DE3705771A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, insbesondere ein 2/2-Wegemagnetventil für Kraftstoffeinspritzpumpen in Brennkraftmaschinen zur direkten Steuerung der Einspritzmenge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzpumpen, die als Pumpendüsen für Dieselmotoren direkt in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut werden und in einem gemeinsamen Gehäuse die zugehörige Einspritzdüse umfassen oder die als Kraftstoffverteilereinspritzpumpen separaten Einspritzdüsen in den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Kraftstoffmenge zumessen, wird die beim Förderhub des Pumpenkolbens aus dem Pumpenarbeitsraum zur Einspritzdüse verdrängte Kraftstoffeinspritzmenge durch die Einschaltdauer eines stromlos offenen elektromagnetisch betätigten Schaltventils bestimmt, das in einem den Pumpenarbeitsraum mit einem Niederdruckraum verbindenden Überströmkanal eingesetzt ist. Bei der exakten Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge spielt die Ventilschaltzeit eine wesentliche Rolle, die ihrerseits von den zu bewegenden Massen des Ventils (Ventilnadel, Magnetanker und Federan­ teile) wesentlich beeinflußt wird.

Um diese bewegten Massen zu reduzieren und damit die Ventilschaltzeit zu verkürzen, hat man bei einem bekannten Überströmventil der eingangs genannten Art (DE-OS 35 23 536) die Ventilnadel von ihrem stellgliedseitigen, also vom Ventilsitz abgekehrten Ende her mit einem Hohlraum versehen und die Hohlraumöffnung durch einen gehärteten Stopfen verschlossen, der den Hubanschlag der Ventilnadel bildet. Die in Ventilöffnungsrichtung wirkende Ventilfeder umgibt die Ventilnadel an deren stellgliedseitigen, mit dem Magnetanker verbundenen Ende und stützt sich einerseits am Magnetanker und andererseits an einem eine Führungshülse für die Ventilnadel bildenden Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses ab. Zur Erzielung der systemnotwendigen Federsteifigkeit und Vorspannkraft bedarf es einer relativ massiven Feder mit dem Nachteil einer entsprechend hohen Masse. Außerdem stellt die ferromagnetische Ventilfeder einen magnetischen Nebenschluß für den inneren Ringluftspalt zwischen Magnetanker und Magnettopf des Elektromagneten dar, was eine Reduzierung der Magnetkraft zur Folge hat, die sich wiederum negativ auf die Ventilschaltzeit auswirkt. Der aufgeschweißte, den Hubanschlag bildende Stopfen stellt eine konstruktiv wenig günstige Lösung dar, die trotz aufwendiger Fugeverfahren aufgrund der Belastung in ihrer Haltbarkeit unzureichend ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß neben der durch die hohle Ausbildung der Ventilnadel erzielten deutlichen Massereduktion auch die Federmasse der Ventilfeder infolge ihrer Integration in die Ventilnadel wesentlich reduziert wird. Der magnetische Nebenschluß ist beseitigt und beeinträchtigt nicht die magnetische Stellkraft. Die in die Ventilnadel integrierte Ventilfeder kann mit hoher Federsteifigkeit ausgeführt werden.

Wird gemäß der Ausführungsform der Erfindung in Anspruch 3 der Innenhohlraum der Ventilnadel als Sackbohrung ausgeführt, so besitzt die Ventilnadel auf ihrem stellgliedseitigen Ende einen mit der Ventilnadel einstückigen Hubanschlag, der den Belastungen standhält.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt eines elektromagnetisch betätigten Schaltventils für eine Kraftstoffeinspritzpumpe.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Fig. 1 im Längsschnitt zu sehende Schaltventil ist bei einer z. B. als Pumpendüse mit integrierter Einspritzdüse ausgeführten Kraftstoffeinspritzpumpe in einem Überströmkanal zwischen dem Pumpenarbeitsraum und einem Niederdruckraum eingesetzt. Im stromlos offenen Zustand verbindet das Schaltventil den Pumpenarbeitsraum mit dem Niederdruckraum und beendet dadurch die Förderung einer Kraftstoffeinspritzmenge zur Einspritzdüse. Im geschalteten Schließzustand sperrt das Schaltventil diese Verbindung, und Kraftstoff gelangt unter hohem Druck von dem Pumpenarbeitsraum in die Einspritzdüse. Eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit Einspritzdüse und der hier beschriebenen Art ist in der DE-OS 35 23 536 ausführlich dargestellt.

