DE3118898A1

DE3118898A1 - Elektromagnetisch betaetigbares ventil, insbesondere kraftstoffeinspritzventil fuer kraftstoffeinspritzanlagen

Info

Publication number: DE3118898A1
Application number: DE3118898A
Authority: DE
Inventors: Udo Ing.(Grad.) 7073 Lorch Hafner; Heinrich Dipl.-Phys. Dr. 7250 Leonberg Knapp; Rudolf 7000 Stuttgart Krauss; Rudolf Dipl.-Ing. Dr. 7141 Benningen Sauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3118898C2; US4555060A; GB2094946B; JPS57195858A; FR2505971B1; GB2094946A; FR2505971A1; JPH0368230B2

Description

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R. SÖ61

21 Λ. 1981 Kh/Wl

ROBEBT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetischen betätigbaren Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, bei dem der Anker mit einer Führungsmembran fest verbunden ist, die an ihrem Außenumfang gehäusefest eingespannt ist. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß zur Verbindung von Anker und Führungsmembran ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist, und es treten durch die Verbindung von Anker und Führungsmembran in der Führungsmembran Spannungen auf, die zu einer Neigung des Ankers gegenüber dem Kern führen, wodurch einerseits die Gefahr besteht, daß der Anker nicht parallel angezogen ■wird und andererseits bei einem Schließen des Ventiles das Ventilteil einseitig am Ventilsitz zum Anliegen kommt,

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer reibungsarmen und planparallelen Führung des Flach-

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ankers bei Vermeidung eines zusätzlichen Arbeitsganges und der Schrägführung des Ankers durch Spannungen in der Führungsmembran.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventiles möglich. Besonders vorteilhaft ist die gleichzeitige Zentrierung des Ventilteiles durch die Führungsmembran. Vorteilhaft ist es ebenfalls, die mit der Führungsmembran zusammenwirkende konzentrische Führungskante des Flachankers abzurunden, um ein verschleißfreies Abwälzen gegeneinander zu ermöglichen. Weiterhin vorteilhaft ist es, die dem Kern zugewandte Aussenumfangskante des Flachankers abzurunden, wodurch eine Verschleißminderung erzielt wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil, Figur 2. eine erfindungsgemäße Führungsmembran.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage dient beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere mit niederem Druck in das Saugrohr von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Dabei ist mit 1 ein Ventilgehäuse bezeichnet, das durch spanlose Formgebung, z.B. Tiefziehen, Rollen und ähnliches gefertigt ist und

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eine topfförmige Gestalt mit einem Boden 2 hat, von dem ausgehend ein rohrförmiger Führungsstutzen 3 ausgebildet ist, der eine Führungsbohrung k aufweist, die ebenfalls den Boden 2 durchdringt und im Innenraum 5 des Ventilgehäuses 1 mündet. In den Innenraum 5 des Ventilgehäuses 1 ist ein Schalenkern 7 aus ferromagnetischem Material eingesetzt, der einen geringeren Durchmesser als der Innenraum 5 hat und mit einem Bund 8 an einem Innenansatz 9 des Ventilgehäuses 1 anliegt. Auf der dem Innenansatz 9 abgewandten Seite des Bundes 8 greift ein Distanzring 10 an, an den sich eine Führungsmembran 11 und ein Düsenträger anschließt, wobei eine Bördelkante 13 teilweise die Stirnfläche des Düsenträgers 12 umgreift und auf diesen eine axiale Spannkraft ausübt, die eine Lagefixierung des Schalenkerns Ts des Distanzringes 10, der Führungsmembran 11 und des Düsenträgers 12 gewährleistet. Als Schalenkern T kann z.B. ein handelsüblicher Schalenkern T 26 der Firma Siemens Verwendung finden, der einen ringförmigen Außenkern 15 und einen mit diesem über ein Joch 16 verbundenen ringförmigen Innenkern 17 hat. Eine Magnetwicklung 18 kann mindestens teilweise von einem isolierenden Trägerkörper umschlossen sein, der mit der Magnetwicklung 18 in den zwischen Außenkern 15 und Innenkern 17 gebildeten Ringraum des Schalenkerns 7 eingeschoben und formschlüssig, z.B. durch Hieten 20 oder eine lösbare Schnappverbindung mit dem Joch 16 verbunden ist. Die Stromzuführung zur Magnetwicklung erfolgt vorteilhafterweise über Kontaktstifte 22, von denen nur einer dargestellt ist, die in einem Isolationseinsatz 23, z.B. Glas, eingefaßt sind, wobei der Isolationseinsatz 23 von einem Befestigungsring 2k umgeben sein kann, der in einer Durchführungsbohrung 25 des Ventilgehäus.ebodens 2 dichtend eingesetzt und beispielsweise verlötet ist. Mit den Kontaktstiften 22 können entweder in nicht darge-

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stelltet·, aber bekannter Weise Steckanschlüsse verbunden sein oder elektrische Kabel. Zum Längenausgleich bei Wärmedehnungen ist zwischen Magnetwicklung 18 und den Kontaktstiften 22 jeweils eine Kontaktfahne 26 vorgesehen.

