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Verfahren zur Linearisierung der Kennlinie eines Ventiles
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und Ventil zur Durchführung des Verfahrens Stand der Technik Die Erfindung
geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Anspruches 1 und einem Ventil
nach der Gattung des Anspruches 4. Bei bekannten elektromagnetisch betätigbaren
Ventilen wird die Durchflußmenge bei konstantem Öffnungsquerschnitt und konstantem
Druckgefälle am Ventilsitz durch die Öffnungsdauer des Ventiles bestimmt. Es besteht
also zwischen der Öffnungsdauer und der durch fließenden Fluidmenge eine Linearität.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei diesen bekannten Ventilen im Bereich kleiner gesteuerter
Fluidmengen die Kennlinie des Ventiles nicht linear wird, und zwar derart, daß die
pro Öffnungsdauer durchfließende Fluidmenge sich vergrößert.
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Der Grund für daese Nichtlinearität der Ventilkennlinie bei kleinen
gesteuerten Durchflußmengen liegt darin, daß beim Öffnen des Ventiles Druckschwingungsüberlagerungen
und Wandreflektionen auftreten, die einen erhöhten mittleren Druckwert zur Folge
haben und keinen aus geprägten Druckeinbruch.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 und das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 4 haben demgegenüber den Vorteil, daß durch Dämpfung der
Druckschwingungsüberlagerungen und Wandreflektionen im Ventil beim Öffnen des Ventiles
ein ausgeprägter Druckeinbruch erfolgt, so daß es zu keinem erhöhten mittleren Druckwert
kommt und die Kennlinie des Ventiles auch bis zu kleinsten gesteuerten Flüssigkeitsmengen
linear verläuft, also eine erhöhte gesteuerte Flüssigkeitsmenge im Bereich kleiner
Durchflußmengen verhindert wird.
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Durch die in den nteransprüchen aufgeführten maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und
des-im Anspruch 4 angegebenen Ventiles möglich. Besonders vorteilhaft ist es, das
Dämpfungselement nahe des Ventilsitzes anzuordnen und als Vollkörper auszubilden.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Beschreibung des Ausführungsbeispieles Das in der Zeichnung beispielsweise
dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1 ist in bekannter Weise elektromagnetisch
betätigbar und dient beispielsweise zur Einspritzung
von Kraftstoff,
insbesondere mit niederem Druck in das Luftansaugrohr von gemischverdichtenden fremdgezündeten
Brennkraftmaschinen. Die elektrische Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventiles
1 kann dabei über Kontaktstifte 3 in bekannter Weise erfolgen.
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Das Kraftstoffeinspritzventil ist in einer Führungsöffnung 4 eines
Haltekörpers 5 gelagert und kann beispielsweise in axialer Richtung durch eine Pratze
oder einen Deckel 7 fixierbar sein, wobei an einer Stirnfläche 8 des Kraftstoffeinspritzventiles,
dem Deckel 7 abgewandt, ein sich andererseits an einem Absatz 9 des Haltekörpers
5 abstützender Dichtring 10 anliegt. Der Haltekörper 5 kann durch die Luftansaugrohrwandung
selbst gebildet werden oder als selbständiges Teil gestaltet sein. Das Kraftstoffeinspritzventil
1 weist eine ringförmige Kraftstoffzuführnut 12 auf, von der aus Kraftstoffzuführöffnungen
13 ins Innere des Kraftstoffeinspritzventiles 1 führen. Axial versetzt zur Kraftstoffzuführnut
