DE3601663A1

DE3601663A1 - Magnetventil

Info

Publication number: DE3601663A1
Application number: DE19863601663
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiko Abe; Tadashi Higashimatsuyama Saitama Kobayashi; Shinya Nozaki
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1986-07-24
Also published as: GB2171497A; JPH0237339Y2; JPS61123273U; KR920006360Y1; KR860009873U; GB8601088D0

Description

Anwaltsakte: 34 782

Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und betrifft insbesondere ein Magnetventil, daß entsprechend angeordnet ist, das durch das Ventil und den zugeordneten Ventilsitz ein Schalter gebildet ist.

Um ein elektrisches Signal zu erhalten, welches den offenen/ geschlossenen Zustand einer Ventileinheit anzeigt, sind bisher in großem Umfang Ventileinheiten verwendet worden, in welcher ein Ein-Aus-Schalter durch ein Ventil und durch den zugeordneten Ventilsitz gebildet ist. Eine solche Ventileinheit mit einem derartigen Schalter wird beispielsweise benötigt, um eine Ventileinheit-Ansteuerschaltung herzustellen, in welcher der an die Ventileinheit angelegte Ansteuerimpuls entsprechend dem öffnungs/Schließzeitpunkt der Ventileinheit korrigiert wird, um den öffnungs/Schließzeitpunkt der Ventileinheit mit einem Sollzeitpunkt in Übereinstimmung zu bringen. Auch wird ein Kraftstoff-Einspritzventil gefordert, bei welchem ein elektrisches Signal erzeugt werden kann, welches den Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt anzeigt.

Als eine solche Ventileinheit ist beispielsweise in der US-PS 4111178 (welche der DE-OS 2748447 entspricht) ein Kraftstoff-Einspritzventil beschrieben, in welchem ein mechanischer Schalter durch ein Nadelventil und einen Düsenkörper gebildet ist, um ein elektrisches Signal zu erhalten, welches den Zeitpunkt des Beginns einer Kraftstoffeinspritzung und des Endes der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Bewegung des Nadelventils anzeigt. In dem beschriebenen Kraftstoff-Einspritzventil sind ein Düsenkörper und ein Nadelventil, welches glatt und leicht in der

Führungsbohrung des Düsenkörpers gleitet, aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, und die Außenfläche des Nadelventils ist mit einer dünnen keramischen Isolierschicht mit einer Dicke zwischen etwa 0,2um und 0,3um oder mit einer Isolierschicht bedeckt, welche durch Sputtern von Aluminiumoxid ausgebildet ist.

Wenn jedoch die dünne keramische Schicht als die Isolierschicht verwendet wird, ist deren Haltbarkeit unzureichend.

Wenn die durch Sputtern von Aluminiumoxid gebildet Isolierschicht verwendet wird, neigt diese Isolierschicht dazu, sich von der Außenfläche des Nadelventils abzuschälen. In beiden Fällen ist folglich ein dauerhafter und zuverlässiger Einsatz nicht möglich.

Um diese Nachteile der herkömmlichen Einrichtungen zu beseitigen, ist eine verbesserte Ventileinheit vorgeschlagen worden, in welcher ein Isoliermaterial auf einem bestimmten Teil des Ventils durch ein physikalisches Bedampfungsverfahren, wie ein Sputterverfahren, ein Ion-Plating-Verfahren u.a. ausgebildet ist, wodurch sichergestellt ist, daß die Isolierung auf einem Gleitteil des Ventils eine ausreichende mechanische Festigkeit hat.

Aufgrund der Eigenheit des physikalischen Bedampfungsverfahrens ist es jedoch nachteilig, daß es bei diesem Verfahren schwierig ist, eine Bedampfungsschicht an dem Kantenteil des zu beschichtenden Teils vollständig und einwandfrei auszubilden. Wenn daher das Isoliermaterial an der Außenfläche des Ventils durch ein physikalisches Bedampfungsverfahren aufgebracht wird, ist der Kantenteil des Ventils häufig nicht vollständig und einwandfrei isoliert.

