DE3045639C2

DE3045639C2 -

Info

Publication number: DE3045639C2
Application number: DE3045639A
Authority: DE
Inventors: Shigetaka Obu Aichi Jp Takada; Akira Nagoya Aichi Jp Tokuda; Yoshiro Chita Aichi Jp Iwama
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1979-12-04
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1989-04-20
Also published as: JPH0121342B2; US4385339A; JPS5681232A; DE3045639A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur intermittierenden Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Einrichtung der genannten Art (DE-AS 23 06 007) wird auf den Anker eine Anziehungskraft ausgeübt, die relativ stark ist, wenn man die von der Einspritzvorrichtung verbrauchte elektri sche Energiemenge betrachtet. Hierbei ist die Induktivität der Solenoidspule so groß, daß der Anstieg des Erregungsstromes für die Solenoidspule im Anfangsstadium der Stromzuführung verzögert wird, selbst wenn der Erregerstrom verstärkt wird. Daher ist die Ansprechzeit des Ventils vergleichsweise lang, und sie kann im wesentlichen nur auf 2 ms begrenzt werden. Hierdurch kann die Kraftstoffeinspritzung bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht einwandfrei arbeiten.

Es ist auch ein Magnetventil für eine Steuerung zwischen einer Zuströmöffnung und einer Ausströmöffnung bekannt (DE-AS 15 50 378), mit einem in einem Gehäuse bewegbaren Anker, der zwei Schaltstel lungen einnehmen kann, einem Elektromagneten, der im einge schalteten Zustand auf den Anker eine Kraft in Richtung auf die erste Schaltstellung ausübt, und einer Feder, die auf den Anker eine Kraft in Richtung auf die zweite Schaltstellung ausübt, wobei sich im magnetischen Feld des Elektromagneten ein Permanentmagnet mit veränderlicher Remanenz befindet und der Permanentmagnet durch mindestens zwei auf den Elektroma gneten gegebene elektrische Impulse einer Richtung in einen ersten magnetischen Zustand gebracht werden kann, in dem er den Anker in die erste Schaltstellung anzieht, und durch min destens zwei auf den Elektromagneten gegebene elektrische Im pulse in der anderen Richtung in einen zweiten magnetischen Zustand gebracht werden kann, in dem der Anker durch die Feder in die zweite Schaltstellung bewegt werden kann. Das inter mittierende Einspritzen von Kraftstoff bei einer Brennkraft maschine ist hier nicht angesprochen.

Schließlich ist es auch bei einer hydraulischen Servoeinrich tung (FR 23 19 184) bekannt, den Kern eines Magnetventiles aus einem permanentmagnetischen Werkstoff zu fertigen. Auch hier ist intermittierende Einspritzung von Kraftstoff bei einer Brennkraftmaschine nicht angesprochen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur intermittie renden Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine ge mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszuführen, daß auch eine kleine Kraftstoffmenge selbst dann einwandfrei eingespritzt werden kann, wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl läuft.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Anker und/oder der Eisenkern aus einem Permanentmagneten besteht.

Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung ist die Induktivität des Solenoids ohne Veränderung der Wicklungsweise der Erreger spule geringer, so daß ein schnelles Anziehen des Ankers und eine zum Messen auch einer kleinen eingespritzten Kraftstoffmenge ermöglicht werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, daß der Anker und/oder der Eisenkern aus einem Verbundmagneten gebildet sind, der einen Permanentmagneten und ein ferromagnetisches Material aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels weise erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritz einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Zeitverlaufes des Stromes durch die Solenoidspule einer Ein richtung nach Fig. 1;

Fig. 3 in graphischer Darstellung Kennlinien der Solenoid spule im Vergleich mit unterschiedlichen Materialien;

Fig. 4 in graphischer Darstellung einen Vergleich einer Kennlinie einer erfindungsgemäßen Einspritzeinrich tung mit derjenigen einer herkömmlichen Einspritz einrichtung;

Fig. 5 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz einrichtung;

Fig. 6 eine Erläuterungsansicht, die einen Anker der zweiten Ausführungsform zeigt, der als zusammengesetzter Magnet ausgebildet ist;

