durch die eine gute Zerstäubung des

■ Kraftstoffes erfolgt. Die untere Kante des Kanals 52'

■ endet zweckmässig in einer ringförmigen Schneide (Fig. 2), j um die Möglichkeit eines Nachtropfens von Kraftstoff von

der unteren Kante der Einspritzöffnung zu unterbinden.

Bei der Bauart nach Fig. 4 weist eine

Pfanne 82 eine zylindrische obere Wand 85, eine zylindrische obere mittlere Wand 86, eine zylindrische untere mittlere Wand 87 und eine zylindrische untere Wand 88 auf. j Diese Wände haben von oben nach unten fortschreitend

kleinere Durchmesser. Die Wände 85 und 86 sind durch eine schräge Schulter 83 miteinander verbunden, während die Wände 86 und 87 durch eine ebene Schulter 89 miteinander verbunden sind. Die Wände 87 und 88 sind durch eine ebene Schulter 89a verbunden. In die Pfanne 82 wird die elektro-

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magnetische Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 5¹ eingesetzt und mittels einer durchbrochenen Halteplatte 91 festgelegt. Die Platte 91 enthält einen senkrechten Durchbruch 91a, um die elektrischen Leiter 66 zur Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 5* zu leiten.

Die elektromagnetische Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 5* liegt mit dem erweiterten abgesetzten oberen Teil des Gehäuseteils 15' gegen die obere Wand 85 der Pfanne an, wobei sich die schräge Schulter 83 und die obere mittlere Wand 86 der Pfanne den Aussenflächen des Gehäuses 10' anpassen. Der obere Teil des unteren Gehäuseteils 16' ist von dem unteren Teil der Wand 86 der Pfanne umschlossen, während das untere Ende in der unteren mittleren Wand 87 und der unteren Wand 88 abgestützt ist. Der im Durchmesser abgesetzte Teil des Gehäuses 10', d.h. der Teil neben dem Einspritzventil 12·, bestimmt mit der unteren mittleren Wand 87 der Pfanne eine ringförmige Kraftstoffkammer 92. Wie Fig. 4 zeigt, erstreckt sich der Mnspritzkopf 50 · nach aussen über die untere Stirnfläche 84a hinaus, so dass Kraftstoff aus der Kraftstoff-Einspritz* einrichtung frei in einen darunterliegenden ANsaugkanal eingespritzt werden kann.

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Der Kraftstoffkammer 92 wird über horizontale Kraftstoffzuleitungen 93 Kraftstoff von einer Niederdruckkraftstoff quelle (nicht dargestellt) zugeleitet. Diametral gegenüber sind Kraftstoffrücklaufkanäle 94 vorgesehen, die zur Kraftstoffquelle zurückführen. Die Anordnung der Kanäle 93 und 94 muss nicht notwendigerweise diametral zueinander vorgesehen werden. Es genügt, wenn Zufuhr und Rückfluss von überschüssigem Kraftstoff gewährleistet ist, wobei eine zusätzliche Kühlung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5¹ eintritt. Geeignete O-Ringe 95 und 96 bewirken die Dichtung zwischen dem oberen Gehäuseteil 15· und dem unteren Gehäuseteil l6· einerseits und dem Pfannenteil 84 andererseits.

In den Fig. 5 bis 7 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 dargestellt, wobei ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind, jedoch um 100 erhöht.

Bei dieser Bauart wird der zylindrische Hohlraum 117 durch die abgesetzte Bohrung im Gehäuse 110 der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 durch zylindrische

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Wände 129, 122, 124 und 125 begrenzt, wobei diese verbindende Schultern 121, 126 und 127 vorgesehen sind, wie dies auch bei der ersten Ausführungsform der Fall ist. Unterschiedlich ist jedoch die zylindrische Wand 124 mit abgesetztem Durchmesser ausgebildet, so dass ein oberes Wandten 124 lose gleitend das Teil 173a grossen Durchmessers des Ankers 173 umgibt, und ein unteres Teil 124a grösseren Durchmessers als das obere Wandteil mit dem unteren Teil 173b verringertem Durchmessers des Ankers die ringförmige Kraftstoffkammer 123 begrenzt.

Ferner ist die untere zylindrische Wand an der freien Stirnseite mit einem Innengewinde 125a versehen. Die Schulter 127 zwischen den Wänden 124a und 125 ist bei der bevorzugten Ausführungsform gemäss den Fig. 5 und 7 um einen bestimmten Winkel zur Achse des Hohlraumes geneigt ausgebildet und hat einen vorgegebenen axialen Abstand von der unteren ebenen Stirnfläche des Kerne 163. Ferner ist das Gehäuse 110 der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 nahe ihrem unteren Ende mit drei gleichmässig ; über den Umfang verteilten radialen Kanälen 130 versehen, :

die sich rechtwinklig zur Achse des Gehäuses erstrecken J

ι und in die Kraftstoffkammer 123 einmünden. Da diese Kraft- '

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stoff-EInspritzeinrichtung 105 zum Einbau in eine Pfanne ähnlich wie in Fig. 4 dargestellt vorgesehen ist, stellen die radialen Kanäle 130 eine unmittelbare Kraftstoffverbindung mit der ringförmigen Kraftstoffkammer 92 dar, die durch die äussere Mantelfläche des Gehäuses 110 und eine oder mehrere benachbarte zylindrische Wände der Pfanne begrenzt wird, wenn die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 in die Halterung 84 der Einspritzanlage eingesetzt ist.