Wenn daher der Schalter, welcher durch ein Ventil und den zugeordneten Ventilsitz gebildet ist, in Betrieb ist, kommt es manchmal vor, daß der Kantenteildes Ventils die Innenfläche der Führungsbohrung des Ventilführungsteils berührt, was

dann zur Folge hat, daß der Schalter ein Rauschsignal erzeugt.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Magnetventil mit einem hochzuverlässigen Ein-Aus-Schalter geschaffen werden, um ein Signal zu erhalten, welches den ein-/ausgeschalteten Zustand des Magnetventils anzeigt. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Magnetventil geschaffen werden, mit welchem ein Ein-Aus-Schalter gebildet werden kann, welcher in seinem elektrischen und mechanischen Verhalten hochzuverlässig ist, und welcher kein Rauschsignal erzeugt, selbst wenn die Isolierschicht für den Gleitteil des Ventils durch ein physikalisches Bedampfungsverfahren gebildet ist. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Magnetventil nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Aufgrund der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, kommen infolge eines Teils oder von Teilen mit einem größeren Durchmesser, welcher bzw. welche in einer Führungsbohrung ausgebildet sind, Kantenteile des Gleitteils des Ventilteils nicht in Kontakt mit der Führungsfläche der Führungsbohrung. Selbst wenn die auf dem Gleitteil des Ventilteils ausgebildete Isolierschicht an ihren Kantenteilen nicht vollkommen ist, ist trotzdem verhindert, daß das Ventilteil über den Kantenteilelektrisch mit dem elektrisch leitenden Körper verbunden wird. Folglich wird, wenn eine hochdauerhafte Isolierschicht auf der Fläche des Ventilteils ausgebildet ist, um ein Mgnetventil mit einer Schalterfunktion zu erhalten, kein Rauschsignal während des Betriebs des Schalters erzeugt, so daß ein Magnetventil mit Schalter erhalten werden kann, das in seinem elektrisch und mechanischen Verhalten hochzuverlässig ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Magnetventil gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 . eine stark vergrößerte Schnittansicht eines

Teils des in Fig. 1 wiedergegebenen Magnetventils.

In Fig. 1 ist in einer teilweise im Schnitt wiedergegebenen Ansicht eine Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzpumpe 2 des Verteilertyps dargestellt, bei welchem ein Magnetventil 1 mit einem Ein-Aus-Schalter gemäß der Erfindung als ein Kraftstoffmengen-Einstellteil verwendet wird. Die Kraftstoff-Einspritzpumpe 2 hat eine von einem (nicht dargestellten) Verbrennungsmotor angetriebene Antriebswelle 3, und die Drehbewegung der Antriebswelle 3 bewirkt, daß sich ein Plungerkolben mit einer reziproken Bewegung in einem Plungerkolbengehäuse 4 dreht. Folglich wird Kraftstoff in eine Hochdruckkammer 6 aufgenommen, und der angesaugte Kraftstoff wird in der Hochdruckkammer 6 unter Druck gesetzt. In der Hochdruckkammer 6 unter Druck gesetzer Kraftstoff wird mit Druck über ein (nicht dargestelltes) Druckventil an Zylinder des Verbrennungsmotors abgegeben.

Ein Kraftstoffunterbrechungs-Magnetventil 7 ist vorgesehen, und die Kraftstoffzufuhr zu der Hochdruckkammer 6 hört auf, wenn das Kraftstoffunterbrechungs-Magnetventil geschlossen ist.

Um in der Hochdruckkammer 6 unter Druck,gesetzten Kraftstoff jedem Zylinder des Verbrennungsmotors in einer gewünschten Menge zuzuführen, ist ein Magnetventil 1 zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge vorgesehen, das an einem Gehäuse 8 der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 durch eine entsprechende Einrichtung anzubringen ist. Das Magnetventil 1 weist einen Ventilschaft 11 aus Stahl, welcher ein elektrisch leitendes Material ist, und ein Gehäuse 12 aus Stahl auf.

Das Gehäuse 12 weist ein Ventilführungsteil 14 mit einer Führungsbohrung 13 zum Halten und Führen des Ventil Schafts 11 auf, so daß dieser sich in axialer Richtung bewegen kann. Der Ventilschaft 11 hat einen Teil 11a mit einem größeren Durchmesser, welcher der Führungsbohrung 13 entspricht, und der Teil 11a mit dem größeren Durchmesser ist durch die Führungsbohrung 13 geführt.

