DE3703615A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein Kraftstoffeinspritz­ ventil bekannt, welches bei nicht erregter Magnetspule mittels eines durch einen Permanentmagneten aufrechterhaltenen Magnetfeldes den Anker in Richtung auf die magnetischen Pole zieht. Dabei läßt es sich nicht verhindern, daß im Kraftstoff gelöste Schmutzpartikel ebenfalls unter den Einfluß des magnetischen Feldes gelangen und sich an den Oberflächen der Pole anlagern. Dies führt zu einer Ver­ änderung der Dicke des Luftspaltes zwischen Anker und Polflächen, außerdem können magnetische Streuflüsse auftreten. Hierdurch kann es zu einer unerwünschten Veränderung des dynamischen Verhaltens des Kraftstoffeinspritzventiles kommen, beispielsweise der Dauer der Übergangszeit zwischen einem Öffnen und einem Schließen des Ventiles.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, auch bei längerem Betrieb ein unverändertes dynamisches Verhalten aufzu­ weisen, da eine Anlagerung von Schmutzpartikeln an den Oberflächen der Pole und damit im Bereich des Luftspaltes verhindert wird. Au­ ßerdem wird verhindert, daß durch die Schmutzpartikel magnetische Brücken und damit Streuflüsse an den Polen entstehen.

Von Vorteil ist außerdem, daß das erfindungsgemäße Kraftstoffein­ spritzventil bereits in den ersten, entscheidenden Sekunden nach ei­ nem Heißstart einen weitgehend dampfblasenfreien und damit zündfähi­ gen Kraftstoff in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine ein­ spritzt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzventiles möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil, Fig. 2 zeigt ei­ nen Schnitt durch die in Fig. 1 mit II-II bezeichnete Ebene in Teildarstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine hat ein Ventilgehäuse 1, dessen abgestufte Gehäusebohrung 2 eine erste Schulter 3 aufweist, an der eine Grundplatte 4 anliegt, in deren mittlere Ausnehmung 5 ein er­ stes Polteil 7 mit einem ersten abgewinkelten Pol 8 und ein zweites Polteil 9 mit einem zweiten abgewinkelten Pol 10 ragen. Die aufein­ ander zugerichteten Pole 8 und 10 bilden zwischen sich einen Pol­ luftspalt 11 und sind teilweise durch einen ersten Permanentmagneten 12 magnetisch überbrückt. Innerhalb der Gehäusebohrung 2 ist auf dem ersten Polteil 7 eine erste Magnetspule 13 und auf dem zweiten Pol­ teil 9 eine zweite Magnetspule 14 angeordnet, die oberhalb der Pole 8, 10 und des ersten Permanentmagneten 12 liegen.

In den den Polen 8, 10 abgewandten Bereichen der Polteile 7, 9 be­ finden sich zwei Magnetleitkörper 20, 21, von denen der erste Mag­ netleitkörper 20 an einer Flachseite des ersten Polteiles 7 anliegt und der zweite Magnetleitkörper 21 an einer Flachseite des zweiten Polteiles 9 anliegt. Die Magnetleitkörper 20, 21 sind zueinander ausgerichtet, zwischen beiden kann ein zweiter Permanentmagnet 23 mit seinen Polflächen anliegen. Der beispielsweise durch den zweiten Permanentmagneten 23 ausgefüllte Abstand zwischen dem ersten Magnet­ leitkörper 20 und dem zweiten Magnetleitkörper 21 ist gering und wirkt deshalb wie ein magnetischer Spalt.