Um den der Kraftstoff ^Einspritzeinrichtung

in

105 zugeleiteten Kraftstoff zu filtern, bevor er7cTie Kraftstoff kammer 123 gelangt, ist ein Kraftstoffilter 200 vor-

gesehen, der im einzelnen in Fig. 9 dargestellt ist. Er vird mit vorgegebenem Preßsitz auf das Gehäuse 110 aufgesetzt und umgibt die radialen Kanäle 130.

Im Ausführungsbeispiel besteht das Filter 200 aus einem ringförmigen lotrechten Filtersieb 201, das von einem ringförmigen Rahmen 202 getragen ist. Der Rahmen 202, \ der beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff ge-

spritzt sein kann, hat Abstand voneinander aufweisende obere und untere Ringe 203 bzw. 204 (Fig. 6 und 7), die durch ; senkrechte Stege 206 miteinander verbunden sind. Es sind l vier derartige Stege 206 vorgesehen (Fig. 9).

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Die oberen und unteren Ränder des Filtersiebes 201 sind in die oberen bzw. unteren Ringe 203 bzw. 204 eingebettet und ebenfalls in die Stege 206 des Filterrahmens 202. Das Filter weist somit vier über den Umfang verteilte Fenster im Rahmen 202 auf, die allein durch das Filtersieb 201 ausgefüllt sind. In der besonderen Ausführungsform hat das Filter Löcher einer Grosse von 40 Mikron und ist aus Draht von 30 Mikron Durchmesser geflochten.

Die Ringe 203 bzw. 204 haben einen vorgegebenen Innendurchmesser, so dass sie mit Freßsitz auf die zylindrischen Aussenteile 110a und 110b des Gehäuses 110 aufgesetzt werden können. Der obere Ring 203 des Filters liegt hierbei gegen den radialen Flansch 110c des Gehäuses 110 an.

Durch die Anordnung von vier Öffnungen im Filterrahmen 202 und drei radialen Kanälen 130 im Gehäuse 110 ergibt sich, dass eine Ausrichtung in Umfangsrichtung zwischen dem Filterrahmen und dem Gehäuse nicht erforderlich ist, da unabhängig von der Art des Einsetzens des Filters nie mehr als ein Querkanal 130 durch eine lotrechte Strebe 206 des Filterrahmens verdeckt werden kann, wie sich dies aus Fig. 6 ergibt.

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Bei der Bauart gemäss FIg. 5 enthält die radiale Schulter 110c des Gehäuses 110 einen geeigneten Durchbruch zur Aufnahme eines AUsrichtstiftes 210, der sich axial nach unten von dieser Schulter erstreckt. Dieser AUsrichtstift 210 wird in ein entsprechendes Loch in einer nicht dargestellten entsprechenden Schulter einer Pfanne eingesetzt, wodurch die Ausrichtung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Umfangsrichtung bewirkt wird. Damit ist der richtige Anschluss der elektrischen Leiter durch einen ^üblichen Stecker gewährleistet, so dass die elektrischen Leiter 166 in einer vorgegebenen Lage der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 zur Halterung 84 angeschlossen werden können.

Der Düsenkopf 111, der in dem Gehäuseteil 116 des Gehäuses 110 angeordnet ist, enthält von oben • nach unten in Fig. 5 und 7 einen Ventilsitzeinsatz 140, . eine Wirbelplatte 144 und einen Einspritzkopf 150. Im Aus- ! führungsbeispiel enthält der Ventilsitzeinsatz 14O einen zentralen axialen Kanal 141, dessen untere Mündung erweitert ist, so dass sein Aussendurchmesser dem einer Ringnut 146 entspricht, die in der oberen Stirnfläche der Wirbelplatte 144 vorgesehen ist. Der Ventilsitzeinsatz 140 ist

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ferner mit einem konischen Ventilsitz 142 in der oberen Stirnfläche 143 versehen, der konzentrisch das obere Ende des Kanals 141 umgibt. Die obere Stirnfläche 14;> des Ventilsitzeinsatzes 140 ist gemäss den Fig. 5 und 7 an den Rändern abgeschrägt, wobei der Winkel 10 bis 11° zur Horizontalen beträgt. Es ergibt sich damit eine Anschlagschulter für den äusseren Umfangsrand an der einen Seite einer Anschlagscheibe 148.

Die Wirbelplatte 144 ähnelt der Wirbelplatte 44· gemäss den Fig. 2 und 3 und ist mit mehreren über den Umfang verteilten geneigten und axialen gerichteten Kanälen 145 versehen. Vorzugsweise sind sechs Kanäle 145 vorgesehen, die einen vorgegebenen gleichen Durchmesser aufweisen und sich von der Ringnut 146 in der oberen Stirnfläche der Wirbelplatte 144 erstrecken. Die Ringnut 146 umgibt einen Ansatz 147 der Wirbelplatte 144, die sich lotrecht nach oben erstreckt. Diese ragt mit Abstand in den Kanal 141 und endet in einem vorgegebenen Abstand von dem tiefsten Punkt des Einspritzventils 112, wenn dieses in der Schliesslage, wie dargestellt, ist.