Eine Isolierschicht 15 wird auf der Außenfläche 11b des Teils 11a mit größerem Durchmesser dadurch ausgebildet, daß ein passendes Isoliermaterial durch ein physikalisches Bedampfungsverfahren, wie ein Sputterverfahren, ein Ion-Plating-Verfahren u.a. aufgebracht wird. Im Ergebnis ist dann der Isolierzustand zwischen der Außenfläche 11b und der Innenfläche der Führungsbohrung 13 sichergestellt. Der Innendurchmesser der Führungsbohrung 13 ist so gewählt, daß er etwas größer ist als der Außendurchmesser des Teils 11a mit größerem Durchmesser, wobei die Dicke der Isolierschicht 15 berücksichtigt ist. Somit kann die Führungsbohrung 13 den Ventilschaft 11 gleitend in dessen axialer Richtung führen, während ein öldichter Zustand zwischen der Führungsbohrung 13 und dem Teil 11a des Ventils 11 mit dem größeren Durchmesser aufrecht erhalten wird. Ein Ventilkopf 11c ist als Einheit an dem unteren Endteil des Ventilschafts 11 ausgebildet, und die Ventilfläche 11d des Ventilkopfes 11c ist in öldichtem Kontakt mit einem Ventilsitz 16 bringbar, der an der unteren öffnung des Ventilführungsteils 14 ausgebildet ist.

Ein tellerförmiger Anker 17 aus einem magnetischen Material ist an dem Ventilschaft 11 an einer Stelle oberhalb des Ventilteils 14 befestigt, und eine Dehnungs-Schraubenfeder 19 ist zwischen dem Gehäuse 12 und einer Federauflage 18 vorgesehen, welche an dem Anker angeordnet ist, wodurch der Ventilstab 11 nach unten vorgespannt ist.

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Wie in Fig. 2 dargestellt, sind eine ünterlagenscheibe 20 für die Schraubenfeder 19 und eine Plattenelektrode 21 zwischen der Schraubenfeder 19 und dem Gehäuse 16 vorgesehen und durch ein Isolierteil 22 elektrisch gegenüber dem Gehäuse 12 isoliert. Zum Einstellen der Kraft der Schraubenfeder 19 ist eine weitere Unterlagscheibe 23 vorgesehen. Die Unterlagscheibe 20, die Plattenelektrode 21, das Isolierteil 22 und die Einstellunterlagscheibe 23 sind durch einen Schraubbolzen und eine zugeordnete Schraubenmutter fest an dem Gehäuse 12 angebracht. Um zu verhindern, daß das Gehäuse über den Schraubbolzen 24 und die Schraubenmutter 25 elektrisch mit der Unterlagescheibe 20 in Verbindung kommt, ist eine dünne Isolierplatte 26 zwischen dem Schraubbolzen 24 und dem Gehäuse 12 vorgesehen.

Damit das Magnetventil 1 durch Bewegen des Ventilschafts 11 nach oben entgegen der Kraft der Schraubenfeder 12 schließen kann, wobei der Ventilkopf 11c auf dem Ventilsitz 16 sitzt, ist in Gegenüberlage von dem Anker 17 ein Elektromagnet 27 in dem Gehäuse 12 vorgesehen. Der Elektromagnet 27 weist einen Kern 28 und eine auf den Kern 28 gewickelte Erregungsspule 29 auf; der Anker 17 kann an den Elektromagneten 27 durch eine erzeugte elektromotorische Kraft angezogen werden, wenn ein Erregungsstrom durch die Erregungswicklung 29 fließt. In diesem Fall wird dann der Magnetstab 11 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 19 nach oben bewegt und das Magnetventil 11 geschlossen.

Um zu verhindern, daß die Innenfläche der Führungsbohrung 13 des Ventilführungsteils 14 mit der oberen Kante 11e und der unteren Kante 11f des Teils 11a mit dem größeren Durchmesser in Kontakt kommt, wenn der Ventilschaft 11 in seiner axialen Richtung durch die Kraft der Schraubenfeder 11 und der durch den Elektromagneten 27 erzeugten elektromotorischen Kraft bewegt wird, sind Teile 13a und 13b mit größerem Durchmesser vorgesehen, die jeweils einen größeren Innendurchmesser haben als die Führungsbohrung 13. Folglich

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wird während der Bewegung des Ventilschaftes 11 entlang der Führungsbohrung 13 zum Öffnen/Schließen des Magnetventils der Magnetschaft 11 über diese Kanten 11e und 11f nicht elektrisch mit dem Gehäuse 12 verbunden, selbst wenn der Beschichtungszustand des Isoliermaterials unzureichend ist, da die oberen und unteren Kanten 11e und 11 ff den Teilen 13a bzw. 13b mit größerem Durchmesser gegenüberliegen. Somit kann ein Schalter, welcher in seinem elektrischen und mechanischen Verhalten hochzuverlässig ist, durch den Ventilschafti 1 und das Gehäuse 12 oder den zugeordneten Ventilsitz 16 gebildet werden.