Anschließend an den die Magnetspulen 13, 14 aufnehmenden Bereich weist das Ventilgehäuse 1 ein Mundstück 26 mit geringerem Durchmes­ ser auf, in dem sich die Gehäusebohrung 2 fortsetzt und einen Ven­ tilsitzkörper 27 aufnimmt, der über einen Zwischenring 28 an einer zweiten Schulter 29 der Gehäusebohrung 2 anliegt (Fig. 1). Der Rand des Mundstückes 26 umgreift als Bördelung 30 teilweise den Ven­ tilsitzkörper 27 und preßt diesen in Richtung zur zweiten Schulter 29 an den Zwischenring 28. In axialer Richtung weist der Ventilsitz­ körper 27 eine durchgehende Strömungsbohrung 32 auf, die nach außen in einen am Ventilsitzkörper 27 ausgebildeten festen Ventilsitz 33 mündet. Dem Ventilsitz 33 abgewandt geht die Strömungsbohrung 32 in eine abgeschrägte Anschlagfläche 34 über, deren Durchmesser sich ke­ gelförmig bis zu einer sich anschließenden zylindrischen Führungs­ bohrung 35 erweitert. Die Strömungsbohrung 32 wird mit weitem Spiel von einer Ventilnadel 36 durchragt, an deren einem Ende ein kugel­ förmig ausgebildeter und aus ferromagnetischem Material bestehender Anker 38 fixiert ist, der in der Führungsbohrung 35 mit engem radia­ lem Spiel gleitbar gelagert ist. Dem Anker 38 abgewandt ist an der Ventilnadel 36 ein Schließkopf 39 ausgebildet, der mit dem Ventil­ sitz 33 zusammenwirkt. Der Anker 38 weist den als Kern dienenden Polteilen 7, 9 zugewandt eine Abflachung 40 auf und wird bei nicht erregten Magnetspulen 13, 14 durch das Permanentmagnetfeld minde­ stens des ersten Permanentmagneten 12 in Richtung zu den Polen 8, 10 gezogen, zu denen er jedoch einen Luftspalt 41 bei am Ventilsitz 33 anliegendem Schließkopf 39 aufweist. In dieser Stellung hat der ku­ gelförmige Anker 38 von der schrägen Anschlagfläche 34 abgehoben. Die radiale Führung des kugelförmigen Ankers 38 erfolgt an dessen Umfang nahezu durch Linienberührung in der Führungsbohrung 35. Die Kraftstoffzufuhr zur Strömungsbohrung 32 erfolgt in einer Ringnut 45 zwischen einem Absatz 46 des Ventilsitzkörpers 27 und der Gehäuse­ bohrung 2, von der aus Radialbohrungen 47 zur Strömungsbohrung 32 führen.

Wie bereits dargelegt, wird der Anker 38 bei nicht erregten Magnet­ spulen 13, 14 durch das Permamentmagnetfeld mindestens des ersten Permanentmagneten 12 in Richtung zu den Polen 8, 10 gezogen und hält damit den Schließkopf 39 am Ventilsitz 33. Bei entsprechender Erre­ gung der Magnetspulen 13, 14 fließt dem Permanentmagnetfluß am Anker 38 ein annähernd gleich großer Elektromagnetfluß entgegen, wodurch die an der Ventilnadel in Öffnungsrichtung des Ventiles angreifende Druckkraft des Kraftstoffes ausreicht, den Schließkopf 39 vom Ven­ tilsitz 33 abzuheben, so daß der Anker 38 eine Hubbewegung bis zur Anlage an der Anschlagfläche 34 ausführen kann. Bei vom Ventilsitz 33 nach außen abgehobenem Schließkopf 39 zentriert der zum Ventil­ sitz 33 strömende Kraftstoff zugleich die Ventilnadel 36 in der Strömungsbohrung 32.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, befinden sich in der Grundplatte 4 außer der mittleren Ausnehmung 5 noch zwei weitere Öffnungen, eine Zuströmöffnung 51 sowie eine Abströmöffnung 52. Diese außerhalb der Längsachse des Kraftstoffeinspritzventiles angeordneten, axial ver­ laufenden und in gleichem Abstand von der Ventillängsachse angeord­ neten Öffnungen münden beispielsweise in eine radial die Grundplatte 4 durchlaufende, die mittlere Ausnehmung 5 und damit auch die Pole 8, 10 schneidende Nut 54. Die Nut 54 ist in der an der ersten Schul­ ter 3 anliegenden Flachseite der Grundplatte 4 eingearbeitet und bildet einen Teil einer Spülkammer 55, die einerseits durch die Nut 54 und andererseits durch die erste Schulter 3 der Gehäusebohrung 2 begrenzt ist und in deren ungefährem Zentrum sich der Polluftspalt 11 und der Luftspalt 41 befinden. Die Zuströmöffnung 51 bildet die Mündung einer Zuströmleitung 57, welche sich axial innerhalb des Ventilgehäuses 1 erstreckt, die Abströmöffnung 52 bildet die Mündung einer Abströmleitung 58, welche sich ebenfalls axial innerhalb des Ventilgehäuses 1 erstreckt. Die Zuströmleitung 57 und die Abström­ leitung 58 sind beispielsweise als Bohrungen ausgeführt und befinden sich innerhalb eines Kunststoffmantels 60, welcher ebenfalls die Polteile 7, 9 und die Magnetspulen 13, 14 umschließt.