Der Einspritzkopf 150 enthält einen zentralen ' Kanal 152, durch den der Krafstoff während des Einspritzhubee

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unter Wirbelbildung eingespritzt wird. Der Einspritzkopf 150 hat eine ringförmige Nut an der oberen Stirnfläche zur Aufnahme der Wirbelplatte 144, damit diese im wesentlichen koaxial zum Kanal 152 im Einspritzkopf liegt. Der äussere Rand des Einspritzkopfes 150 trägt ein Aussengewinde 156, das in das Innengewinde 125a des Gehäuses 110 einschraubbar ist. Diese Gewinde haben vorzugsweise einen kleinen Gang, um stxK geringe axiale Bewegungen zu ermöglichen, wenn eine volle Umdrehung zwischen dem Einspritzkopf 150 und dem Gehäuse 110 erfolgt. Die untere Stirnfläche des Einspritzkopfes 150 ist beispielsweise mit mindestens zwei diametral einander gegenüberliegenden Sacklöchern 153 versehen, in die ein nicht dargestellter Spannschlüssel eingeführt werden kann, um beim Zusammenbau der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung eine axiale Einjustierung vorzunehmen. Unter Bezugnahme auf die Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 5 und 5¹ gemäss den FIg. 1 und 2 würde diese Einjustierung des Einspritzhubes normalerweise durch die Auswahl der Spiele beim Zusammenbau der Einzelteile, nämlich dem Kern, der Ventilkugel und dem Ventilsitzeinsatz in üblicher Weise erfolgen. Die Einstellung des Hubes würde bei einer besonderen Bauart

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in der Grössenordnung von plus oder minus 0.0051 mm sein, wenn ein Hub von 0,122 mm vorgesehen ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der

Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 kann der Einspritzhub durch ein zusammendrückbares Anschlagglied zwischen der oberen Stirnfläche des Ventilsitzeinsatzes 140 und der Schulter 127 des Gehäuses 110 bewirkt werden. Dieses Element ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 7 eine flache federnde Anschlagscheibe 148 eines vorgegebenen Aussendurchmessers, die gleitend an der unteren Wand 125 verschieblich ist und gegen die Schulter 127 anliegt, die in einem vorgegebenen axialen Abstand von der unteren Stirnfläche des Kernes 163 liegt. Diese Anschlagscheibe 148 würde beim Einbau zunächst eben sein. Es liegt dann der obere Aussenrand der Anschlagscheibe 148 gegen den äusseren radialen Teil der Schulter 127 an und ihre innere radiale Kante auf der anderen Stirnseite der ANschlagscheibe gegen die obere am Rand abgeschrägte Stirnfläche 143 des Ventilsitzeinsatzes 140. Nach dem Einbau der Anschlagscheibe 148 des Ventilsitzeinsatzes 140,der Wirbelplatte 144 und des Einspritzkopfes 150 können diese Teile in axialer Richtung zueinander einjustiert werden durch Schrauben des Einspritzkopfes 150 relativ zum Gehäuse 110.

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Es wird dann Kalibrierflüssigkeit kontinuierlich durch die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung durchgeleitet und der Einspritzhub durch Drehen eines nicht dargestellten eingesetzten Spannschlüssels in den Einspritzkopf 150 bewirkt, indem eine axiale Verlagerung nach oben in Fig. -5 und 7 erfolgt. Bei dieser Bewegung bewirkt der Ventil-■ sitzeinsatz 140 eine Ausbiegung der Anschlagscheibe 148 : in kegelstumpfförmige Form, wie dies in den Fig. 5 und : dargestellt ist, wodurch die Anschlagscheibe 148 zur festen Schulter 127 nach oben bewegt wird, bis die vorgegebene Durchfluss rate erreicht ist. Der Einspritzkipnf wird dann gegen Drehung relativ zum Gehäuse 110 in geeigneter Weise festgelegt, beispielsweise durch Laserstrahlschweissung im Bereich der Gewinde.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäss Fig. 8 sind sowohl die Schulter 127 als auch die obere Stirnfläche 143 des Ventilsitzeinsatzes 140· im wesentlichen eben ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform hat die Anschlagscheibe 148· die Form einer Tellerfeder, die also ursprünglich eine kegelstumpfförmige Gestalt hat. Die Anschlagscheibe ist so eingesetzt, dass der äussere obere Rand gegen die Schulter 127 anliegt, während der untere

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iiiere Rand gegen die obere Stirnfläche 143 des Ventilsitzeinsatzes Ι4θ· anliegt. Nach dem Zusammenbau wird während des Einjustierens der Einspritzhub durch Drehen des Einspritzkopfes 150 bewirkt, wobei die Tellerfeder 148^f zusammengedrückt wird und in eine ebenere Form gelangt bis die gewünschte Durchflussrate erreicht ist. Danach wird der Einspritzkopf 150 am Gehäuse 110 festgelegt.