i2 und in der Zeichnung darüberliegend dargestellt besitzt das Kraftstoffeinspritzventil
1 ebenfalls eine ringförmig ausgebildete Kraftstoffabführnut 14, von der aus Kraftstoffabführöffnungen
15 ins Innere des Kraftstoffeinspritzventiles 1 führen. In die Kraftstoffzuführnut
12 mündet eine Kraftstoffzuführleitung 17, die in nicht dargestellter Weise mit
einer Kraftstoffversorgungsquelle, beispiglsweise einer Kraftstoffpumpe in Verbindung
steht. Der über die raftstoffzuführleitung 17 in die KraftstoffzUführnut 12 strömende
Kraftstoff gelangt über die Kraft stoffzuführöffnungen 13 in das Innere des Kraftstoffeinspritzventiles
1 und wird entweder in das Luftansaugrohr abgespritzt oder durchströmt zur Wärmeaufnahme
das Kraft stoffeinspritzventil und tritt über die Kraftstoffabführöffnungen 15 in
die raftstoffabführnut 14 aus, die mit einer
im Haltekörper 5 ausgebildeten
Kraftstoffabführleitung 18 in Verbindung steht. Das Kraftstoffeinspritzventil wird
in radialer Richtung in- der Führungsöffnung 4 des Haltekörpers 5 durch elastische
Stützkörper 19, 20, 21 eines Kraftstoffsiebes 23, das sich in axialer Richtung die
Kraftstoffzuführnut 12 und die Kraftstoffabführnut 14 überdeckend erstreckt, radial
geführt. Die Stützkörper 19, 20, 21 sind aus einem elastischen Werkstoff, wie beispielsweise
Gummi oder Kunststoff gefertigt. Insbesondere der mittlere Stützkörper 20 ist ringförmig
so ausgebildet, daß er beispielsweise mit Dichtnasen 24 versehen sich so am Umfang
des Kraftstoffeinspritzventiles 1 zwischen der Kraftstoffzuführnut 1-2 und der Kraftstoffabführnut
14 einerseits und andererseits an der Führungsöffnung 4 abstützt, daß er die Kraftstoffzuführnut
12 und die Kraftstoffzuführleitung 17 gegenüber der KraftstoffabSührnut 14 und der
Kraftstoffabführleitung 18 abdichtet. Der über die Kraftstoffzuführleitung 17 zuströmende
Kraftstoff gelangt zunächst in eine zwischen dem mittleren Stützkörper 20 und dem
unteren Endstützkörper 21 des Kraftstoffsiebes ausgebildete Ringnut 25 und kann
aus dieser Ringnut 25 über den Siebbereich 26 in die Kraftstoffzuführnut 12 strömen.
Aus der Kraftstoffabführnut 14 kann der Kraftstoff über den Siebbereich 27 in eine
zwischen dem oberen Endstützkörper 19 und dem mittleren Stützkörper 20 des Kraftstoffsiebes
23 ausgebildete Ringnut 28 strömen, die mit der Kraftstoffabführleitung 18 in Verbindung
steht-. Durch die Siebbereiche 26, 27 werden die im Kraftstoff enthaltenen Verschmutzungsteilchen
ausgefiltert.
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Insbesondere durch die elastische Ausgestaltung des mittleren Stützkörpers
20 ist eine einfachere Bearbeitung ulld sind gröl3ere Toleranzen am Umfang des Kraftstoffeinspritzventiles
1 und des Durchmessers der Fqihrungsöffnung
4 möglich. Der obere
Stützkörper 19 kann auf seiner dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugewandten Seite
mit einer Rastnase 30 versehen sein, die beim Aufschieben des Kraftstoffsiebes 23
auf das Kraftstoffeinspritzventil In eine Rastnut 31 des Kraftstoffeinspritzventiles
einrastet, so daß das Kraftstoffeiflspritzventil 1 gemeinsam mit dem aufgesetzten
Kraftstoffsieb 23 in die Führungsöffnung 4 des Haltekörpers 5 eingesetzt werden
kann. Auf dem oberen Stützkörper 19 kann sich ebenfalls ein Dichtring 33 axial abstützen,
der wischen dem Kraftstoffeinspritzventil 1 und dem Haltekörper 5 angeordnet ist
und der andererseits durch den Deckel 7 fixiert wird.
