DE3535124A1 - Elektromagnetisch betaetigbares kraftstoffeinspritzventil - Google Patents
Elektromagnetisch betaetigbares kraftstoffeinspritzventilInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch be
tätigbaren Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein Kraftstoffein
spritzventil bekannt, bei welchem der zum Ventilsitz
strömende Kraftstoff zunächst die Magnetspule umströmt,
einerseits um diese zu kühlen und andererseits um bei
einer solchen Durchströmung des Kraftstoffeinspritzven
tils eventuell auftretende Dampfblasen in eine Rück
strömleitung mitzuführen.
Beim Heißstart der Verbrennungskraftmaschine kann es
jedoch zu Schwierigkeiten in der Gemischanpassung kommen,
da in den ersten Sekunden nach dem Start auch mit Kraft
stoffdampfblasen durchsetzter Kraftstoff zum Ventil
sitz gelangt. Dieser Kraftstoff kann durch seine aus
geprägte Zündunwilligkeit die Betriebsbereitschaft
einer Brennkraftmaschine stark beeinträchtigen.
Das erfindungsgemäße Magneteinspritzventil mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, auch in den ersten, entscheidenden Sekunden
nach dem Heißstart einen weitgehend dampfblasenfreien,
zündfähigen Kraftstoff in den Ansaugtrackt einer Brenn
kraftmaschine einzuspritzen. Erreicht wird dies durch
eine große, wärmeaufnehmende Oberfläche des vom Kraft
stoff durchspülten Innenraums des Magneteinspritzven
tiles. Durch zweimalige Umlenkung des Kraftstoffflusses
zwischen Anschlußstutzen und Ventilsitz wird außerdem
die Menge des jederzeit im Ventil gespeicherten Dick
saftes (gemeint ist damit das Benzin ohne die leicht
flüchtigen Bestandteile) erhöht und auf diese Weise
die Verfügbarkeit dieses wichtigen Treibstoffes für die
ersten Sekunden nach dem Heißstart sichergestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Magneteinspritz
ventil zur Einspritzung von Kraftstoff, vorzugsweise in
den Ansaugtrakt einer gemischverdichtenden Brennkraft
maschine, ist mit 1 ein in erster Näherung topfförmiges
Ventilgehäuse bezeichnet, in dem auf einem Spulenträger
2 eine Magnetspule 3 angeordnet ist. Zur Stromzuführung
besitzt die Magnetspule 3 eine Kontaktfahne 4, wel
che aus Magnetspule 3 und Spulenträger 2 herausführt.
Der Spulenträger 2 der Magnetspule 3 sitzt in einem
Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1 auf einem Kern 7,
der teilweise in den Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1
ragt und mit einem Flansch 8 den Innenraum 6 abschließt.
Der Flansch 8 sitzt einerseits auf einem Absatz 9 des
Ventilgehäuses 1 auf und wird andererseits durch eine
Bördelung 10 des Ventilgehäuses 1 teilweise umfaßt und
durch diese Bördelung 10 gegen den Absatz 9 gepreßt.