Es wirkt somit jede Anschlagscheibe 148 oder 148' als federndes axial nachgiebiges Glied zwischen der ' Anschlagschulter des Gehäuses 110 und dem oberen Ende des Düsenkopfes 111, um dessen axiale Lage in einer Richtung

zum Gehäuse 110 festzulegen, wodurch auch der axiale Abstand des Vensilsitzes 142 zur unteren Stirnfläche des Kerns bestimmt wird.

Durch die beschriebene ANordnung wird der

effektive Durchflussquerschnitt des Einspritzventils unmit- j telbar mit kleinsten Toleranzen durch eine tatsächliche ! Strömungsmessung eingestellt anstelle der mechanischen Überprüfung der Einstellung, wie dies bisher üblich war. Hierbei wird die Notwendigkeit des Messens einzelner Teile und die wahlweise Zuordnung dieser Teile beim Zusammenbau vermieden. Ferner ist bei einem Wiederzusammenbau die

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909816/0 8ÖÖ

; Einjustierung des richtigen Einspritzhjoubes leicht vorzunehmen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 7 und 8 ist das Einspritzventil 112 ähnlich wie das Einspritzventil der ersten AusfUhrungsform ausgebildet mit der ^; Ausnahme, dass eine Führung für die Ventilfeder 155 an der ! Unterseite des Einspritzventils vorgesehen ist. Das Einspritzventil 112 hat gegenüber der ebenen Fläche 112a eine kreisförmige Ausnehmung 112c, in die das eine Ende der Ventilfeder 155 eingreift. Das andere Ende der Ventilfeder ' 155 liegt gegen die obere Stirnfläche der Wirbelplatte 144 ¹ an und wird durch den sie umgebenden Ansatz 147 zentriert. ϊ In abgewandelter Weise kann anstelle der kreisförmigen I Aussparung natürlich auch ein das FEderende zentrierender j Ansatz an der kugligen Fläche des Einspritzventils vorge-■ sehen werden.

i Der Magnet 114 der Kraftstoff-Einspritzeinrich-

: tung 105 enthält einen rohrförmigen Spulenkasten 160 zur I Aufnahme einer Wicklung I6l. Der Spulenkasten 160 ist in j dem Gehäuse 110 zwischen der Schulter 126 und der oberen

j Stirnfläche eines kreisförmigen Polstückes 162 angeordnet,

i
das verschieblich mit seinem oberen Rand in der Wand 120

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geführt ist. Das Polstück 162 wird in axialer Richtung im Gehäuse 110 zwischen der Schulter 121 und dem radial einwärts gebördelten Rand 115a des Gehäuses gehalten. Dichtungen 180 und 181 zwischen der Schulter 126 und der unteren Stirnfläche des Spulenkastens 160 bzw. der oberen Stirnfläche des Spulenkastens l60 und der oberen Stirnfläche des Polstückes 162 dienen der Abdichtung (Fig. 5). Mit dem Polstück 162 ist ein zentral nach unten ragender rohrförmiger Kern 163 verbunden, dessen Aussendurchmesser so gewählt ist, dass der Kern gleitend in der Bohrung l60a des Spulenkastens 160 geführt ist. Der Kern 163 hat eine vorgegebene axiale Länge, so dass er um einen vorgegebenen Betrag axial in den Spulenkasten 160 mit axialem Abstand von der Schulter 127 ragt. Das Polstück 162 ist ferner mit einem nach oben gerichteten zentralen Ansatz 162b versehen, der radial erweitert am oberen Ende ist.

Das Polstück 162 und der Kern 163 enthilten eine zentrale abgesetzte Bohrung 163c, deren oberes Ende ein Innengewinde 163b trägt. Eine Einstellschraube 170 mit einem Schlitz 170a zum Ansetzen eines Werkzeugs an der oberen STirnfläche ist in das Innengewinde 163b einschraubbar.

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909816/0808

Das Polstück 162 ist ferner mit zwei sich diametral gegenüberliegenden kreisförmigen Schlitzen versehen (nicht dargestellt) , die radial auswärts des Ansatzes 162b liegen, um lotrechte kreisförmige Aasätze l60a des Spulenkastens 160 aufzunehmen, von denen in Fig. 5 nur einer dargestellt ist. Jeder Ansatz 160a nimmt einen Anschlussleiter 166 auf, dessen nicht dargestelltes anderes Ende beispielsweise durch Löten mit der Wicklung 161 verbunden ist. Die elektrischen Anschlüsse und ihre Teile sind hierbei diametral zueinander angeordnet, um ein gleichmässigeres und symmetrisches Magnetfeld beim Erregen der Wicklung 161 zu bilden, das den zylindrischen Anker 173 nach oben ohne wesentliche ! Querkräfte bewegt. Ein Kanten des Ankers 173 würde nämlich j die Reibung am Ankerführungsstift 172 des Ankers 173 erhöhen. ι Der Ankerführungsstift 172 (Fig.5) besteht

j aus einem geeigneten nicht magnetischen Werkstoff und hat ί zwei axialen Abstand voneinander aufweisende zylindrische

-Bunde 172a grösseren Durchmessers, die in der Bohrung 163c j des Kerns 163 geführt sind und eine koaxiale Ausrichtung

des Ankerführungsstiftes 172 zu dieser Bohrung und damit zum Gehäuse 110 bewirken. Der im Durchmesser vergrösserte obere Bund des Ankerführungsstiftes 172 schlägt gegen die

