DE3445405C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren
Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein der
artiges Ventil bekannt (DE-OS 32 44 290), das zwar mit einer
geringen Masse des Ventilschließgliedes, des Verbindungsteiles und
des Ankers auskommt, bei dem aber die Schnelligkeit des Ventiles
noch durch die Reibung zwischen einer Führungsbohrung und dem Ver
bindungsteil reduziert wird und die Hubbegrenzung durch Anliegen des
Ankers am Kern erfolgt, zwischen welchen zur Vermeidung des
magnetischen Klebens eine amagnetische Scheibe angeordnet sein muß,
wobei zur Verhinderung des Einschlagens die aufeinandertreffenden
Flächen eine hohe Schlagfestigkeit aufweisen müssen.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde,
ein sehr schnelles, kleine Außenmaße aufweisendes, leichtes und auf
einfache Art und Weise montierbares Ventil zu schaffen. Durch die in
den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiter
bildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen
Ventiles möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Das in der Zeichnung dargestellte Kraftstoffeinspritz
ventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer gemisch
verdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine hat
ein Ventilgehäuse 1 aus ferromagnetischem Material, in
dem auf einem Spulenträger 2 eine Magnetspule 3 ange
ordnet ist. Die Magnetspule 3 hat eine nicht gezeigte
Stromzuführung über einen Steckanschluß. Das topfför
mig ausgebildete Ventilgehäuse 1 nimmt die Magnetspule
3 in einen Spulenraum 6 auf und besitzt nach außen ge
richtet einen Steckabsatz 7, auf das ein Mundstück 8
aufgesetzt und mit diesem dicht verbunden ist. Das rohr
förmig ausgebildete Mundstück 8 weist eine Stufenbohrung
10 auf, an deren Absatz 11 ein Anschlag 12 anliegt, der
einen Zylinderabschnitt 13 und einen mit diesem verbun
denen Winkelabschnitt 14 aufweist, der am Absatz 11 an
liegt. Der Winkelabschnitt 14 erstreckt sich radial in
das Innere der Stufenbohrung 10 und weist eine Anschlag
öffnung 15 auf. Dem Winkelabschnitt 14 abgewandt ist am
Zylinderabschnitt 13 anliegend eine Abstandsscheibe 16
angeordnet, woran sich ein Ventilsitzkörper 18 an
schließt, den ein Bördelrand 19 des Mundstückes 8
umgreift und somit diesen mit der Abstandsscheibe 16
und dem Anschlag 12 in axialer Richtung verspannt. Der
Ventilsitzkörper 18 weist eine sacklochförmig ausgebil
dete Aufbereitungsbohrung 20 auf, an deren Lochboden 21
mindestens eine drosselnde und damit der Kraftstoffzu
messung dienende Kraftstofführungsbohrung 22 mündet.
Die Kraftstofführungsbohrung 22 mündet z. B. der
art am Lochboden 21 mit einem radialen Abstand a zur
Zylinderwand 23 der Aufbereitungsbohrung 20, daß kein
tangential gerichtetes Einströmen in die Aufbereitungs
bohrung 20 erfolgt, sondern der Kraftstoffstrahl zu
nächst ohne Wandberührung aus den Kraftstofführungs
bohrungen 22 austritt und danach auf die Zylinderwand
23 der Aufbereitungsbohrung 20 aufprallt, um über diese
filmförmig verteilt zu einem möglichst schneidenförmig
ausgebildeten Ventilsitzkörperende 24 zu strömen. Die
Kraftstofführungsbohrungen 22 verlaufen gegenüber der
Ventillängsachse geneigt und gehen von einem im Ventil
sitzkörper ausgebildeten Kalottenraum 26 aus, stromauf
wärts dessen am Ventilsitzkörper 18 ein gewölbter Ven
tilsitz 27 ausgebildet ist, mit dem ein als Kugel aus
gebildetes Ventilschließglied 28 zusammenwirkt. Zur
Erzielung eines möglichst geringen Totvolumens soll bei
am Ventilsitz 27 anliegendem Ventilschließglied 28 das
Volumen des Kalottenraumes 26 möglichst klein sein.
Auch ist der Durchmesser der Aufbereitungsbohrung
20 ebenfalls sehr klein gehalten und liegt etwa bei 1 mm,
so daß sich an der Zylinderwand 23 der Aufbereitungsboh
rung 20 nur eine kleine von Kraftstoff benetzte Fläche
ergibt und kaum Restkraftstoff an dieser zwischen den
einzelnen Öffnungsstellungen des Ventiles zurückbleibt.