Der Kern 7 setzt sich auf der der Magnetspule 3 abge
wandten Seite des Flansches 8 in einem Anschlußstutzen
11 fort. Dem Flansch 8 des Kerns 7 abgewandt wird der
Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1 durch einen Magnetfluß
leitabsatz 25 des Ventilgehäuses 1 begrenzt, der sich
radial nach innen erstreckt und fluchtend zum Kern 7
eine Durchgangsbohrung 26 aufweist. Der Spulenträger 2
sitzt auf dem Magnetflußleitabsatz 25 auf. Auf den Kern
7 ausgerichtet ragt mit geringem Spiel ein ringförmig
ausgebildeter Anker 27 in die Durchgangsbohrung 26 des
Magnetflußleitabsatzes. Der Anker 27 weist eine auf
den Kern 7 ausgerichtete erste Sackbohrung 23 sowie
eine koaxial zur ersten Sackbohrung 23 und zur Ventil
achse ausgerichtete, dem Kern 7 abgewandte zweite Sack
bohrung 24 auf. Die erste und zweite Sackbohrung 23, 24
werden durch eine koaxiale Verbindungsbohrung 29 klei
neren Durchmessers als der Durchmesser von erster und
zweiten Sackbohrung 23, 24 miteinander verbunden. Die
zweite Sackbohrung 24 des Ankers 27 nimmt den Kopf 30
einer Düsennadel 31 kraft- oder formschlüssig auf. Die
Düsennadel 31 erstreckt sich dem Anker 27 abgewandt in
eine Führungsbohrung 33 eines Düsenkörpers 34, der teil
weise in eine Haltebohrung 35 des Ventilgehäuses 1 ein
gesetzt ist und durch eine am Ventilgehäuse 1 ausgebildete
Bördelung 36 gegen eine Anschlagplatte 37 gepreßt wird,
die an einer durch den Magnetflußleitabsatz 25 gebildeten
Innenschulter 38 des Ventilgehäuses 1 anliegt. Die Düsen
nadel 31 durchdringt mit einem Einschnürungsabschnitt 40
eine Durchgangsöffnung 41 in der Anschlagplatte 37 und
ragt mit einem Nadelzapfen 42 aus einer Einspritzöffnung
43 des Düsenkörpers 34 heraus. Zwischen der Führungs
bohrung 33 des Düsenkörpers 34 und der Einspritzöffnung
43 ist eine kegelige Ventilsitzfläche 44 ausgebildet,
die mit einem kegeligen Dichtabschnitt 45 an der Düsen
nadel 31 zusammenwirkt. Zwischen der Durchgangsöffnung
41 und dem Umfang der Anschlagplatte 37 ist eine Aus
sparung 46 vorgesehen, deren lichte Weite größer als der
Durchmesser des Einschnürungsabschnittes 40 der Düsen
nadel 31 ist. An den Einschnürungsabschnitt 40 schließt
sich eine Anschlagschulter 48 der Düsennadel 31 an, mit
der die Düsennadel bei im erregten Zustand der Magnet
spule angezogenem Anker 27 an der Anschlagplatte 37 an
liegt, wobei der Dichtabschnitt 45 vom Ventilsitz 44 ab
gehoben hat und Kraftstoff über die Einspritzöffnung 43
abgespritzt werden kann. An die Anschlagschulter 48
schließt sich ein erster Führungsabschnitt 49 der Düsen
nadel 31 an, an den sich ein Zylinderabschnitt 50 und ein
zweiter Führungsabschnitt 51 anschließen. Die Führungs
abschnitte 49 und 51 geben der Düsennadel 31 in der Füh
rungsbohrung 33 Führung und sind beispielsweise als Vier
kante ausgebildet, um eine Umströmung der Düsennadel 31
bis zum Dichtabschnitt 45 zu gewährleisten.
Im Kopf 30 der Düsennadel 31 ist ein Sackloch 55 vorge
sehen, welches sich, koaxial zum Kern 7 ausgerichtet,
zu diesem hin öffnet. Am Boden des Sackloches 55 mün
det eine schräg angebrachte Bypassbohrung 56, welche
sich andererseits zum Kraftstoffraum zwischen dem Kopf
30 und der Anschlagschulter 48 der Düsennadel 31 hin
öffnet und welche eine Rückströmung von Kraftstoff
zur Kraftstoffrückströmleitung und eine Ausspülung
unerwünschter Dampfblasen erlaubt. Der Durchmesser
des Sackloches 55 ist so bemessen, daß sich auf der
zwischen Sackloch 55 und Verbindungsbohrung 29 des
Ankers 27 gebildeten Stirnfläche des Kopfes 30 der
Ventilnadel 31 eine Druckfeder 57 abstützen kann, wel
che sich andererseits an einer Stirnfläche einer im An
schlußstutzen befestigten Buchse 60 abstützt und wel
che bestrebt ist, die Ventilnadel 31 in Richtung auf
die Ventilsitzfläche 44 zu beaufschlagen und damit das
Ventil zu schließen. Die Befestigung der Buchse 60 im
Anschlußstutzen 11 wird z. B. durch ein am Außenrand der
Buchse 60 ausgeprägtes Zahnprofil mit längs verlaufen
den Zähnen bewerkstelligt. Eine Abdichtung zwischen
Buchse 60 und Anschlußstutzen 11 bzw. Kern 7 findet
sich nur an dem dem Anker 27 zugewandten Ende der Buchse
60, ansonsten ist auf der gesamten Länge der Buchse 60
zwischen dieser und dem Anschlußstutzen 11 eine Durch
strömung in einem Ringspalt 62 möglich. In dem Anker 27
abgewandter Richtung endet die Buchse 60 noch innerhalb
des Anschlußstutzens 11, welcher seinerseits durch ein
als Kappe ausgebildetes Sieb 61 an seiner Stirnseite
abgeschlossen wird.