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untere Stirnfläche der Einstellschraube 170 an, während die im Durchmesser kleinere untere Stirnfläche des Ankerführungst Stiftes 172 sich axial über den Kern 163 hinweg erstreckt, um eine Ausrichtung des Ankers 173 bei seiner axialen Bewegung zu bewirken. Eine O-Ringdichtung 178 liegt gegen die Wand der Bohrung 163c an und ist zwischen einer Ringnut kleineren Durchmessers zwischen den Bunden 172a des Ankerführungsstiftes 172 gehalten. , Der Anker 173 des Magneten 114 hat zylindri- ^! sehe Rohrform, wobei ein oberes Teil einen AUSsendurchmesser j hat, der ein loses Gleiten zur unteren mittleren Wand 124 : des Gehäuses und dem unteren FUhrungsteil der Bohrung l60a j des Spulenkastens 160 ermöglicht. Der ANker 173 enthält

eine zentrale abgesetzte Bohrung, um eine obere Federkammer 174 und eine untere Führung 175 für den Ankerführungsstift zu bilden, deren Durchmesser so gewählt ist, dass der Ankerführungsstift mit enger Toleranz gleitend geführt ist. Der Anker 173 hat en de? untere* Stirnfläche einen zentralen radial gerichteten engen Schlitz 176, der rechtwinklig zur Achse des ANkers liegt. An der oberen Stirnfläche ist der Anker 173 mindestens mit einem rechtwinklig zur Achse liegenden Querschlitz 176a versehen.

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Eine Scheibe 178 aus geeignetem nichtmagnetischen Werkstoff einer vorgegebenen Dicke ist axial zwischen der

unteren Stirnfläche des Kerns 163 und der oberen Stirnfläche ■ des Ankers 173 eingesetzt.

¹ Der Anker 173 ist somit in der Lotrechten axial

zwischen einer unteren Stellung gemäss FIg. 5 und 7 und

ι einer oberen Stellung bewegbar. In der unteren Stellung liegt er gegen die obere ebene Fläche 112a des Einspritzventils 112 an und drückt dieses gegen den Ventilsitz 142, wahrend in der oberen Stellung des Ankers 173 der Anker gegen die untere Stirnfläche des Kerns 163 über die Scheibe 178 einwirkt. Befindet sich der Anker 173 in der unteren Stellung, i so ergibt sich ein Luftspalt zwischen der unteren Stirnfläche

; des Kerns 163 und der oberen Stirnfläche des Ankers 173. Dieser Luftspalt kann eine vorgegebene Grosse aufweisen.

Bei einer ausgeführten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 war der Luftspalt zwischen der unteren Stirn-

I
fläche des Kerns 163 und der oberen Stirnfläche des Ankers

; 173, wenn dieser in der unteren Stellung, wie dargestellt, ¹ ist, etwa 0,1524 mm. Die Scheibe 178 hatte eine Dicke von

0.051 mm. Somit war trotz eines Luftspaltes von etwa 0,1524 j mm die axiale Länge für die Bewegung des ANkers beim Erregen

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der Wicklung I6l etwa 0,1016 mm.

Der Anker 173 ist normalerweise in die untere Stellung in Anlage gegen das Einspritzventil 112 dieses gegen den Ventilsitz 142 druckend durch eine Rückstellfeder 177 belastet, deren Federkraft um einen vorgegebenen Betrag grosser als die der Ventilfeder 155 ist. Die Rückstellfeder 177 liegt in der Federkammer 174 des Ankers 173 und der Bohrung des Kerns l63.und umgibt das untere im Durchmesser verkleinerte Ende des Ankerführungsstiftes 172. DAs eine Ende der Feder stützt sich hierbei an einer radialen Schulter 173c in Form des Bodens der Federkammer 174 ab, während ihr anderes Ende gegen eine radiale Schulter 172b des Ankerführungsstiftes 172 anliegt, wodurch dieser gegen die Einstellschraube 170 in Anlage gehalten wird.

Bei einer ausgeführten Form ist die Kraft der Rückstellfeder 177 etwa 7,8 Newtons, während die Kraft der Ventilfeder 2,78 Newtons betrug. Diese Kräfte sind im wesentlichen in beiden Stellungen des Einspritzventils gleich.

Es wurde festgestellt, dass ein verbessertes dynamisches Verhalten dauernd bei einer elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung erreicht werden kann, wenn

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ein kugelförmiges Einspritzventil beim ursprünglichen Einbau zentriert wird und dann im wesentlichen während des Betriebes in der zentrierten Lage verbleibt. Ist dies nicht der FAIl, , so hat das kugelförmige Ventil die Neigung, seitlich auszuweichen, so dass sich eine ungleichmässige Durchströmung des Ventilsitzes ergibt.

Um dies zu vermeiden, ist das Einspritzventil als Kugelventil mit einer Abflachung ausgebildet, die im eingebauten Zustand des Ventils gegen die ebene Stirnfläche des ANkers 175 des Magneten 114 anliegt. Da die mit dem Ventilsitz 142 zusammenarbeitende teilkugelförmige Fläche 112b des Einspritzventils 112 dauernd in genau zentrierter Lage zum Ventilsitz gehalten ist, ergibt sich eine konstante Durchflussmenge.bei jedem Einspritzvorgang.