In der dem Ventilsitz 33 abgewandten Richtung nimmt das Ventilge­ häuse 1 in einer Erweiterung 62 einen Flansch 63 auf. Zwischen dem Flansch 63 und dem Kunststoffmantel 60 verbleibt eine Kammer 64, in welche die Abströmleitung 58 mündet. Im Flansch 63 ist koaxial ein erster Anschlußstutzen 65 befestigt, der sich aus dem Ventilgehäuse 1 heraus erstreckt und der über eine zentrale Bohrung 66 verfügt, welche an ihrem einen Ende mit der Kammer 64 in Verbindung steht und welche an ihrem anderen Ende mit einem Kraftstoffilter 68 versehen ist. Außer vom ersten Anschlußstutzen 65 ist der Flansch 63 auch noch von einer Hülse 70 durchdrungen, welche vorzugsweise in Verlän­ gerung der Zuströmleitung 57 und in Verbindung mit dieser parallel zum ersten Anschlußstutzen 65 verläuft und welche andererseits au­ ßerhalb des Ventilgehäuses 1 in einen innerhalb eines zweiten An­ schlußstutzens 75 ausgebildeten, zylindrischen Sammelkanal 76 mün­ det. Der Sammelkanal 76 bildet dabei den Boden des näherungsweise topfförmigen, sich dem Ventil abgewandt öffnenden zweiten Anschluß­ stutzens 75. Der topfförmige zweite Anschlußstutzen 75 umgibt den ersten Anschlußstutzen 65 auf einem Teil von dessen Länge, wodurch sich zwischen dem ersten Anschlußstutzen 65 und dem zweiten An­ schlußstutzen 75 eine Ringöffnung 78 erstreckt. Die Ringöffnung 78 ist mit einem zweiten Kraftstoffilter 79 versehen, welcher sich ei­ nerseits am ersten Anschlußstutzen 65 und andererseits am zweiten Anschlußstutzen 75 abstützt. Erster Anschlußstutzen 65 und zweiter Anschlußstutzen 75 sind von jeweils einem Dichtring 80, 81 umgeben. Zwischen dem Flansch 63 und dem axial beabstandeten zweiten An­ schlußstutzen 75 befindet sich eine den ersten Anschlußstutzen 65 und die Hülse 70 einschließende Kunststoffumspritzung 83, in welcher auch elektrische Anschlüsse 84 der Magnetspulen 13, 14 verlaufen. Der erste Anschlußstutzen 65 öffnet sich beispielsweise in ein Kraftstoffrücklauforgan 91 der Brennkraftmaschine, der zweite An­ schlußstutzen 75 öffnet sich über die Ringöffnung 78 beispielsweise in ein Kraftstoffversorgungsorgan 92 der Brennkraftmaschine.

