DE2946573C2 - Elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art.

Aus der US-PS 23 32 909 ist bereits ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem durch die Beaufschlagung des Kraftstoffdruckraumes mit dem im Verbrennungsraum herrschenden Druck eine Einspritzung des Kraftstoffes mit einem im wesentlichen konstanten Einspritzdruck erreicht wird.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist den Nachteil auf, daß es mit seinem seitlichen zu dem die Düsenöffnung steuernden Ventilkörper angeordneten Stufenkolben zur Beaufschlagung des Kraftstoffdruckraumes und zur Steuerung des Kraftstoffzuflusses einen großen Einbauraum erforderlich macht und der Einspritzdruck stark abhängig von der Leckage am kleineren Teil des Stufenkolbens ist, der den Kraftstoffzufluß zunächst abschließt und anschließend den Kraftstoffdruckraum mit Druck beaufschlagt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art derart zu verbessern, daß es einen möglichst kompakten Aufbau aufweist und die Einhaltung eines vorgewählten, um ein bestimmtes Maß über dem Druck im Verbrennungsraum liegenden Kraftstoffeinspritzdruckes gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Merkmale aufweist

Im Patentanspruch 2 ist eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventiles erläutert.

Dadurch, daß der Kraftstoffdruckraum· koaxial zu einer Zentralbohrung für den axial beweglichen Anker angeordnet ist und einenendes über einen Raum und

ίο Öffnungen in Verbindung mit einer Mittelbohrung im Anker steht und anderenends über einen Ringkolben zum Verbrennungsraum hin abgeschlossen ist, der über ein in gleicher Richtung wie der Druck im Verbrennungsraum wirkenden Feder belastet ist, wird einerseits eine kompakte konzentrische Bauweise des Kraftstoff einspritzventiles erzielt und andererseits durch das Einwegventil und die den Ringkolben belastende Feder ein von Leckage unbeeinflußter und um einen gewünschten Betrag über dem Druck im Verbrennungsraum liegender Kraftstoffeinspritzdruck gewährleistet.

Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Erfindung;

F i g. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventiles gemäß der Erfindung.

Das in F i g. 1 gezeigte elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzventil besteht aus einem Ventilgehäuse 10 und einer sich durch dieses axial erstreckenden Zentralbohrung 12. Im Innern des Ventilgehäuses 10 ist eine herkömmliche Magnetspule angeordnet, die aus einer Wicklung 14 auf einem Spulenkörper 16 auf einem Eisenkern 18 besteht. In axialer Verlängerung des Eisenkerns 18 ist ein axial beweglicher Anker 20 angeordnet, der sich mit seinem einen Ende etwa zur Hälfte in die Magnetspule 14/16 erstreckt. Der Anker 20 wird hierbei über eine Feder 22 in einer Mittelbohrung 24 des Ankers 20 in geringem Abstand zum Eisenkern 18 gehalten. Der Anker 20 besteht hierbei in einem Stück mit einem Ventilkörper 54, dessen konische Spitze 52 eine Düsenöffnung 50 am Düsenende des Ventilgehäuses 10 abschließt.

Das andere Ende des Ventilgehäuses 10 wird durch ein Anschlußteil 28 verschlossen, das einerseits die Magnetspule 14/16/18 festhält und andererseits über einen Steckanschluß 30 eine Steuerleitung 32 für die Magnetspule und über einen Nippel 34 eine Kraftstoffzuleitung 36 für die Zentralbohrung 12 aufnimmt. Die Kraftstoffzuleitung 36 ist hierbei über ein aus einer Kugel 38 und einer Feder 42 gebildetes Einwegventil abgeschlossen, das in einer von einem Sieb 40 abgeschlossenen Kammer 44 im Anschlußteil 28 angeordnet ist.

