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Elektromagnetischer Brennstoffinjektor
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Elektromagnetischer Brennstoffinjektor Die Erfindung bezieht sich
auf einen elektromagnetischen Brennstoffinjektor zur Verwendung in einem elektronisch
gesteuerten Einfach- oder Vielfach-Brennstoffeinspritzsystem für Fahrzeuge mit Motoren
mit innerer Verbrennung.
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Es sind Brennstoff injektoren bekannt, die an ihrem vorderen Ende
eine Einspritzdüse tragen, die in einem Ventilgehäuse mit einer axialen Brennstoffleitung
und einem in diese eingesetzten kolbenartigen Ventilkörper angeordnet istw Am rückwärtigen
Ende des Ventilkörpers ist eine Armatur befestigt, und das Ventilgehäuse wird am
vorderen Ende eines elektromagnetischen Gehäuses gehalten, in dem ein ortsfester
Magnetkern mit einer Erregerspule sich befindet. Xn Abhängigkeit von einem der Erregerspule
zugeführten Steuersignal wird der Ventilkörper axial hin und her bewegt zur Abgabe
des unter Druck stehenden Brennstoffes
aus der Einspritzdüse. Die
innere Fläche der Düse dient als Ventilsitz fUr den Ventilkörper und die zylindrische
Innenfläche der Brennstoffleitung dient der gleitenden Aufnahme des -Ventilkörpers.
Zwischen dem Ventilgehäuse und dem elektromagnetischen Gehäuse ist ein Abstandshalter
angeordnet. Das Ventilglied trägt an seinem vorderen Ende ein Fingerelement, das
seinerseits an seinem vorderen Ende einen konischen Kopf besitzt.
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Der Ventilkörper besitzt einen vor der Vorderseite des Abstandshalters
liegenden nach außen vorstehenden Ringflansch, der bei Bewegung des Ventilkörpers
nach rückwärts mit der Vorderfläche des Abstandshalters in Eingriff tritt. Das elektromagnetische
Gehäuse besteht aus ferromagnetischem Material, ebenso auch der ortsfeste Magnetkern,
der eine axiale Durchgangsbohrung für die Brennstoffförderung besitzt. In dem vorderen
Ende der axialen Durchgangsbohrung ist eine Druck feder angeordnet, die auf das
rückwärtige Ende der Armatur einwirkt und den Ventilkörper in Richtung der Schließstellung
beaufschlagt. Die Druckfeder liegt an dem vorderen Ende einer in der Durchgangsbohrung
des Magnetkernes angeordneten Hülse an, und anihrem rückwärtigen Ende ist ein Brennstofffilter
angeordnet.
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Bei diesen bekannten elektromagnetischen Brennstoffinjektoren wird
der Brennstofffluß durch die Ventilöffnung dadurch ermittelt, daß der maximale Hub
des Ventilkörpers auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, worauf der Innendurchmesser
der Brennstoffeinspritzdüse durch Schleifen vergrößert wird zur Einstellung des
eingeschränkten Bereiches zwischen dem Innendurchmesser der
Einspritzdüse
und dem Außendurchmesser des Fingerelementes. Bei dieser Ausfthrungsform muß der
Ventilkörper mit höchster Genauigkeit hergestellt werden. Der Fingeransatz ist sehr
gering in seiner Größe und daher schwierig herzustellen. Außerdem ist eine genaue
axiale Ausrichtung des Fineransatzes, der Einspritzdüse und des Ventilkörpers erforderlich,
durch die die Herstellungskosten des Brennstoffinjektors erheblich belastet werden.
Da das Ventilgehäuse an dem elektromagnetischen Gehäuse durch Bördelung befestigt
wird, nachdem der Brennstofffluß durch die Ventilöffnung eingestellt ist, ergibt
sich vielfach ein unterschiedlicher Ventilfluß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Brennstoffinjektor
so zu verbessern, daß diese vorstehend aufgezählten Schwierigkeiten überflüssig
sind bei einer gleichzeitigen Senkung der Herstellungskosten und bei einer geringeren
erforderlichen Genauigkeit, wobei der Brennstofffluß nach Installierung des Ventilkörpers
in dem Brennstoff injektor festgelegt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst bei einem elektromagnetischen
Brennstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches durch die in seinem
kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte
Weiterbildungen und Abwandlungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch dar.