Da der Anker 17, die Federauflage 18, die Schraubenfeder 19, die Unterlag scheibe 20 und die Plattenelektrode 21 alle aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sind, ist der Ventilschaft 11 immer über diese Teile elektrisch mit der Plattenelektrode 21 verbunden, welche über einen (nicht dargestellten) Draht mit einer äußeren Schaltung elektrisch verbunden ist.

Eine Einlaßöffnung 30 des Magnetventils 1 steht über einen Durchlaß 2b, welcher in dem Gehäuse 2a der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 festgelegt ist, mit der Hochdruckkammer 6 in Verbindung. Folglich steht die Hochdruckkammer 6 mit einer Kammer 31 in Verbindung, welche mit einem (nicht dargestellten) Kraftstofftank in Verbindung steht, wenn das Magnetventil von seinem geschlossenen in seinen geöffneten Zustand umgeschaltet wird, so daß der Kraftstoffdruck in der Hochdruckkammer 6 zwangsläufig abgesenkt wird.

Daher wird, wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen, wenn das Magnetventil 1 zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Kraftstoff-Einspritzvorgangs von seinem geschlossenen in seinen geöffneten Zustand umgeschaltet wird, das Kraftstoffeinspritzen der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 gestoppt. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzmenge kann durch das Betätigen des Magnetventils 1 gesteuert werden.

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-ΙΟΙ Es ist die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Magnetventils 1 beschrieben worden. Da der Ventilschaft 11 durch die Kraft der Schraubenfeder 19 abwärts bewegt wird, wenn der Elektromagnet 27 entregt ist, wird der Ventilkopf 11c von dem zugeordneten Ventilsitz 16 getrennt gehalten, so daß sich das Magnetventil 1 in seinem geöffneten Zustand befindet. Wenn die Isolierschicht 15 auf der Außenfläche 11b des den größeren Durchmesser aufweisenden Teils 11a des Magnetventils 11 vorgesehen ist, ist in diesem Fall der elektrische Isolierzustand zwischen dem Ventilschaft 11 und dem Ventilführungsteil 14 hergestellt, so daß ein elektrisch nicht leitender Zustand zwischen der Plattenelektrode 21 und dem Gehäuse 12 ausgebildet ist.

Wenn der Elektromagnet 27 erregt wird, wird der Anker 17 an den Elektromagneten 27 angezogen, so daß sich der Ventilschaft 11 nach oben bewegt. Folglich sitzt der Ventilkopf 11c auf dem zugeordneten Ventilsitz 16, wodurch das Magnetventil 1 geschlossen ist. Folglich ist der Ventilschaft elektrisch mit dem Gehäuse 12 verbunden.

Wie oben beschrieben, ist durch den Ventilschaft 11, das Gehäuse 12 und die Isolierschicht 15 ein Schalter gebildet, wobei entsprechend der Ein-Aus-Bedingung des Magnetventils 1 ein Ein-Ausschalten durchgeführt wird. Da in diesem Fall die Teile 13a und 13b mit dem größeren Durchmesser in der Führungsbohrung 14 ausgebildet sind, um zu verhindern, daß die Kantenteile 11e und 11f mit der Innenfläche der Führungsbohrung 13 in Kontakt kommen, wird die Funktion des Schal- ters dadurch nicht beeinträchtigt, selbst wenn die Isolierschicht 15 eine unzureichende Isolierung an den Kantenteilen 11e und 11f schafft. Im Ergebnis hat somit der auf die vorstehend beschriebene Weise ausgebildete Schalter eine hohe Zuverlässigkeit, und es wird kein Rauschsignal erzeugt.