Die Kraftstoffzuleitung 36 wird von einer Kraftstoffpumpe mit Kraftstoff unter einem bestimmten Druck beaufschlagt, der in der Lage ist, das Einwegventil zu öffnen, sobald der Druck des Kraftstoffes in der Zentralbohrung 12 unterhalb dieses Wertes absinkt. Die Zentralbohrung 12 steht über den Raum 58 im Bereich der Endbohrung 56 über Öffnungen 60 mit der Mittelbohrung 24 im Anker 20 und über Ringspalte 64 mit dem Raum im Bereich der Außenbohrung 62 in Verbindung. Innerhalb des zwischen der Wand der Endbohrung 56 und der Außenbohrung 62 gebildeten Ringraumes ist ein Ringkolben 66 aus Graphitkeramik angeordnet, der unter Zwischenschaltung einer Isolierscheibe 68 von einer Feder 70 belastet ist. Die Feder 70 ist hierbei in

einem Raum angeordnet der über Öffnungen 72 in Verbindung mit dem Verbrennungsraum steht Der Ringkolben 66 wird somit von dem im Verbrennungsraum herrschenden Druck beaufschlagt und setzt den in dem von ihm abgeschlossenen Kraftstoffdruckraum 80 vorhandenen Kraftstoff unter Druck.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen zu schaffen, das hei kompakter Bauweise die zuverlässige Einhaltung eines gewünschten ICraftstoffeinspritzdrukkes gewährleistet.

Im nichterregten Zustand der Magnetspule 14/16/18 hält die Feder 22 den Anker 20 in geringem Abstand zum Eisenkern 18 und der in einem Stück mit dem Anker 20 ausgebildete Ventilkörper 54 schließt mit seiner konischen Spitze die Düsenöffnung 50, die zum Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine führt. Sobald die Brennkraftmaschine arbeitet und ihren Ansaugtakt durchläuft, wirkt der erzeugte Unterdruck über die Öffnungen 72 auf den Ringkolben 66 ein und senkt hierdurch auch den Druck im Kraftstoffdruckraum 80 und in der Zentralbohrung 12 ab, so daß das Einwegventil 38/42 unter dem Lieferdruck der Kraftstoffpumpe öffnet. Der Kraftstoff kann somit unter Überwindung der Feder 70 unterhalb des Ringkolbens 66 einströmen und den Kraftstoffdruckraum 80 ausfüllen. Sobald hierbei der von der Feder 70 auf den Ringkolben 66 bei zunehmender Zusammendrückung der Feder 70 ausgeübte Druck dem Lieferdruck der Kraftstoffpumpe entspricht, wird das Einwegventil 38/42 schließen und den Kraftstoff in den Räumen des Kraftstoffeinspritzventiles festhalten.