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Erfindungsgemäß wird eine Fingerelement unabhängig von dem Ventilkörper
hergestellt und von außen her in die Brennstoffeinspritzdüse eingesetzt, so daß
die
Einsetztiefe einstellbar ist. Das Fingerelement besteht aus einem Kopfteil zur Verteilung
des aus der Brennstoffeinspritzdüse injizierten Brennstoffes und aus einem Schaftteil,
der eine Mehrzahl von der Bildung von Brennstoffdurchgängen dienenden Ausschnitten
aus seiner Oberfläche besitzt. Hierdurch kann das Fingerelement auf einfache Weise
hergestellt werden und die axiale Ausrichtung zwischen dem Fingerelement, der Düse
und dem Ventilkörper ist auf einfache Weise erzielbar. Der Brennstofffluß kann gesteuert
werden durch Einstellung der Tiefe des Eingriffes des Fingerelementes in die Brennstoffdüse,
wodurch eine genaue Bestimmung des Brennstoffflußes erzielbar ist.
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Da der Kopfteil des Fingeransatzes eine ausreichende Fläche und einen
divergierenden Winkel unabhängig von der Größe der Düse haben kann, ist eine Verbesserung
der Brennstoffzerstäubung gewährleistet. Da der Winkel der Brennstoffverteilung
belie; g gewählt werden kann, wird die Leistungscharakteristik des Motors und das
Fahrverhalten erheblich verbessert. Da weiter das erfindungsgemäße Fingerelement
nicht abhängig ist von der Querschnittsform des Ventilkörpers, ist es für eine Vielzahl
unterschiedlicher Ventilkörper benutzbar.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung,
die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt.
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Es bedeutet:
Fig. 1 Schnitt durch einen dem Stande
der Technik zugehörigen elektromagnetischen Brennstoffinjektor; Fig. 2 vergrößerte
Teildarstellung gemäß Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt durch die Einspritzelemente einer
ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 perspektivische Darstellung des Fingerelementes
gemäß Fig. 3; Fig. 5 Schnitt gemäß Fig. 3 einer abgewandelten Ausführungsform; Fig.
6 perspektivische Darstellung des Fingerelementes gemäß Fig. 5; Fig. 7 Darstellung
gemäß Fig. 3 mit einem sphärischen Ventilkörper; Fig. 8 Darstellung gemäß Fig. 5
mit einem sphärischen Ventilkörper; Fig. 9 die Funktion der Brennstoffeinspritzung
mit einem üblichen Ventilkörper gemäß Fig. 2; Fig.10 und 11 die Funktion der Brennstoffeinspritzung
mit einem Fingerelement nach der Erfindung.
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Die Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen bekannten elektromagnetischen
Injektor 1.
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Der Injektor 1 besitzt an seinem vorderen Ende eine Brennstoffeinspritzdüse
3. Es ist ein Ventilgehäuse 2 vorgesehen mit einem axial angeordneten als Führungsbohrung
dienenden Brennstoffkanal 4 und einem kolbenartigen, in den Brennstoffkanal 4 eingesetzten
Ventilkörper 5. An dem rückwärtigenEnde des Ventilkörpers 5 ist eine Armatur 6 befestigt.
Das Ventilgehäuse 2 ist in dem vorderen Ende eines elektromagnetischen Gehäuses
7 aufgenommen. Ein ortsfester Magnetkern 8 und eine Erregerspule 9 sind in dem hinteren
Bereich des elektromagnetischen Gehäuses angeordnet. In Abhängigkeit von einem huber
einen Anschluß 10 auf die Erregerspule 9 gegebenen Steuersignal wird der Ventilkörper
5 axial hin und her bewegt zur Abgabe von unter Druck stehendem Brennstoff aus der
Einspritzdüse 3. Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Teildarstellung der Einspritzdüse
3 gemäß Fig. 1. Wie hieraus ersichtlich, dient die i..ncza Oberfläche der Düse 3
als Ventilsitz 3a, der mit einem Ventilglied 5a des Vesltilkörpers 5 in Kontakt
treten kann. Die zylindrische Innenfläche der Brennstoffleitung 4 dient zur Führung
eines gleitenden Teiles des Ventilkörpers 5.