Zwischen der dem Joch 16 abgewandten Stirnfläche 28 des Schalenkerns T und eier Führung smembr an 11 ist ein Flachanker 29 angeordnet. Im mittleren Bereich des Flachankers

29 ist mit dem Flachanker ein bewegliches Ventilteil 30 verbunden, z.B. verlötet oder verschweißt. Das Ventilteil

30 durchdringt eine zentrale Führungsöffnung 31 in der Führungsmembran 11 und arbeitet mit einem festen Ventilsitz 32 zusammen, der in einem Ventilsitzkörper 33 ausgebildet ist. Der Ventilsitzkörper 33 ist in den Düsenträger 12 eingesetzt. Das Ventilteil 30 und der Flachanker 29 werden durch die zentrale Führungsöffnung 31 der Führungsmembran 11 in radialer Richtung einerseits zum Ventilsitz 32 und andererseits zur Stirnfläche 28 des Schalenkerns 7 geführt. Eine starre Verbindung der Führungsmembran 11 besteht weder mit dem Ventilteil 30 noch mit dem Flachanker 29- Der Flachanker 29 kann als Stanz- oder Preßteil ausgebildet sein und beispielsweise einen ringförmigen, der Führungsmembran 11 zugewandten Führungskranz 3^ aufweisen, der zum einen die Steifigkeit des Flachankers 29 verbessert, zum zweiten einen ersten Arbeitsbereich 36 des Flachankers, der der Stirnfläche des Außenkerns 15 zugeordnet ist, von einem zweiten Arbeitsbereich 37, der der Stirnfläche des Innenkerns 17 zugeordnet ist, trennt und drittens eine konzentrische Führungskante 35 bildet, die an der Führungsmembran 11 anliegt, wodurch der Flachanker 29 planparallel zur Stirnfläche 28 des Schalenkerns 7 geführt wird. Die Führungskante 35 ist abgerundet ausgebildet, so daß sie auf der Führungsmembran, verschleißfrei abwälzen kann.

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Zur Verschleißminderung ist ebenfalls die dem Außenkern 15 zugewandte Außenumfangskante 27 abgerundet. Das Ventilteil 30 hat einen mit dem Ventilsitz 32 zusammenwirkenden kugelförmigen Abschnitt 38, beispielsweise als Kugelzone abgeflacht ausgebildet. Die Einspannung der Führungsmembran 11 zwischen dem Distanzring 10 und dem Düsenträger 12 erfolgt in einer Ebene, die bei am Ventilsitz 32 anliegenden Ventilteil 30 durch den Mittelpunkt M bzw. möglichst nahe am Mittelpunkt M des kugelförmigen Abschnittes 38 verläuft. Bei am Ventilsitz 32 anliegenden Ventilteil 30 liegt die Führungsmembran 11 durchgebogen unter Spannung an der Führungskante 35 des Flachankers 29 an. Das Ventilteil 30 wird in Schließrichtung des Ventiles durch eine Druckfeder 39 beaufschlagt, die andererseits in eine Innenbohrung i*0 des Schalenkernes 7 ragt und sich an einem Schieberglied 4i abstützt. Die Kraft der Druckfeder 39 auf den Flachanker 29 und das Ventilteil 30 ist durch axiales Verschieben •des Schiebergliedes \Λ beeinflußbar.

Das Schieberglied U1 ist an seinem dem Flachanker abgewandten Ende in die Führungsbohrung k von Boden 2 und Führungsstutzen 3 eingepreßt und hat im Bereich des Führungsstutzens 3 einen Abschnitt mit Kerben ^3, beispielsweise flache Ringnuten, Gewinde, Rändel oder ähnliches, um eine bessere axiale Fixierung des Schiebergliedes hl zu gewährleisten, indem der Führungsstutzen 3 im Bereich der Kerben ^ 3 nach Innen verpreßt wird, so daß Material des Führungsstutzens 3 in die Kerben k3 des Schiebergliedes h~\ eindringt. Das dem Flachanker 29 abgewandte Ende des Schiebergliedes IM ist so ausgebildet, daß es innerhalb des Führungsstutzens 3 endet und einen Zapfen 1*-1*- mit geringerem Durchmesser hat, als die Führungsbohrung k. An dem Zapfen kk kann zur Verschiebung des Schiebergliedes h"\ ein geeig-

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netes Werkzeug angreifen. Das Schieberglied \Λ hat eine zum Flachanker 29 hin offene Längsbohrung k$ > die andererseits außerhalb des Schalenkerns 7 in Querbohrungen k6 zum Umfang des Schiebergliedes hl im Innenraum 5 des Ventilgehäuses 1 mündet.