Das Kraftstoffeinspritzventil wird in der folgenden Weise durch­ strömt: Über das zweite Kraftstoffilter 79, die Ringöffnung 78 und den Sammelkanal 76 innerhalb des zweiten Anschlußstutzens 75 gelangt der Kraftstoff in die Hülse 70 und von dort über die Zuströmleitung 57 und die Zuströmöffnung 51 in die Spülkammer 55. Ein erster Kraft­ stoffstrom führt von dort über die Ringnut 45, die Radialbohrungen 47 und die Strömungsbohrung 32 zum Ventilsitz 33, während ein zwei­ ter Teil der Kraftstoffströmung entlang der Nut 54 zu den Polen 8, 10 strömt. Dieser zweite Teil des Kraftstoffstromes durchströmt zu einem kleineren Teil den Polluftspalt 11, während der größere Teil den zwischen der Abflachung 40 des Ankers 38 und den Polen 8, 10 be­ findlichen Luftspalt 41 durchströmt. Dabei werden im Bereich des Luftspaltes 41 am Anker 38 oder an den Polen 8, 10 abgelagerte Schmutzpartikel gelöst und mitgeführt. Auch der Polluftspalt 11 wird von Ablagerungen gesäubert.

Die Rückströmung des Kraftstoffes aus der Spülkammer 55 erfolgt über die Abströmöffnung 52, die Abströmleitung 58, die Kammer 64 und die zentrale Bohrung 66 des ersten Anschlußstutzens 65. Über das erste Kraftstoffilter 68 verläßt der Kraftstoff das Einspritzventil und gelangt in das Kraftstoffrücklauforgan 91.

Die Erfindung ist keineswegs auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr läßt sich der beschriebene Gedanke der Durch­ spülung des Luftspaltes 41 auf alle Arten von elektromagnetisch be­ tätigbaren Einspritzventilen anwenden. Insbesondere jedoch auf sol­ che Ventilkonstruktionen, in deren Magnetkreis mindestens ein Per­ manentmagnet geschaltet ist, und die beispielsweise in den Schriften DE-OS 33 28 467, 33 36 011 und 35 20 142 beschrieben sind. Da der­ artige Magnetventile während des Betriebes nahezu ununterbrochen ein Magnetfeld aufrecht erhalten, ist bei ihnen die Tendenz zur Anlage­ rung von Schmutzpartikeln an den Polflächen besonders groß.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzventil, insbesondere zur Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt einer gemischverdichtenden, fremdge­ zündeten Brennkraftmaschine mit einem Ventilgehäuse, mindestens ei­ nem Polteil mit einer Magnetspule, welche bei Erregung in dem Pol­ teil einen magnetischen Fluß erzeugt, einem am Polteil anliegenden Permanentmagneten und mit einem mit einem Ventilschließteil verbun­ denen Anker, zwischen dem und dem Polteil sich ein Luftspalt er­ streckt, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (38) und Luftspalt (41) sich innerhalb einer Spülkammer (55) befinden, in welche eine Zuströmöffnung (51) einer Zuström­ leitung (57) für den Kraftstoff sowie eine Abströmöffnung (52) einer Abströmleitung (58) für den Kraftstoff mit Abstand zueinander in der Weise münden, daß zumindest ein Teil des Kraftstoffes den Luftspalt (41) durchströmt.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest ein Teil der Spülkammer (55) durch eine Nut (54) gebildet wird, welche eine einen Teil des Polteiles (7, 9) aufneh­ mende Grundplatte (4) radial durchläuft und in welche sowohl die Zu­ strömöffnung (51) als auch die Abströmöffnung (52) münden.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß Zuströmleitung (57) und Abströmleitung (58) auf zumindest einem Teil ihrer Länge parallel verlaufen und als Bohrungen ausge­ führt sind.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuströmöffnung (51) und die Abströmöffnung (52) in gleichem Abstand vom Luftspalt (41) münden.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei Polteile (7, 9) vorhanden sind, auf welche jeweils eine Magnetspule (13, 14) aufgesetzt ist, daß die Polteile (7, 9) und Magnetspulen (13, 14) mit einem Kunststoffmantel (60) umgeben sind und daß sich die Zuströmleitung (57) und die Abströmleitung (58) in dem Kunststoffmantel (60) befinden.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß über einen ersten Anschlußstutzen (65) die Abströmleitung (58) mit einem Kraftstoffrücklauforgan (91) und über einen zweiten Anschlußstutzen (75) die Zuströmleitung (57) mit einem Kraftstoffversorgungsorgan (92) verbindbar ist.

7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Anschlußstutzen (65) sich koaxial innerhalb des zweiten Anschlußstutzens (75) befindet.