Das Ventilgehäuse 1 im Bereich der Bördelung 10 und
der Anschlußstutzen 11 auf einem Teil seiner Länge
sind durch einen Kunststoffring 65 umgeben. Dieser
weist unter anderem einen Stecker 66 auf, welcher
einen mit der Kontaktfahne 4 verbundenen Steckan
schluß 67 aufnimmt. In dem Anker 27 abgewandter Rich
tung schließt sich an den Kunststoffring 65, eben
falls den Anschlußstutzen 11 umschließend, ein ring
förmiger Kraftstoffleitkörper 70 an. In seinem dem
Kunststoffring 65 zugewandten Bereich dichtet der
Kraftstoffleitkörper 70 gegen den Außenmantel des An
schlußstutzens 11 ab, während in entgegengesetzter
Richtung, von einem im Kraftstoffleitkörper 70 einge
arbeiteten ringförmigen Sammelkanal 71 ausgehend, zwi
schen Kraftstoffleitkörper 70 und Anschlußstutzen 11
ein zylindrischer Spalt 72 verbleibt. Von dem Sammel
kanal 71 führt in dem Anker 27 zugewandter Richtung
mindestens ein erster Verbindungskanal 73 zu eben
falls mindestens einer, achsparallel zum Anschluß
stutzen verlaufenden, der Kraftstoffzufuhr dienenden
Hülse 74. Diese Hülse 74 sitzt einerseits in einer
ersten Aufnahmebohrung 75 des Kraftstoffleitkörpers
70, welche mit dem ersten Verbindungskanal 73 in
Verbindung steht oder mit diesem identisch ist, und
andererseits in einer ähnlichen, zweiten Aufnahmeboh
rung 76 in dem Flansch 8 des Kerns 7. Die zweite Auf
nahmebohrung 76 setzt sich in einem vorzugsweise ko
axial hierzu verlaufenden zweiten Verbindungskanal 77,
auf diese Weise eine Verbindung zum die Magnetspule 3
aufnehmenden Innenraum 6 herstellend, fort. Vorteil
hafterweise ist die Hülse 74 ebenfalls durch den Kunst
stoffring 65 umschlossen. In dem Anker 27 abgewandter
Richtung wird der Ringspalt 72 des Kraftstoffleit
körpers 70 durch einen Kraftstoffilter 80 abgeschlossen.
Dieser Kraftstoffilter 80 sitzt, mit einem Filterhalter
81 einen Bord 82 des Kraftstoffleitkörpers 70 teilweise
umgreifend, mit diesem Filterhalter 81 auf dem Außen
mantel des Anschlußstutzens 11 auf. Die Durchströmung
des Kraftstoffilters 80 erfolgt dabei radial. Im Außen
mantel des Kraftstoffleitkörpers 70 ist eine ringförmige
Nut 83 eingearbeitet, in welche ein erster Dichtring 84
eingelegt ist, welcher dazu dient, den Kraftstoffleit
körper 70 gegen einen diesen teilweise umfassenden An
schlußflansch 85 abzudichten.