Fig. 7 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz einrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Einspritzeinrichtung 21, deren Gehäuse 1 aus nicht-magnetischem Material wie Harz und Aluminium hergestellt ist. In das vordere Ende des Gehäuses 1 ist unter Verwendung eines Halters 2 ein Ventilgehäuse 3 eingesetzt. Innerhalb des Ventilgehäuses 3 ist ein Ventilglied 4 vorgesehen, das in axialer Richtung begrenzt beweglich ist, und zwar zwischen der Endober fläche des Halters 2 und einer am vorderen Ende des Ventil gehäuses 3 befindlichen trichterförmigen Innenoberfläche 3 a, benachbart einer dadurch gebildeten Einspritzöffnung 5. Wenn sich das Ventilglied 4 zur Einspritzöffnung 5 hin bewegt, so daß das vordere Ende des Ventilglieds 4 in enger Berührung mit der trichterförmigen Innenoberfläche 3 a des Ventilgehäuses 3 steht, die mit der Einspritzöffnung 5 in Verbindung steht, ist die Ein spritzöffnung 5 geschlossen und damit das Einspritzen von Kraftstoff aus dieser verhindert. Wenn sich das Ventilglied 4 ander erseits zum Halter 2 bewegt, so daß ein Flansch 6 am rück wärtigen Teil des Ventilglieds 4 mit der Endoberfläche des Halters 2 in Berührung steht, ist die Einspritzöffnung 5 geöffnet, so daß Kraftstoff aus ihr eingespritzt werden kann, der durch einen im Halter 2 gebildeten Kanal 7 und einen das Ventilglied 4 umgebenden Zwischenraum 8 zugeführt wird.

Eine Solenoidspule 11 ist unter Verwendung einer Kappe 9 und eines O-Ringes 10 zur Verhinderung von Kraftstofflecken im Gehäuse 1 der Einspritzeinrichtung untergebracht. Die Solenoid spule 11 nimmt über einen weiteren O-Ring 14 zur Verhinderung von Lecken einen feststehenden Eisenkern 12 auf, der aus ferromagnetischem Material hergestellt ist und als Kraftstoff zuführröhre dient. Ein Teil des feststehenden Eisenkerns 12, der in die Solenoidspule 11 längs deren effektiver Länge ein gesetzt ist, weist einen kleinen Außendurchmesser auf, um die Induktivität bzw. den induktiven Widerstand der Solenoidspule 11 zu verringern. Die Induktivität der Solenoidspule 11 kann auch dadurch verringert werden, daß der Endteil des feststehen den Eisenkerns 13 sich verjüngend ausgebildet ist, das heißt, daß dessen Stirnfläche 13 zur Steuerung der Magnetkraft klein gemacht wird.

Das Ventilglied 4 ist an seinem rückwärtigen Ende mit einem Anker 15 versehen, der durch einen Permanentmagneten mit der Form eines Kolbens gebildet ist und der bei einer Erregung der Solenoidspule 11 vom feststehenden Eisenkern 12 angezogen wird. Zwischen einem mit dem feststehenden Eisenkern 12 ein stückig ausgebildeten Flansch 16 und dem Anker 15 ist eine Rückführfeder 17 angeordnet, die den Anker 15 und das Ventilglied 4 entgegen der Anziehung des feststehenden Eisenkerns 12 weg drückt, so daß das Vorderende des Ventilglieds 4 mit der trichter förmigen Innenoberfläche 3 a des Vorderendes des Ventilgehäuses 3 in Berührung steht. Mit 18 ist ein Anschlußkabel zur externen Verschaltung bezeichnet, das von der Solenoidspule 11 aus durch die Kappe 9 geführt ist.

Während die Solenoidspule 11 nicht erregt ist, wird somit der Kraftstoff niemals von der Einspritzöffnung 5 aus eingespritzt, da die Einspritzöffnung 5 aufgrund der Kraft der Rückführ feder 17 selbst dann geschlossen ist, wenn der Einspritzein richtung 21 Kraftstoff unter Druck von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffzuführleitung, die mit einem mit dem feststehenden Eisenkern 12 einstückig ausgebildeten Steckteil 19 verbunden ist, über ein Filtersieb 20 zugeführt wird. Wenn die Solenoid spule 11 unter dieser Bedingung erregt wird, wird der Anker 15 vom feststehenden Eisenkern 12 gegen die Kraft der Rückführ feder 17 angezogen, so daß der Flansch 6 des Ventilglieds 4 mit dem Halter 2 in Berührung kommt, so daß die Einspritzöffnung 5 geöffnet wird, und der Kraftstoff von der Kraftstoffzuführ leitung gelangt durch einen zwischen der Stirnfläche 13 des Eisenkerns 12 und dem Anker 15 gebildeten Zwischenraum, so daß er von der Einspritzöffnung 5 aus eingespritzt werden kann.