Das Ventilteil 30 hat einen mit dem Flachanker 29 verbundenen zylindrischen Abschnitt kQ, an den sich der kugelförmige Abschnitt 38 des Ventilteiles anschließt. Zum Flachanker 29 hin offen ist das Ventilteil 30 mit einer konzentrischen Sacklochbohrung k$ versehen, die möglichst weit in den kugelförmigen Abschnitt 38 führt. Die an dem Schieberglied ^1 einerseits anliegende Druckfeder 39 durchgreift eine Öffnung 50 des Flachankers und stützt sich andererseits in dem Ventilteil 30 am Grund 51 der Sacklochbohrung h-9 ab, wodurch bei nicht erregtem Magnetkreis 7₅ 18, 29 das Ventilteil 30 entgegen der Federkraft der Führungsmembran 11 dichtend am Ventilsitz 32 gehalten wird. Vom Umfang des Ventilteiles 30 verlaufen zur Sacklochbohrung ^4-9 hin Querbohrungen 52.

Stromabwärts des Ventilsitzes 32 ist ein Sammelraum 5^ ausgebildet, dessen Volumen möglichst klein sein soll und der durch den Ventilsitzkörper 33, den kugelförmigen Abschnitt 38 und einen stromabwärts des Ventilsitzkörpers 33 angeordneten Drallkörper 55 begrenzt wird. Eine Bördelung 56 des Düsenträgers 12 umgreift eine dem Ventilsitzkörper 33 abgewandte Fläche des Drallkörpers 55» wodurch der Ventilsitzkörper 33 und der Drallkörper 55 in ihrer Lage fixiert werden. Der Drallkörper 55 hat einen in den Sammelraum 5^ hineinragenden Vorsprung 57» dessen Stirnfläche dem Ventilteil 30 zugewandt abgeflacht ist und von dessen seitlicher, beispielsweise konisch verlaufender Umfangswandung

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58 zum Sammelraum 5h hin offene Drallkanäle 59 abzweigen,
die in bekannter Weise unter einem Winkel zur Ventilachse
geneigt sein können und in eine Drallkammer 60 münden. Die Drallkanäle 59 können dabei beispielsweise tangential in
die Drallkammer βθ münden und dienen zur Zumessung des Kraftstoffes. Der sich an der Wandung der Drallkammer 60 bildende Kraftstoff ilm reißt am scharfen Ende der Drallkammer 60, die in das Saugrohr mündet, ab und tritt so kegelförmig in den Luftstrom des Saugrohres ein, wodurch eine gute Aufbereitung des Kraftstoffes, insbesondere bei niederen Kraftstoff drücken gewährleistet ist.

Das in einem Haltekörper 62 gelagerte Kraftstoffeinspritzventil kann beispielsweise durch eine Pratze oder einen
Deckel 63 in seiner Lage fixiert sein und hat im Ventilgehäuse 1 eine erste Ringnut 6h und in axialer Richtung versetzt und gegenüber der ersten Ringnut 6^ abgedichtet eine zweite Ringnut 65. In dem Haltekörper 62 ist eine Kraftstoff zuflußleitung 66 ausgebildet, die in der ersten Ringnut 6h mündet. Weiterhin ist in dem Haltekörper 62 eine
Kraftstoffrückströmleitung 67 ausgebildet, die mit der
zweiten Ringnut 65 in Verbindung steht. Radiale Zuflußöffnungen 68 in der Wandung des zylindrischen, rohrförmigen
Teiles des Ventilgehäuses 1 verbinden die erste Ringnut 6h mit einem Strömungskanal 69, der zwischen dem Außenkern 15 und der Innenwandung des Ventilgehäuses 1 ausgebildet ist. Der oberhalb des Schalenkerns 7 liegende Teil des Innenraums 5 steht über in dem zylindrischen, rohrförmigen Teil des Ventilgehäuses ausgebildete radial verlaufende Abflußöffnungen 70 mit der zweiten Ringnut 65 in Verbindung und ist durch
einen Dichtkörper 71 von dem Strömungskanal 69 getrennt. Die Führungsmembran 11 besitzt Durchströmöffnungen 73, wie auch im Flachanker 29 Durchströmöffnungen 7^ ausgebildet sein kön-