Die Versorgung des Magneteinspritzventiles mit Kraft
stoff sowie die Rückführung überschüssigen Kraftstoffes
wird durch ein Versorgungsorgan 90 sichergestellt.
Dieses Versorgungsorgan 90 kann beispielsweise als Me
tallprofil mit einem Zulauftrakt 91 und einem Rück
lauftrakt 92 ausgeführt sein, wobei der Zulauftrakt
91 eine Zulauföffnung 93 und der Rücklauftrakt eine
Rücklauföffnung 94 aufweist. Die Zulauföffnung 93 um
schließt koaxial die Rücklauföffnung 94 in der Weise,
daß die Zulauföffnung 93 dichtend mit dem Anschluß
flansch 85 verbunden ist, während die Rücklauföff
nung 94 den Anschlußstutzen 11 an seinem dem Anker
27 abgewandten Ende radial umfaßt. Zur Abdichtung kann
sich zwischen Rücklauföffnung 94 und Anschlußstutzen
11 ein zweiter Dichtring 95 befinden.
Der in dem Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1 unterge
brachte, die Magnetspule 3 aufnehmende Spulenträger 2
weist einen geringeren Außendurchmesser auf, als der
Durchmesser des Innenraums 6, so daß Magnetspule 3 bzw.
Spulenträger 2 an ihrem Außenmantel von Kraftstoff um
spült werden. Die Zufuhr von Kraftstoff in den Innen
raum 6 des Ventilgehäuses 1 erfolgt dabei in oben be
reits beschriebener Weise über den zweiten Verbin
dungskanal 77 im Flansch 8. In jener Flachseite des
Spulenträgers 2, welche, am Magnetflußleitabsatz 25
anliegend, dem Düsenkörper 34 zugewandt ist, befinden
sich radial verlaufende Kanäle 96, welche sich im Be
reich der Innenbohrung des Spulenträgers 2 als Axial
kanäle 97 auf bestimmter Länge des Spulenträgers 2
fortsetzen. Radial im Spulenträger 2 angebrachte Öff
nungen 98 verbinden diese Axialkanäle 97 mit einem
zwischen Spulenträger 2 und Außenmantel des Kerns 7 ge
bildeten Ringraum 99. Die einzelnen radial verlaufenden
Kanäle 96 sowie die Axialkanäle 97 können untereinander
jeweils über Querkanäle verbunden sein. Der Ringraum 99
wiederum ist mit dem zwischen Anschlußstutzen 11 und
Buchse 60 liegenden Ringspalt 62 durch mindestens eine
Austrittsöffnung 100 verbunden.
Die Durchströmung des Einspritzventils erfolgt nach Durch
fließen des Kraftstoffilters 80 über Ringspalt 72 und
durch die Hülse 74 in den Innenraum 6 und weiter über
die radialen Kanäle 96 sowie die Axialkanäle 97 über
die Öffnungen 98 in den Ringraum 99 und über die Aus
trittsöffnungen 100 in den zwischen Anschlußstutzen
11 und Buchse 60 liegenden Ringspalt 62. Hier fließt
der Kraftstoff in ventilabgewandter Richtung weiter,
wird am Ende der Buchse 60 um deren Stirnfläche herum
geführt und fließt dann durch die Buchse 60 hindurch
zum Anker 27.
Eventuell im Kraftstoff gelöste Dampfblasen und leichter
flüchtige Anteile werden durch die zentrale Bohrung der
Buchse 60 hindurch zum Rücklauftrakt 92 des Versorgungs
organs 90 transportiert.
Durch die zweimalige Umlenkung des Kraftstoffes auf
dem Weg vom Versorgungsorgan 90 zum Düsenkörper 34 unter
gezielter Umströmung der Magnetspule 3 wird eine sehr
gute Kühlung des Ventils bei einer großen wärmeübertra
genden Oberfläche erreicht. Durch das große Volumen des
innerhalb des Ventiles gebundenen, überwiegend dickflüs
sigen Kraftstoffes ist beim Heißstart der Brennkraft
maschine ein großer Vorrat an gut zerstäubbarem Dick
saft vorhanden. Dieser Vorrat bietet eine ausreichende
Reserve für die ersten kritischen Sekunden während der
Heißstartphase.