Der Anker 173 besteht aus magnetischem Werkstoff und auch das Einspritzventil 112 ist aus derartigem Werkstoff hergestellt, beispielsweise einem geeigneten rostfreien Stahl, beispielsweise einem SAE 1002 der karbonisiert ist. Beide Bauteile sind somit infolge der Wärmebehandlung magnetisch hart. Beide Bauteile haben daher } bleibenden Magnetismus nach Stromloswerden der Wicklung 161. Das Einspritzventil 112 und der Anker 173 werden dadurch

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an ihren Berührungsflächen magnetisch zusammengehalten, selbst nachdem die Wicklung 161 stromlos geworden ist. Die zentrierte Stellung des kugelförmigen Einspritzventils bleibt somit wie ursprünglich eingestellt erhalten.

Die Ventilfeder 155 hält eine axiale Kraft aufrecht, die das Einspritzventil 112 in Anlage gegen den Anker 173 dauernd hält, wodurch das Ventil gegen den Ventilsitz 142 in der ursprünglich zentrierten Lage verbleibt.

Die ebene Fläche 112a des Einspritzventils und die untere Stirnfläche des Ankers 173 neigen dazu, durch hydraulische Adhäsion aneinander zu haften, da ein dünner Kraftstoffilm jederzeit in ihren Berührungsflächen vorhanden sein wird. Jedoch wird der Einfluss dieser hydraulischen Haftung von der Anwesenheit des Flüssigkeitsfilms und der Gestalt der Flächen abhängen.

Es wurde jedoch festges-feLlt, dass nicht alle erwähnten Bedingungen einzuhalten sind, damit das Einspritzventil 112 in der zentrierten Lage zum Ventilsitz 142 _; verbleibt. So kann beispielsweise auch ein einwandfreier Betrieb erzielt werden ohne dass eine magnetische Haftung besteht, wenn ein Einspritzventil aus nichtmagnetischem ^! Werkstoff verwendet wird, beispielsweise eins aus Keramik.

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' Ebenso haben Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen ohne Hilfe j der Ventilfeder 155 gearbeitet, wie Versuchsläuf* gezeigt ¹ haben. Jedoch ist es beim Dauerbetrieb erwünscht, dass die

Feder 155 das Einspritzventil 112 bei dauernder Erregung des Magneten 114 offenhält, da anderenfalls die Kraft des dauernd strömenden Kraftstoffes durch die Kraftstoffkammer 123 durch den Kanal 141 eine Unbalance der Kräfte am Einspritzventil 112 bewirken könnte, besonders, wenn dieses aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht, da dann eine j Trennung vom Anker 173 eintreten könnte, so dass das Ein-

; spritzventil trotz erregtem Magneten schliesst. Die Feder

! 155 gewährleistet aber, dass das Einspritzventil 112 in der angehobenen und zentrierten Lage verbleibt, solange der Magnet erregt ist, worauf dann die Kraft der Rückstellfeder i177 beim Stromloswerden des Magneten das Schliessen des Einspritzventils bewirkt.

Es wurde festgestellt, dass selbst bei Absperren der Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 105 diese zu arbeiten begiemt, d.h. trocken läuft, und trotzdem ein FLüssigkeitsfilm in der Berührungsfläche zwischen dem Anker und dem Einspritzventil für eine Zeit erhalten bleibt, so dass die Zentrierung des Einspritzventil

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durch hydraulisches Haften erhalten bleibt.

Das Einspritzventil 112 und der Anker 173 sind als besondere Bauteile hergestellt und nicht zu einer Einheit verbunden, wie dies bei bisher bekannten Bauarten der Fall ist. Durch die Ausbildung des Einspritzventils 112 als eigenes Bauteil kann es mit seiner ebenen Fläche 112a frei an der unteren e^benen Stirnfläche des Ankers rechtwinklig zur Achse des Ankers gleiten und sich selbst zu seinem Ventilsitz 142 zentrieren, wenn der Schliessvorgang erfolgt. Aus diesem Grunde sollte die Kraft der Ventil* feder 155 genügend gross sein, um die Berührung zwischer. der ebenen FLäche 112a des Einspritzventils und der unteren Stirnfläche des Ankers 173 während der axialen Bewegung aufrecht zu erhalten, damit die einmal gewonnene zentrierte Lage beibehalten bleibt.

Bei einer ausgeführten Anlage, bei der die Kraft der Ventilfeder 155 2,78 Newtons und die Kraft der Rückstellfeder 177 7,8 Newtons war, hatte das Einspritzventil 112 einen Durchmesser von 5,556 mm, wodurch sich eine Anpresskraft von 5,02 Newton gegen den Ventilsitz ergab. DAs Einspritzventil hatte eine efoene Fläche 112a der Grosse der Stirnfläche des Ankers, wodurch sich eine

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Kraft zwischen dem Anker 173 und dem Einspritzventil in der oberen Stellung des ANkers 173 von 184,44 kPa

(1,87 kg/cm ) ergab, während in der unteren Stellung, also der Schlieijsteilung, die Belastung 516,435 kPa (5,25 kg/cm ) ergab. Bei gleicher Grosse der ebenen Fläche 112 und einem grösseren Durchmesser des Einspritzventils von 7,144 mm würden sich gleiche Werte ergeben.