Durch eine geeignete elektrische Schaltung kann die Solenoid spule 11 mit einem Strom erregt werden, wie er in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist. Dieser Stromverlauf gilt unter der Voraussetzung, daß die Solenoidspule 11 eine reine Widerstandslast darstellt.

Während des ersten Stadiums des Anlegens elektrischen Stroms wird somit ein elektrischer Strom großen Betrages durch die Solenoidspule 11 fließen, um die Anziehungskraft auf den Anker 15 entgegen dem Kraftstoffdruck und der Kraft der Rück stellfeder 17 zu vergrößern, und nachdem das Ventilglied mit dem Anker 15 vollständig verschoben worden ist, wird der Betrag des elektrischen Stroms, welcher der Solenoidspule 11 zugeführt wird, um den Anker im verschobenen Zustand zu halten, verringert.

Da die Solenoidspule 11 in Wirklichkeit jedoch kein rein ohmscher Widerstand ist, weist der tatsächlich zugeführte Strom im all gemeinen nicht diese Impulsform auf.

Fig. 3 zeigt das Ergebnis eines Vergleichs der Änderung der Induktivität der Solenoidspule 11 in Abhängigkeit von dem Einschieben des Eisenkerns in die effektive Länge der Solenoidspule 11 im Hinblick auf ein nicht-magnetisiertes ferromagnetisches Material und im Hinblick auf einen Per manentmagneten. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Induktivität im Fall des nicht-magnetisierten ferromagnetischen Materials relativ groß und vergrößert sich proportional mit der Einschub tiefe, während die Induktivität im Fall des Permanentmagneten relativ klein ist und von der Einschubtiefe nicht beeinflußt wird.

Wenn der Anker 15 der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungs form zu Versuchszwecken aus einem nicht-magnetisierten ferro magnetischen Material hergestellt ist, ist die Induktivität der Solenoidspule 11 groß und der tatsächliche elek trische Strom fließt mit der Form, wie sie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Folglich wird die Anziehungskraft für den Anker 15 im Anfangsstadium des Anlegens des elektrischen Stroms unzu reichend, was zu einer unzureichenden Kraftstoffsteuerung durch die Einspritzeinrichtung 21 führt. Und selbst wenn durch eine geeignete elektrische Schaltung für den elektrischen Strom die Rechteckform erreicht wird, die dem anfänglichen elektrischen Strom entspricht, wie er in Fig. 2 in durchge zogener Linie gezeigt ist, ist die Kraftstoffzumessung durch die Einspritzeinrichtung 21 bei kleiner Menge begrenzt, und zwar aufgrund der Verzögerung beim Anziehen des Ankers 15, und kann der Drehung des Motors bei hoher Drehzahl nicht folgen.

Da der Anker 15 erfindungsgemäß jedoch aus einem Permanent magnet gebildet ist, wird die Induktivität der Solenoidspule 11 klein und erhält die Solenoidspule 11 einen elektrischen Strom, dessen Impuls eine Form aufweist, wie sie in Fig. 2 strich punktiert dargestellt ist, so daß der Anker 15 im Anfangs stadium des Anlegens elektrischen Stroms ausreichend angezogen wird. Danach wird der elektrische Strom klein, hält den Anker 15 jedoch noch in angezogenem Zustand. Folglich kann die Zu messung des eingespritzten Kraftstoffs während einer Motor drehung mit hoher Drehzahl, was für die Verbesserung des Motorverhaltens bzw. der Motorleistung notwendig ist, selbst dann gesteuert werden, wenn die Zeit des Anlegens elektrischen Stroms an die Einspritzeinrichtung 21 unter 1 ms liegt, wie es in Fig. 4 mit einer durchgezogenen Linie ge zeigt ist. Eine Zumessung des von der Einspritz einrichtung 21 eingespritzten Kraftstoffs dann, wenn der elektrische Strom für eine Zeitdauer von weniger als 2 ms ange legt wird, was die unterste Grenze bei bisherigen Einspritz einrichtungen war, wie es in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist, kann nämlich durchgeführt werden, und daher kann die Einspritzeinrichtung 21 der Drehung des Motors mit hoher Drehzahl ausreichend folgen.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, deren feststehender Eisenkern 24 eine kleinere Längenabmessung als der Eisenkern 12 der ersten Ausführungsform aufweist und deren Anker 25 eine größere Länge aufweist als der Anker 15 bei der ersten Ausführungsform, so daß der Anker 25 vom feststehenden Eisenkern 24 in einer Position angezogen wird, in welcher das Magnetfeld die größte Neigung zur Achse der Solenoidspule 11 zeigt. Die weiteren Teile der zweiten Aus führungsform sind identisch zu denen der ersten Ausführungs form aufgebaut. Für den Fachmann bedarf es daher keiner wei teren Beschreibung der zweiten Ausführungsform.