Claims (11)
1. Magneteinspritzventil, insbesondere zur Einspritzung
von Kraftstoff in den Ansaugtrakt einer gemischverdich
tenden Brennkraftmaschine mit einem Ventilgehäuse, einem
mit einem Anker zusammenwirkenden, aus ferromagnetischem
Material gefertigten, hohlen, kraftstofführenden Kern,
einer auf einem Spulenträger befestigten, wenigstens von
einem Teil des Kerns axial durchdrungenen, in einem kraft
stoffdurchflossenen Innenraum des Ventilgehäuses befindli
chen Magnetspule, einer innerhalb des Kerns gelegenen,
zwischen sich und dem Kern einen Ringspalt bildenden
Buchse, welche an ihrem dem Anker zugewandten Ende dich
tend im Kern sitzt sowie mindestens einer, den Ringspalt
mit dem Innenraum verbindenden Öffnung am ankerseitigen
Ende des Ringspalts, dadurch gekennzeichnet, daß der
Innenraum (6) über mindestens einen, vorzugsweise durch
eine Hülse (74) gebildeten Kanal mit einem Zulauftrakt
(91) eines der Kraftstoffversorgung des Magneteinspritz
ventils dienenden Versorgungsorgans (90) in Verbindung
steht, und daß der Ringspalt (62) und das Innere der
Buchse (60) am anderen, dem Anker (27) abgewandten gemein
samen Ende in einen vom Magneteinspritzventil abführenden
Kraftstoffrücklauf (92) münden, wobei das Innere der
Buchse (60) als Kraftstoffzufluß zum Anker (27) dient.
2. Magneteinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindung zwischen Öffnung (100) und
Innenraum (6) nur unter fast vollständiger Umströmung
der Magnetspule (3) erfolgt.
3. Magneteinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwecks Umströmung der Magnetspule (3)
im Spulenträger (2) Kanäle eingearbeitet sind.
4. Magneteinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß in jener Flachseite des Spulenträgers
(2), welche dem Versorgungsorgan (90) abgewandt ist,
radial verlaufende Kanäle (96) eingearbeitet sind.
5. Magneteinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die radial verlaufenden Kanäle (96)
untereinander durch Querkanäle verbunden sind.
6. Magneteinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß in der am Kern (60) an
liegenden Innenseite des Spulenträgers (2) axial ver
laufende Kanäle (97) eingearbeitet sind.
7. Magneteinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die axial verlaufenden Kanäle (97) unter
einander durch Querkanäle verbunden sind.
8. Magneteinspritzventil nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, in Richtung auf
das Versorgungsorgan (90) gesehen, die Buchse (60) unter
halb des Kernes (7) endet.
9. Magneteinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß an dem der Magnetspule (3) abgewand
ten Ende des Kerns (7) ein Sieb (61) befestigt ist.
10. Magneteinspritzventil nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kern (7) ein
als zylindrischer Körper ausgebildeter Kraftstoffleitkör
per (70) aufsitzt, welcher in seiner der Magnetspule (3)
zugewandten Stirnseite außermittig eine einen Teil der
Hülse (74) aufnehmende Aufnahmebohrung (75) aufweist sowie
einen mit der Aufnahmebohrung (75) verbundenen, in Form
eines Ringes den Kern (7) umgebenden Sammelkanal (71), von
dem aus sich ein zwischen Kraftstoffleitkörper (70) und
Kern (7) gebildeter zylindrischer Spalt (72) in ventilab
gewandter Richtung öffnet.
11. Magneteinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich, an der dem Versorgungsorgan (90)
zugewandten Stirnseite des Kraftstoffleitkörpers (70)
anliegend, ein gleichzeitig den Kern (7) teilweise um
schließender, radial vom Kraftstoff durchströmter Kraft
stoffilter (80) befindet.
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