Bezüglich der Zentrierung des Einspritzventils durch Kontakt mit dem Ventilsitz 142 ist die Belastung bis zu diesem Punkt wesentlich kleiner als die Kraft, die

durch eine Punktbertthrung eintritt, wenn das Ventil nicht f . - -

einwandfrei zum Ventilsitz zentriert ist. Die radiale Kraft,

die zum Zentrieren des VEntils zum Ventilsitz 142 erforder- ; lieh wäre, wäre grosser als die radiale Reibungskraft zwischen der ebenen Fläche 112a und der ebenen Stirnfläche

j des Ankers 173, durch die das Zentrieren des Ventils 112 ^; j erfolgt..

DIE oben angegebenen Werte sprechen für die Dauerhaftigkeit und Wiederholbarkeit des StrömungsVorganges, j Obwohl grössere Federkräfte als angegeben verwendet werden können, ist dies weniger erwünscht, da bei zu grossen Federkräften Erosionserscheinungen an den Berührungsflächen

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zwischen dem Anker 173 mit dem Kern 163 oder der Scheibe 17β auftreten können.

Bei der Bauart nach den Fig. 5 bis 7 kann die Drosselung des Kraftstoffstromes in den Einspritzkopf gelegt werden, der somit diese Funktion übernimmt, die wesentliche Drosselung also in diesem BEReich liegt, wenn das Einspritzventil 112 geöffnet ist. Bei dieser Anoro&ng wäre eine Erhöhung des Einspritzhubes in begrenztem Aus- _; masse ohne wesentlichen Einfluss auf den Kraftstoffstrom. ι WENn jedoch eine Anzahl von Einspritzanlagen dieser Art in einer Anlage verwendet werden, die von einer gemeinsamen ^; Kraftstoffquelle versorgt werden, so müssten Drosselöffnungen von vergleichbarem Durchflussquerschnitt gewählt ! werden, um an allen Einspritzeinrichtungen gleiche Einsprit^

mengen zu erzielen. j

Bei dar erfindungsgemässen Bauweise ist die \ Hauptdrosselung des Kraftstoffstromes im Einspritzventil gegeben. Das Erhöhen des Einspritzventils 112 und des Ventilsitzes 142 durch Vergrösserung der Durchmesser würde j die Feinfühligkeit der Einspritzeinrichtung auf Änderungen der tatsächlichen Hublänge des Ankers und damit die Bewegung des Ventils verringern, wenn man diese .Änderungen durch Änderung der Einspritzkanäle kompensieren wollte.

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i Wegen dieser verringerten Feinfühligkeit bei Verwendung eines Einspritzventils 112 grösseren Durchmessers, beispielsweise von 7,144 mm Durchmesser gegenüber einem Durchmesser von 5,556 mm kann der Hub des grösseren Einspritzventils leichter einjustiert werden als bei einem Einspritzventil kleineren Durchmessers, um die gewünschten Strömungseigen- ! schäften zu erzielen. Auch würde die Zunahme des Einspritz- ' hubes des Ankers mit dem Ventil infolge von Abnutzung bei längerem Betrieb einen geringeren Einfluss auf die Ein-

'. justierung haben. Ferner ist durch die Verwendung grösserer

, Durchmesser am Einspritzventil die Bildung eines hohlen

¹ kegligen Einspritzstrahls infolge eines geringenen Druckabfalls gegeben, da der grössere Strömungsquerschnitt eine grössere Druckdifferenz nach dem Durchstrom des Kraftstoffes

i ergibt. Beispielsweise beim Einspritzdruck von etwa

i . ρ

l 0,7 kg/cm zum Einspritzen in die ATMosphäre bei statischen

Strömungsbedingungen ist die Druckdifferenz bei einem Ventil

! durchmesser von 7,144 mm mit 46,047 kPa gegenüber 31,440 kPa

j bei einem Ventildurchmesser von 5,556 mm festgestellt

j worden.

Einspritzeinrichtungen mit einem Verhältnis zwischen Ventildurchmesser und Ventilsitzdurchmesser zu dem

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Querxchnitt der Einspritzöffnungen in den Bereichen von 0,56:1 bis 0,95:1 wurden erprobt und zeitigten zufriedenstellende Ergebnisse. Jedoch ist das vorzuziehende Verhältnis in der Grössenordnung von 0,8:1 oder grosser, um den Druckabfall im Einspritzventil zu verringern.

Es ist augenscheinlich, dass die Drosselstell^ngen der Bauart nach Fig. 5 und 7 den Kanal 141, die Kanäle 145 und den Kanal 152 umfassen. Der gesamte Strömungsquerschnitt der Kanäle 145 ist kleiner als der der anderen Kanäle, wobei der Kanal 152 den grossten Querschnitt hat, da er gleichzeitig als Wirbelkammer dient.