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Der vordere Teil des Ventilgehäuses 2 ist durch eine Abdeckung 7a
geschützt, und ihr rückwärtiger Teil ist an dem vorderen Teil des elektromagnetischen
Gehäuses durch Bbrdelung über eine O-Ringdichtung 11 und einen zwischengefügten
Abstandshalter 12 befestigt. Das Ventilglied 5a besitzt an seinem vorderen Ende
ein Fingerelement 19, das seinerseits an seinem vorderen Ende einen konischen Kopfteil
19a trägt. Am äußeren Umfang des Ventil-
körpers 5 ist ein Flansch
5b angeordnet, der vor der Vorderseite des Abstandshalters 12 liegt, so daß der
Flansch Sb in Kontakt mit der Vorderfläche des Abstandshalters 12 gelangt, wenn
der Ventilkörper 5 sich in seine rückwärtige Position bewegt. Das elektromagnetische
Gehäuse 7 dient als Joch und besteht aus einem ferromagnetischen Material, und die
Erregerspule 9 ist in einem Zwischenraum zwischen dem elektromagnetischen Gehäuse
7 und dem ortfesten Magnetkern 8 über O-Ringdichtungen 13 und 14 angeordnet. Der
ortsfeste Magnetkern besteht ebenfalls aus ferromagnetischem Material und ist mit
einer eine Brennstoffleitung 15 bildenden Durchbohrung versehen. Eine Druckfeder
16 ist in dem vorderen Teil des axialen Durchbohrung eingesetzt und beaufschlagt
das rückwärtige Ende der Armatur 6 und des Ventilkörpers 5 in Richtung der Schließstellung.
Die Druckfeder 16 liegt an dem vorderen Ende einer in der Durchbohrung des ortsfesten
Magnetkernes 8 angeordneten Hülse 17 an. Ein Brennstoffilter 18 ist am rückwärtigen
Ende der Durchbohrung 15 vorgesehen.
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Der Brennstofffluß durch die Ventilöffnung wird dadurch ermittelt,
daß der maximale Hub L des Ventilkörpers 5 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt
wird, worauf der Innendurchmesser der Brennstoffeinspritzdüse 3 durch Schleifen
oder Läppen vergrößert wird zur Einstellung des eingeschränkten Bereiches zwischen
dem Innendurchmesser der Düse 3 und dem Außendurchmesser des Fingerelementes 19.
Hierbei ist eine Fertigung des Ventilkörpers 5 mit hoher Genauigkeit erforderlich.
Insbesondere ist das Fingerelement 19
wegen seiner geringen Abmessungen
schwierig zu fabrizieren, und eine genaue axiale Ausrichtung zwischen dem Fingerelement
19 der Düse 3 und dem Ventilkörper 5 ist unbedingt zu fordern, wodurch sich die
Fertigungskosten des Brennstoffinjektors wesentlich erhöhen. Da außerdem das Ventilgehäuse
2 an dem elektromagnetischen Gehäuse 7 durch Bördelung befestigt ist, nachdem der
Brennstoffluß durch die Ventilöffnung eingestellt ist, ergeben sich vielfach unterschiedliche
Brennstoffflüsse.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen gegenüber der Fig. 2 den erfindungswesentlichen
Teil, wobei ein Fingerelement 21 dargestellt ist, das unabhängig von dem Ventilglied
5a hergestellt ist, und das dazu bestimmt ist, in die Brennstoffeinspritzdüse 20
eingesetzt zu werden. Das Fingerelement 21 besteht aus einem Kopfteil 21a,der einen
konischen Querschnitt besitzt,und aus einem Schaftteil 21b, der im Querschnitt säulenartig
ist. Der Schaftteil 21b ist auf seiner Umfangsfläche mit vier Ausschnitten 22a versehen
zur Bildung von Brennstoffdurchgängen.