Da die Isolierschicht 15 dadurch gebildet ist, daß ein

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entsprechendes Isoliermaterial auf den gewünschten Oberflächenteil des Ventilschafts 11 durch ein physikalisches Bedampfungsverfahren aufgebracht wird, ist die Dichtigkeit der Isolierschicht 15 hoch, und sie ist fest mit dem Ventilschaft 11 verbunden. Folglich hat die Isolierschicht 15 eine ausgezeichnete Haltbarkeit, so daß das gewünschte Isolierverhalten über lange Dauer erhalten bleibt. Außerdem kann zur Ausbildung der Isolierschicht ein entsprechend geeignetes Isoliermaterial, wie SiO-, Al-O-, u.a. verwendet werden.

In dieser Ausführungsform sind die Teile 13a und 13b mit großem Durchmesser an den oberen und unteren Teilen der Führungsbohrung 13 vorgesehen, wodurch wirksam verhindert ist, daß ein Rauschsignal infolge einem unzureichendem Isolierzustand an den Kantenteilen 11e und 11f des den größeren Durchmesser aufweisenden Teils 11a des Ventilschaftes 11 erzeugt wird. Es reicht für die Länge der Teile 13a und 13b mit dem großen Durchmesser entlang der Axialrichtung aus, wenn sie jeweils annähernd 0,5mm beträgt, da dies die Strecke bzw. der Hub ist, über welchen der Ventilschaft 11 bewegt wird. Folglich besteht keine Gefhar, daß durch das Vorsehen der Teile 13a und 13b mit großem Durchmesser die Halte- und Führungsfunktionen des Ventilschaftes 11 nachteilig beeinflußt werden.

Ende der Beschreibung

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Claims

Patentansprüche

1. Magnetventil mit einem Ventilteil aus einem elektrisch leitendem Material, mit einem elektrisch leitenden Körper mit einer Führungsbohrung zum gleitenden Führen des Ventilteils, mit einem an dem elektrisch leitenden Körper vorgesehenen Ventilsitz und mit einer Isolierschicht, welche auf einer Gleitfläche des Ventilteils durch ein physikalisches Bedampfungsverfahren ausgebildet ist, um so einen Isolierzustand zwischen der Gleitfläehe und einer Führungsfläche der Führungsbohrung herzustellen, wobei der elektrisch leitende Körper mit dem Ventilteil elektrisch verbunden ist, wenn der Ventilkörper auf dem Ventilsitz sitzt,g ekennzeichnet durch zumindest ein in der
Führungsbohrung (13) ausgebildetes Teil (13a, 13b), mit einem

größeren Durchmesser, der einem Kantenteil (11e, 1If) der Gleitfläche des Ventilteils (11) gegenüberliegend angeordnet ist,
wodurch verhindert ist, daß der Kantenteil (11e, 11f) in Kontakt mit der Führungsfläche der Führungsbohrung (13) kommt, während das Ventilteil (11) sich gleitend in der Führungsbohrung (13)
bewegt.

VII/XX/Ktz

* ((589) 98 82 ?2-'4
Telex 524 56C Swan α

'e' (089* 98 30 49
Kau·? i"'otec 6350 Gr π * m

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Hycxj.Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code HYPODEMM 4

Deutsche Bank München 3743440 (BLZ 70070010)

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper ein Ventilführungsteil (14) aufweist, und daß die Führungsbohrung (13) in dem Ventilführungsteil (14) festgelegt ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß das Ventilteil einen Ventilschaft (11) ist, an dessen unteren Ende ein Ventilkopf (11c) ausgebildet ist, und daß die Gleitfläche (15), welche der Führungsbohrung (13) entspricht, an dem Ventilschaft(11) ausgebildet ist.

4. Magnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (15) an der Außenfläehe zumindest eines an dem Ventilschaft 11) ausgebildeten Teils (11a, 11b) mit größerem Durchmesser ausgebildet ist.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Teile (13a, 13b) mit einem größeren Durchmesser in der Führungsbohrung (13) so ausgebildet sind, daß sie oberen und unteren Kantenteilen (11e, 1If) des an dem Ventilschaft( 11) vorgesehenen Teils (11a, 11b) mit größerem Durchmesser gegenüberliegen.

6. Magnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilfläche an dem Ventilkopf (11c) ausgebildet ist, und daß der Ventilsitz (11d) entsprechend der Ventilfläche an dem Ventilführungsteil (14) ausgebildet ist.