Die die Anschlagöffnung 15 begrenzende Anschlagfläche 29
am Winkelabschnitt 14 umgreift teilweise die dem Ventil
sitz 27 abgewandte Fläche des Ventilschließgliedes bei am
Ventilsitz 27 anliegendem Ventilschließglied 28 mit Abstand
und ist entweder gegenüber der Ventillängsachse geneigt oder
bogenförmig ausgebildet. Durchströmöffnungen 30 erlauben
eine ungehinderte Umströmung des Ventilschließgliedes
28 am Winkelabschnitt 14. Das Ventilschließglied 28 dient
somit nicht nur zur Steuerung des Ventilsitzes 27, sondern
auch durch Anlage an der Anschlagfläche 29 des Winkelab
schnittes 14 zur Hubbegrenzung, wobei das mit einer harten
Oberfläche versehene Ventilschließglied 28 mit der eben
falls hart ausgebildeten Anschlagfläche 29 zusammenarbei
tet, ohne daß an diese Teile in irgend einer Weise An
sprüche bezüglich ihrer magnetischen Eigenschaften ge
stellt werden müssen.
Die statische Kraftstoffdurchflußmenge des Ventiles läßt
sich bei dieser Ausbildung außerhalb des montierten Ven
tiles dadurch einstellen, daß durch die Wahl des Durch
messers der drosselnden Kraftstofführungsbohrungen 22 ein
Druckabfall von etwa 90% erfolgt, während etwa 10% des
Druckabfalls zwischen dem Ventilsitz 27 und dem Ventil
schließglied 28 auftreten, wozu durch geeignete Wahl der
Dicke der Abstandsscheibe 16 der Öffnungshub des Ventil
schließgliedes bis zur Anlage an der Anschlagfläche 29
eingestellt wird. Ist die erforderliche Dicke der Abstands
scheibe 16 ermittelt, so kann diese Abstandsscheibe 16
zwischen den Anschlag 12 und den Ventilsitzkörper 18 ein
gelegt und der gesamte Verband von Anschlag 12, Abstands
scheibe 16 und Ventilsitzkörper 18 in die Stufenbohrung 10
eingeführt und mittels des Bördelrandes 19 fixiert werden.
Eine radiale Führung des Ventilschließgliedes 28 erfolgt
lediglich in ihren Endstellungen bei der Anlage am Ven
tilsitz 27 und an der Anschlagfläche 29, während zwischen
diesen beiden Endstellungen das Ventilschließglied 28
ohne seitliche Führung frei bewegbar ist.
Dem Ventilsitz 27 abgewandt stützt sich an dem Ventil
schließglied 28 ein Federteller 32 ab, an dem eine Druck
feder 33 angreift, die mit ihrem anderen Ende beispiels
weise an der Stirnfläche 34 des Steckabsatzes 7 anliegt.
Der Federteller 32 greift durch die Anschlagöffnung 15
des Winkelabschnittes 14 hindurch an dem Ventilschließ
glied 28 an und kann nur geringe Seitenkräfte von der
Druckfeder 33 auf das Ventilschließglied 28 übertragen.
Der zylindrisch ausgebildete Anker 36 erstreckt sich in
die Stufenbohrung 10 und greift mit einem stabförmigen
Verbindungsteil 37, dessen Querschnitt gegenüber dem Quer
schnitt des Ankers 36 wesentlich verringert ist, in eine
Befestigungsbohrung 38 des Ventilschließgliedes 28 und
ist darin mit dem Ventilschließglied 28 verbunden, bei
spielsweise durch Laserschweißen. In dem Anker 36 ist eine
Sacklochbohrung 39 in axialer Richtung vorgesehen, die
dem Verbindungsteil 37 abgewandt offen ist und an ihrem
dem Verbindungsteil 37 zugewandten Ende Ausflußkanäle 40
zur Stufenbohrung 10 hin aufweist. Der somit rohrförmig
ausgebildete Anker 36, das stabförmige Verbindungsteil
37 und das als Kugel ausgebildete Ventilschließglied 28
weisen zusammen eine sehr geringe zu bewegende Masse auf,
wobei der Durchmesser des Ventilschließgliedes 28
z. B. nicht größer als 3 mm und der Durchmesser des
Ankers 36 noch darunter gewählt wird. Damit ergibt sich
auch eine sehr schlanke Bauweise des Ventiles, insbe
sondere kann der Durchmesser des Mundstückes 8 bei 8 mm
liegen, während die Länge des Mundstückes 8 und des Ver
bindungsteiles 37 in axialer Richtung entsprechend den
erforderlichen Einbauverhältnissen am Saugrohr oder dem
Zylinder der Brennkraftmaschine gewählt wird.