Anstelle des verlängerten Ankers 25, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, kann ein zusammengesetzter Magnet bzw. Verbundmagnet 28 verwendet werden, dessen Länge im wesentlichen identisch zu derjenigen des Magneten 25 ist (siehe Fig. 6). Der Magnet 28 umfaßt einen Permanentmagneten 26, dessen Länge identisch mit derjenigen des Ankers 15 in Fig. 1 ist, und ein Paar weich magnetische Teile 27, die beiden Enden des Magneten 26 ange ordnet sind. Dieser Aufbau arbeitet genauso wie die zweite Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Er findung, bei der ein im feststehenden Eisenkern 29 gebildeter Durchgang 30 für den Kraftstoff in der Nähe des vorderen Endes des feststehenden Eisenkerns 29 einen großen Innendurchmesser aufweist, um die Induktivität der Solenoidspule 11 klein zu machen. Eine Rückstell- bzw. Rückführfeder 31 ist in den Durch gang 30 mit dem großen Innendurchmesser eingesetzt. Die anderen Teile der dritten Ausführungsform sind genauso wie diejenigen der ersten Ausführungsform aufgebaut. Für den Fachmann ist daher eine weitere Beschreibung der dritten Ausführungsform nicht erforderlich.

Obwohl die Anker 15 und 25 bei den zuvor beschriebenen Aus führungsformen aus Permanentmagneten hergestellt sind, können statt dessen die feststehenden Eisenkerne 12, 24 und 29 Perma nentmagneten sein, oder es können sowohl die Anker 15 und 25 als auch die feststehenden Eisenkerne 12, 24 und 29 aus Permanentmagneten hergestellt sein. Ferner kann das Gehäuse 1 der Einspritzeinrichtung, statt aus nicht-magnetischem Material aus einem ferromagnetischen Material herge stellt werden, so daß es als Joch für die Solenoidspule 11 wirkt und mit den Ankern 15 bzw. 25 und den feststehenden Eisenkernen 12, 24 bzw. 29 einen magnetischen Weg für die Solenoidspule 11 bildet.

Claims

1. Einrichtung zur intermittierenden Kraftstoffein spritzung für eine Brennkraftmaschine, mit einem zylindrischen Gehäuse (1), einem vom Gehäuse (1) aufgenommenen und sich von diesem in Axialrichtung nach vorne erstreckenden Ventilgehäuse (3), welches an seinem Vorderende mit einer Einspritzöffnung (5) versehen ist, einem stangenartigen Ventilglied (4) zum Öffnen oder Schließen der Einspritzöffnung (5), welches axial verschieblich im Ventilgehäuse (3) gelagert ist,
einer Solenoidspule (11), die axial hinter dem Ven tilglied (4) im Gehäuse (1) angeordnet ist, einem am Gehäuse (1) befestigten Eisenkern (12), der innerhalb der Solenoid spule (11) aufgenommen und gleichachsig zum Ventilglied (4) angeordnet ist,
einem mit dem Ventilglied (4) an dessen der Ein spritzöffnung (5) abgewandten Seite fest verbundenen und dem Eisenkern zugewandten Anker (15), der bei Erregung der Solenoid spule (11) in Richtung auf den Eisenkern (12) bewegbar ist,
einer zwischen dem Anker (15) und dem Eisenkern (12) angeordneten Druckfeder (17), die den Anker (15) und das Ventilglied (4) in Schließrichtung belastet,
und mit einem Stromkreis, mittels dessen der Solenoidspule (11) impulsförmiger elektrischer Strom in Form einer abgestuften Welle zuführbar ist,
wobei der Strom im Anfangsstadium der Stromzuführung stärker ist als in einem späteren Stadium,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (15) und/oder der Eisenkern (12) aus einem Permanentma gneten besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (15) und/oder der Eisenkern (12) aus einem Ver bundmagneten gebildet sind, der einen Permanentmagneten und ein ferromagnetisches Material aufweist.