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ϊ9~

Leerseite

Claims

28A35H

Patentanwalt

Dip !.-ing. K. Wafthe*

Boi'varallee 9
10CO BERUN 19

W/Vh-3290 -3. OKT. 1978

General Motors Corporation, Detroit, Mich»., V.St.A.

Elektromagnetische Kraftstoff-Einspritzeinrichtung

Patentansprüche :

y Elektromagnetische Kraftstoff-Einspritz- ; einrichtung mit in einem Gehäuse (10, 10', 110) zwischen seinen Enden angeordneter Kraftstoffkammer (23, 23', 123)

: zur Aufnahme von Kraftstoff, aus d«r Kraftstoff über einen

; einen Ventilsitz (42, 42^f, 142) enthaltenden Einspritzkanal

i einer Brennkraftmaschine zugeleitet wird, und in dem Ge-I häuse ein axial beweglicher Anker (73, 73', 173) ein in der

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Kraftstoffkammer liegendes Einspritzventil (12,12',112) senkrecht zum Ventilsitz zum Öffnen betätigt wird und eine das Einspritzventil in die Schließstellung belastende Rückstellfeder (77,177) vorgesehen ist, dadurch gekennzei chnet , dass das Einspritzventil (12, 12',112) eine Kugel mit einer ebenen Fläche (12a,12a¹„112a) gegenüber der mit dem Ventilsitz (42,42',142) zusammenarbeitenden Kugelfläche aufweist, dass der Anker (73,73',173) j eine gegen die ebene Fläche des Einspritzventils anliegende zu seiner Achse senkrechte Stirnfläche aufweist, dass die Rückstellfeder auf den Anker im Schließsinne des Einspritz-« Ventils und auf die Kugelfläche des Einspritzventils eine dieses im Öffnungssinne belastende Feder (55,55'»155) einwirken O

2o Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzdüsenkopf (111) in axialer Richtung des Gehäuses (11O) zu diesem durch Drehen einstellbar angeordnet ist, und bei Drehen eine Querschiebung des einen Teils des Einspritzventils O12) bewirkt, um ein Zentrieren des Ventils zum Ventilsitz (142) zu bewirken,.

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28Α35Ί

3. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der das Einspritzventil im Öffnungssinne belastenden Feder (55, 55¹, 155) wesentlich geringer ist als die Kraft der Rückstellfeder (77, 177) und die resultierende Kraft in der Sitzfläche des Einspritzventils in der Grössenordnung von 500 kPa liegt.

4. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach

Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der einen Seite des Einspritzdüsenkopfes (ill) ein in axialer Richtung nachgiebiges Glied (148, 148*) gegen das Gehäuse (110) gehalten ist und beim Einschrauben des Einspritzdüsenkopfes verformt dessen axiale Justierung bewirkt.

5. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach

Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine im Durchmesser abgesetzte zylindrische die Kraftstoffkammer (123) enthaltende Bohrung aufweist, die am einen Ende (125) ein Innengewinde (125a) in axialem Abstand von einer Schulter (127) hat, in das der Einspritzdüsenkopf (ill) mit einem Aussengewinde (150) einschraubbar ist, der den Einspritzkanal (141, 145, 152) mit einer Einspritzöffnung (152) am einen Ende enthält und mit der Kraftstoffkammer

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(123) über den Ventilsitz (142) in Verbindung steht und das nachgiebige Glied (148,148·) eine Anschlagscheibe ist, die zwischen der Schulter (127) und dem Einspritzdüsenkopf eingesetzt ist und der Hub des Ankers (173) durch axiale Einstellung zwischen dem Einspritzdüsenkopf und dem Gehäuse einstellbar ist.

6. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (14,114) im Gehäuse (10, 10', 110) auf der dem Einspritzkanal (41, 41', 141) abgewandten Seite befestigt ist und eine zentrale Bohrung enthält, die konzentrisch zum VENtilsitz (142) mit axialem Abstand liegt und Führungsgiieder (70-71, 170-171) aufnimmt, zu denen ein axial und konzentrisch auf den Ventilsitz gerichteter Führungsstift gehört, dass der im Gehäuse oberhalb des Einspritzventils (12,12',112) axial verschiebliche Anker (73, 73', 173) eine zentrale axiale Bohrung (75, 75', 175) zur Aufnahme des Führungsstiftes enthält.

7. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach

Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzdüsenkopf (11, 11«, 111) einen Einspritzkopf (50, 50«, 150)

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mit einer axialen Wirbelkammer (51-52, 52¹, 152) enthält, «inen Ventilsitzeinsatz (40, 40·, 140), der den Einspritzkanal (41, 41«, 141) enthält, und eine Wirbelplatte (144) mit mehreren geneigten radial gerichteten Kanälen (45, 45', 145) zur Wirbelkammer.enthält.

8. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach

Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelplatte (44¹, 144) einoinach oben gerichteten Ansatz (47, 147) trägt, der frei um einen vorgegebenen Betrag axial in den Einspritzkanal (l4l) im Ventilsitzeinsatz (40, 40', l40) ragt und von der das Einspritzventil (12, 12*, 112) im Öffnungssinne belastenden Feder (55¹, 155) umgeben ist.

9. Kraftstoff-^Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil (12, 12', 112) aus einem remanenten Magnetismus aufweisenden Werkstoff besteht.

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