Die radiale Führung des Ankers 36 erfolgt durch eine schmale
Ringscheibe 42, deren Führungsöffnung 43 der Anker 36 mit
geringem Spiel durchgreift und die am Boden 44 des Ventil
gehäuses 1 anliegt und über den Spulenträger 2 axial ver
spannt ist, der durch einen Deckel 45 beauschlagt wird,
welcher an dem Boden 44 abgewandten Ende des Ventilgehäuses
1 angeordnet ist und durch eine Bördelung 46 des Ventilgehäuses
1 in seiner Lage fixiert wird. In dem Deckel 45 ist ein
Kern 47 in axialer Richtung beweglich gelagert, beispiels
weise eingeschraubt, der gleichzeitig als Kraftstoff
stutzen zur Kraftstoffzuführung dient und eine zum Innern
des Ventils hin offene Kraftstoffbohrung 48 aufweist. Die
dynamische Kraftstoffmenge läßt sich durch Verdrehen oder
Verschieben des Kerns 47 und damit durch eine Änderung des
Restluftspaltes zwischen der Kernstirnfläche 49 und der
Ankerstirnfläche 50 einstellen, ohne daß die Kernstirnfläche
49 und die Ankerstirnfläche 50 als Anschlagflächen dienen.
Der magnetische Kreis schließt sich vom Kern 47 über den
Deckel 45, das Ventilgehäuse 1 und die Ringscheibe 42 zum
Anker 36, wobei zwischen der Ringscheibe 42 und dem Anker
36 ein definierter Radialspalt für den magnetischen Kreis
gebildet wird.
Die geringen Berührungsflächen zwischen der Wandung der
Führungsöffnung 43 der Ringscheibe 42 und dem Mantel des
Ankers 36 bewirken nur eine sehr geringe Reibung, so daß
auch unter Berücksichtigung der geringen Masse des Ankers
36, des Verbindungsteiles 37 und des Ventilschließgliedes
28 ein sehr schnell arbeitendes Ventil gebildet wird.
Der Anker 36 und der Kern 47 können aus hochwertigem
weichmagnetischem Material gefertigt werden, denn sie
brauchen nicht zur Übernahme einer Anschlagfunktion mit
harten Oberflächen versehen sein. Das Ventilschließglied
28 besitzt bereits eine harte Oberfläche, so daß ledig
lich zur Anschlagbildung die Anschlagfläche 29 noch eine
ausreichende Härte aufweisen muß. Mittels der Ringscheibe
42 läßt sich eine sehr preiswerte und einfache Führung des
Ankers 36 erzielen.
Claims (5)
1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere
Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen
von Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilgehäuse, einem
Kern, einer Magnetspule und einem zylindrischen Anker,
der mit einem als Kugel ausgebildeten Ventilschließglied,
das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, über ein Verbin
dungsteil mit gegenüber dem Anker verringertem Quer
schnitt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anker (36) durch eine Ringscheibe (42) radial geführt
ist und das Ventilschließglied (28) nur in seiner
Schließstellung durch den Ventilsitz (27) und in seiner
Offenstellung durch einen den Hub begrenzenden Anschlag
(14, 29) radial geführt wird, an dem das Ventilschließglied (28)
mit einem Teil seiner dem Ventilsitz (27) abgewandten
Fläche, auf die auch die Kraft einer das Ventil
schließglied (28) in Richtung zum Ventilsitz (27) be
aufschlagenden Druckfeder (33) wirkt, im erregten Zu
stand des Magneten zum Anliegen kommt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anker (36) rohrförmig ausgebildet und mit dem stab
förmigen Verbindungsteil (37) verbunden ist, an dem an
dererseits das Ventilschließglied (28) befestigt ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckfeder (33) über einen Federteller (32) auf das
Ventilschließglied (28) wirkt.
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hub des Ventilschließgliedes (28) zwischen dem Ven
tilsitz (27) und dem Anschlag (14, 29) durch die Anord
nung einer Abstandsscheibe (16) zwischen dem Anschlag
(14, 29) und einem den Ventilsitz (27) aufweisenden Ven
tilsitzkörper (18) einstellbar ist.
5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Restluftspalt zwischen den Stirnflächen (49, 50) des
Kerns (47) und des Ankers (36) durch axiale Lageänderung
des Kerns (47) gegenüber dem Anker (36) veränderbar ist.
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