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nen. Der über die Zuflußöffnungen 68 in den Strömungskanal 69 strömende Kraftstoff kann über Öffnungen 75 im Bund und die Durchströmöffnungen 73 in der Führungsmembran zum Ventilsitz 32 strömen, von wo er bei vom Ventilsitz abgehobenem Ventilteil 30 in den Sammelraum 5k gelangt und dort über die Drallkanäle 59 zugemessen wird. Der nicht zugemessene Teil des Kraftstoffes kann über die Querbohrungen 52 in die Sacklochbohrung U9 des Ventilteiles 30 strömen und von dort über die Innenbohrung 1+0 bzw. die Längsbohrung lj-5 des Schiebergliedes U1 und die Querbohrungen k6 in den Teil des Innenraumes 5 oberhalb des Schalenkernes 7 unter Aufnahme der im Magnetkreis entstehenden Wärme gelangen und von dort über die Abflußöffnungen 70 und die zweite Ringnut 65 in die Kraftstoffrückströmleitung 67 abströmen.

In Figur 2 ist die Führungsmembran 11 in Draufsicht gezeichnet. Die Führungsmembran 11 weist erfindungsgemäß einen ringförmigen Einspannbereich 77 auf, der zwischen den Distanzring 10 und den Düsenträger 12 des Ventiles eingespannt ist. Über radial verlaufende Stege 78, bei der dargestellten Führungsmembran 11 sind vier um 90 gegeneinander versetzte Stege 78 vorgesehen, ist der Einspannbereich 77 mit einem ringförmig ausgebildeten Führungsbereich 79 mit geringerem Durchmesser verbunden, auf dem sich die Führungskante 35 des Flachankers 29 abstützt. Zwischen dem Einspannbereich 77, den Stegen 78 und dem Führungsbereich 79 sind die Durchströmöffnungen 73 ausgespart. Über weitere Stege 80 ist mit dem Führungsbereich 79 ein ringförmiger Zentrierbereich 81 mit geringerem Durchmesser als der des Führungsbereichs verbunden, der die zentrale Führungsöffnung 31 zur Zentrierung des Ventilteiles 30 umschließt. Zwischen dem Führungsbereich 79 j

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den Stegen 8θ und dem Zentrierbereich 81 sind Durchströmöffnungen 82 ausgespart. Bei der dargestellten Führungsmembran 11 sind vier Stege 80 vorgesehen, die um je 90 gegeneinander versetzt sind und um je k5 gegenüber den Stegen 78.

Durch geeignete Ausgestaltung der Breite der Stege 78 ist die Kraft der Führungsmembran auf den Flachanker 2.9 beeinflußbar.

Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

.1J Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere
Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen
von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehäuse, einer
auf einem Kern aus ferromagnetischem Material aufgebrachten Magnetwicklung und einem Anker, der mit einem mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilteil fest
verbunden und durch eine an ihrem Außenumfang gehäusefest eingespannte Führungsmembran geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmembran (11) einen ringförmigen Einspannbereich (7T) sowie einen ringförmigen Führungsbereich (79) mit geringerem Durchmesser hat und Führungsbereich (79) und Einspannbereich (77) durch radiale Stege (78) miteinander verbunden sind und zusammen mit den Stegen (78) Durchströmöffnungen (73) begrenzen, wobei der Führungsbereich (79) der Führungsmembran (11) an einer konzentrischen Führungskante (35) des als Flachanker (29) ausgebildeten Ankers auf der dem Ventilsitz (32) zugewandten Seite des Flachankers (29) unter Federspannung anliegt und den
Flachanker (29) parallel zu Ventilsitz (32) und Kernstirnfläche (28) führt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrische Führungskante (35) des Flachankers (29) abgerundet ausgebildet ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kern (T) zugewandte Außenumfangskante (27) des Flachankers (29) abgerundet ausgebildet ist.

k. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch radiale Stege (80) mit dem Führungsbereich (79) der Führungsmembran (11) ein ringförmiger Zentrierbereich (81) verbunden ist, der mit einer zentralen Führungsöffnung (31) das Ventilteil (30) in radialer Richtung führt und mit dem Führungsbereich (79) und den Stegen (80) zusammen Durchströmöffnungen (82) begrenzt. _v