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Das Kraftstoffeinspritzventil 1 besitzt ein bewegliches Ventilteil
35, das beispielsweise kugelförmig ausgebildet ist und mit einem entsprechend geformten
festen Ventilsitz 36 in einem Düsenkörper 37 zusammenwirkt. Das beweglichte Ventilteil
35 wird bei erregtem Elektromagneten des Kraftstoffeinspritzventiles 1 vom Ventilsitz
abgehoben, so daß Kraftstoff zwischen dem beweglichen Ventilteil 35 und dem Ventilsitz
36 vorbeiströmen kann und in einen Sammelraum 38 mit möglichst geringem Volumen
gelangt.
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Vom Sammelraum 38 führen Drallkanäle 39 zu einer Aufbereitungsbohrung
40 im Düsenkörper 37. Die Drallkanäle 39 verlaufen in axialer Richtung gegenüber
der vinspritzventilachse geneigt und münden in die Aufbereitungsbohrung 140, über
deren Wandung sich der Kraftstoff filmförmig yerteilt und zum scharfkantig ausgebildeten
offenen Ende 47 des Düsenkörpers 37 fließt, von dem der Kraftstoffilm abreißt und
in den Luitansaugatrom eintritt, wobei eine gleichmäßige Durchmischtng von Luft
und Kraftstoff erfolgt, die für einen geringen
Kraftstoffverbrauch
und geringe Anteile giftiger Abgasbestandteile Voraussetzung ist.
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Mit dem Ventilgehäuse 50 ist ein Düsenträger 51 beispielsweise durch
eine Bördelung verbunden, der eine Aufnahmebohrung 52 aufweist, in die der Düsenkörper
37 eingesetzt und beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen befestigt ist.
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Die Drallkanäle 39 dienen gleichzeitig als Zumeßkanäle.
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Bei gleichbleibendem Kraftstoffdruck stromaufwärts des Ventilsitzes
36 ergibt sich somit eine lineare Ventilkennlinie, d.h. zwischen der Öffnungsdauer
des Ventiles und der eingespritzten Kraftstoffmenge besteht ein lineares Verhältnis.
Es hat sich nun gezeigt, daß im Bereich kleiner zugemessener Kraftstoffmengen unterhalb
einer Öffnungsdauer von ca. 1,4 ms diese Linearität nicht mehr besteht, sondern
eine größere Kraftstoffmenge zugemessen wird, als erwünscht ist, was zu einem unerwünscht
fetterem Kraft stoff-Luft-Gemisch führt. Dieser Vorgang dürfte in erster Linie darauf
beruhen, daß sich beim Öffnen des Ventiles aufgrund von Druckschwingungsnùberlagerungen
und Wandreflektionen ein nic-htausgeprägter Druckeinbruch ergibt mit der Folge eines
höheren mittleren Druckwertes. Hierdurch ergibt sich eine höhere zugemessene Kraftstoffmenge
be-i gleichbleibender Öffnungsdauer des Ventiles, also eine Krümmung der Ventilkennlinie
in Richtung einer größeren zugemessenen Kraftstoffmenge.
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Erfindungsgemäß ist deshalb innerhalb des Ventilgehäuses 50, beispielsweise
an dem Düsenträger 51, ein elastisches Dämpfungselement 54 so in axialer Richtung
befestigt, beispielsweise durch Kleben, daß es mit dem Kraftstoff stromaufwärts
des Ventilsitzes 36 In Berührung steht.
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Das Dämpfungselement 54 ist dabei vorteilhafterweise nahe des Ventilsitzes
36 anzuordnen und besteht aus einem gummielastischen Material wie Gummi, Kunststoff
oder ähnlichem und kann ringförmig ausgebildet sein, vorzugsweise als Vollkörper,
also nicht hohl. Durch das Dämpfungselement werden Druckschwingungsüberlagerungen
und Wandreflektionen beim Öffnen des Ventiles weitestgehend vermieden bzw. gedämpft,
so daß sich ein ausgeprägter Druckeinbruch ergibt, wodurch die Kennlinie des Ventiles
auch bei kleineren zugemessenen Kraftstoffmengen begradigt, also linearisiert wird.
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Eine zusätzliche Dämpfung kann beispielsweise auch durch außen am
Ventilgehäuse 50 angreifende Dämpfun&selemente erzielt werden, wie beispielsweise
durch den Dichtring 33.
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