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Jeder Ausschnitt 22 ist derart ausgebildet, daß er die Form eines
Dreiecks besitzt, dessen Spitze an dem Rand zwischen dem Kopfteil 21a und dem Schaftteil
21b und dessen Basis an dem freien Ende des Schaftteiles 21b liegt. Das Fingerelement
21 wird in die Brennstoffeinspritzdüse 20 eingesetzt unter Einstellung der Einsatztiefe,
wobei sich vier Brennstoffdurchgänge 22 zwischen jedem Ausschnitt 22a und dem inneren
Umfang der Düse 20 ergeben. Der Querschnittsbereich der Durchgänge 22 ändert sich
mit der Größe der Einstecktiefe des Fingerelementes 21. Beim Einsetzen des Fingerelementes
21
in die Düse 20 wird der Gesamtquerschnitt der Brennstoffdurchgänge 22 allmählich
verringert.
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Der Gesamtdurchtrittsquerschnitt der Brennstoffdurchgänge 22 kann
somit durch unterschiedlich tiefes Einsetzen des Fingerelementes 21 in die Düse
20 bestimmt werden zur Steuerung des Brennstoffflusses.
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Die Fig, 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform, bei der ein Fingerelement
31 aus einem im Querschnitt konischen Kopfteil 31a und einem Schaftteil 31b besteht,
das im Querschnitt säulen- oder stangenförmig ist. Jeder Ausschnitt 32a ist derart
ausgebildet, daß der Schaftteil 31b in seiner Oberfläche rechteckförmig ausgeschnitten
ist parallel zur Achse des Schaftteiles 31b.
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Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 wird
das Fingerelement 31 in die Einspritzdüse 20 eingesetzt, wobei vier Brennstoffdurchgänge
32 zwischen jedem Ausschnitt 32a und der Innenfläche der Düse 20 gebildet werden.
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Der Querschnitt der Brennstoffdurchgänge 32 ist konstant unabhängig
von Veränderungen der Einsatztiefe des Schaftteiles 31b in die Düse 20.
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Da jedoch das Fingerelement 31 in die Düse 20 eingedrückt wird, vergrößert
sich die Länge der BrennsOnfidurchgAnge.32 allmählich, und damit wächst der durch
die Brennstoffdurchgänge 32 ausgeübte Widerstand auf den Brennstoff, wodurch der
Brennstofffluß gesteuert wird.
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Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung der Fig. 3 und 4 bzw. 5
und 6 ergibt, werden nach einer Verbindung des Ventilgehäuses 2 mit dem elektromagnetischen
Gehäuse 7 durch Bördelung
die Fingerelemente 21 und 31 in die Brennstoffeinspritzdüse
20 von außen her eingesetzt, und der Brennstofffluß wird bestimmt durch Einstellung
der Einsatztiefe der Fingerelemente 21, 31 in die Düse 20.
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Wie sich aus den Fig. 10 und 11 ergibt, kann der divergierende Winkel
e des Kopfteiles 21a des Fingerelementes 21 frei geformt werden, und der durch die
Durchgänge 22 injizierte Brennstoff trifft auf den Kopfteil 21a, wodurch die Zerstäubung
des injizierten Brennstoffes erleichtert und der Verteilungswinkel des zerstäWbten
Brennstoffes in Vergleich mit der Darstellung gemäß Fig. 9 vergrößert wird. Da der
Durchmesser und der divergierende Winkel e des Kopfteiles 21a nicht abhängig ist
von dem Durchmesser der Brennstoffeinspritzdüse 20, kann das Ausmaß der Vernebelung
und der Verteilungswinkel des injizierten Brennstoffes beliebig gewählt werden,
und die Leistungscharakteristiken verbessert werden.
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Die beiliegenden Zeichnungen stellen keine Beschränkung der Erfindung
dar, vielmehr sind an sich beliebige Abwandlungen möglich, sofern sie innerhalb
des der Anmeldung zuzubilligenden Schutzumfanges liegen.