Sobald die Brennkraftmaschine dann in den Kompressionstakt übergeht, wird der erzeugte hohe Kornpressionsdruck über die Öffnungen 72 wieder auf den Ringkolben 66 einwirken und zwar zusätzlich zu der bereits auf ihn einwirkenden Kraft der Feder 70. Wird nun die Magnetspule 14/16/18 für eine bestimmte Zeitspanne erregt, so wird der Anker 20 in F i g. 1 gesehen nach links bewegt und schließt hierdurch den Luftspalt 26 und öffnet gleichzeitig die Düsenöffnung 50. In diesem Augenblick wirkt der hohe Kompressionsdruck auch auf den im Raum 58 befindlichen Kraftstoff ein. Da jedoch der im Kraftstoffdruckraum 80 eingeschlossene Kraftstoff unter dem Druck des Kompressionsdruckes plus dem Druck der Feder 70 steht, wird der Kraftstoff mit einem der Kraft der Feder 70 entsprechenden Druck in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Da sich hierbei der Ringkolben 66 nur um einen geringen Weg von etwa 0,06 mm bewegt, wird die sich aus der Entspannung der Feder 70 ergebende Verringerung des Einspritzdruckes kaum wahrnehmbar, so daß die Einspritzung des Kraftstoffes mit im wesentlichen konstanten Einspritzdruck erfolgt. Sobald die Erregung der Magnetspule 14/16/18 beendet wird, bewegt die Feder 22 den Anker 20 in F i g. 1 gesehen nach rechts und die konische Spitze 52 des Ventilkörpers 54 schließt die Düsenöffnung 50. Sobald dann im angeschlossenen Verbrennungsraum wieder der Ansaugtakt durchlaufen wird und ein Unterdruck entsteht, wird das Einwegventil 38/42 wieder öffnen und die Räume des Kraftstoffeinspritzventiles werden wieder mit Kraftstoff aufgefüllt.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventiles gemäß der Erfindung gezeigt, dessen generelle Funktion im wesentlichen der Funktion gemäß Fig. 1 entspricht und dessen Unterschied lediglich darin liegt, daß im Ventilkorper 10a eine Düsenöffnung 86 angeordnet ist, die durch einen konischen Kopf 84 eines Ventilkörpers 54a nach außen, d. h. zum Verbrennungsraum hin geöffnet wird. Dementsprechend muß die Anordnung des Eisenkernes 18a und des Ankers 20a der Magnetspulenanordnung umgekehrt erfolgen. Die den Luftspalt 26a bei nicht erregter Magnetspule sicherstellende Feder 22a wirkt dementsprechend in die entgegengesetzte Richtung. Die konzentrisch zum Ventilkorper 54a liegende Anordnung des Ringkolbens 66a, der über eine den Einspritzdruck festlegende Feder 70a belastet ist und über Öffnungen dem Druck im Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist, bleibt im wesentlichen gleich.

Es wird darauf hingewiesen, daß die in den F i g, 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen eines Kraftstoffeinspritzventiles gemäß der Erfindung nicht einschränkend auszulegen sind, sondern daß für einen Fachmann noch verschiedene Verbesserungen innerhalb des vorliegenden Erfindungsgedankens möglich sind. So können z. B. die in den beiden Ausführungsformen als Druckfeder ausgebildete und angeordnete Feder 70 und 70a ebenso als Zugfedern ausgebildet werden, die innerhalb des Kraftstoffdruckraumes angeordnet sind und an den Ringkolben 66 bzw. 66a angreifen. Diese Anordnung hätte den Vorteil, daß die Federn 70 und 70a nicht den heißen Verbrennungsgasen im Verbrennungsraum ausgesetzt sind und dementsprechend ihre thermische Belastung und eventuelle Ausfälle durch Ermüdung geringer sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch betätigtes Kraftstoff-Einspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem mit seinem Düsenende in eine Öffnung in einen Verbrennungsraum einzusetzenden Ventilgehäuse, das mit seinem Anschlußende mit einer Kraftstoffzuleitung und einer elektrischen Steuerleitung verbunden ist und in dessen Innerem eine Magnetspule, ein über eine Feder in geringem Abstand zur Spule gehaltener, axial beweglicher Anker, ein mit diesem verbundener, eine Düsenöffnung abschließender Ventilkörper, ein Kraftstoffdruckraum und ein diesen abschließender, dem Druck im Verbrennungsraum ausgesetzter Kolben angeordnet sind, wobei der Kraftstoffdruckraum über ein Einwegventil mit der Kraftstoffzuleitung verbunden ist, das in Einlaßrichtung öffnet und in Auslaßrichtung schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruckraum (80) koaxial zu einer Zentralbohrung (12) für den axial beweglichen Anker (20) angeordnet ist und einenends über einen Raum (58) und Öffnungen (60) in Verbindung mit einer Mittelbohrung (24) im Anker (20) steht und an'derenends über einen Ringkolben (66) zum Verbrennungsraum hin abgeschlossen ist, der über eine in gleicher Richtung wie der Druck im Verbrennungsraum wirkende Feder (70) belastet ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der den Ringkolben (66 bzw. 66a) belastenden Feder (70 bzw. 70a) im Kraftstoffdruckraum (80) einen geringeren Druck einstellt als der von einer Kraftstoffpumpe bereitgestellte Lieferdruck des Kraftstoffes.