Das als 2/2-Wegemagneteventil arbeitende Schaltventil weist ein Ventilgehäuse 10 auf, das mittels einer Überwurfmutter 11 auf das Pumpengehäuse aufgeschraubt wird, wobei es über einen ersten Kanalabschnitt 121 eines Überströmkanals 12 mit dem Pumpenarbeitsraum der Kraftstoffeinspritzpumpe und über einen zweiten Kanalabschnitt 122 des Überströmkanals 12 mit einem Niederdruckraum dauernd verbunden ist. Beide Kanalabschnitte 121,122 sind über eine Durchflußöffnung 13 miteinander verbunden, die von einem Ventilsitz 14 umgeben ist. Mit dem Ventilsitz 14 wirkt eine Ventilnadel 15 zusammen, die von einer Ventilfeder 16 in Öffnungsrichtung belastet ist und von einem als Elektromagneten 17 ausgebildeten Stellgliedes in Schließrichtung verschoben werden kann. In Schließstellung preßt sich die Dichtkante der Ventilnadel 15 auf den Ventilsitz 14 auf und dichtet die Durchflußöffnung 13 ab. Die Ventilnadel 15 weist einen Innenhohlraum 18 auf, der zu dem mit dem Ventilsitz 14 zusammenwirkenden Ende der Ventilnadel 15 hin offen ist und im Innern eine Stützschulter 19 für die als Druckfeder ausgebildete Ventilfeder 16 trägt. Zur Reduzierung der Masse der Ventilnadel 15 ist der Innenhohlraum 18 so groß ausgebildet, wie es aus Festigkeitsgründen noch möglich ist. Zweckmäßigerweise wird dabei der Innenhohlraum 18 als Stufenbohrung mit einem im Bohrungsdurchmesser größeren Bohrungsabschnitt 181 und mit einem im Bohrungsdurchmesser kleineren Bohrungsabschnitt 182 ausgeführt. Die Übergangssschulter vom Bohrungsabschnitt 181 zum Bohrungsabschnitt 182 bildet dann zugleich die Stützschulter 19 für die Ventilfeder 16. Diese stützt sich mit ihrem dem Ventilsitz 14 zugekehrten Ende an einem gehäusefesten Stützglied 20 ab, das in dem zweiten Kanalabschnitt 122 etwa mittig angeordnet und am Ventilgehäuse 10 befestigt ist und bis in den Innenhohlraum 18 der Ventilnadel 15 hineinragt. Dieses Stützglied 20 weist eine Stützschulter 201 zur Abstützung der Ventilfeder 16 und einen Führungszapfen 202 zur Führungs der Ventilfeder 16 auf.

Der an dem vom Ventilsitz 14 abgekehrten Ende der Ventilnadel 15 angeordnete Elektromagnet 17 ist über ein hülsenartiges Gehäuse 21 mit dem Ventilgehäuse 10 verbunden. Er weist eine von einem Magnettopf 22 aufgenommene Spule 23, eine auf der Öffnung des Magnettopfes 22 aufliegende ringförmige Pol­ scheibe 24 und einen mit der Ventilnadel 15 verbundenen Magnetanker 25 auf. Der mit der Ventilnadel 15 gefügte Magnetanker 25 ist ringförmig ausgebildet und trägt einen durch die Polscheibe 24 hindurchragenden einstückigen Ringflansch 251. Im stromlosen Zustand der Spule 23 liegt der Magnetanker 25 bei Anlage der Ventilnadel 15 an einem Hubanschlag 30 mit geringem Abstand von der Polscheibe 24, wodurch ein äußerer Ringspalt 26 zwischen Magnetanker 25 und Polscheibe 24 und ein innerer Ringspalt 27 zwischen Ringflansch 251 des Magnetankers 25 und einem axial sich erstreckenden zylindrischen Stutzen 221 des Magnettopfes 22 entsteht, der von der inneren, von der Spule 23 umschlossenen Zylinderwand des Magnettopfes 22 gebildet ist. Die Wicklungs­ enden der Spule 23 sind mit zwei Anschlußsteckern 28, 29 elektrisch leitend verbunden.

Claims (3)

1. Magnetventil, insbesondere 2/2-Wegemagnetventil für Kraftstoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen zur direkten Steuerung der Einspritzmenge, mit einem eine Durchflußöffnung enthaltenden Ventilgehäuse, mit einem die Durchflußöffnung umgebenden Ventilsitz und mit einer zum Verschließen bzw. Freigeben der Durchflußöffnung mit dem Ventilsitz korrespondierenden, hohlen Ventilnadel, an der die Magnetkraft eines Elektromagneten und die Rückstellkraft einer Ventilfeder einander entgegengerichtet angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenhohlraum (18) der Ventilnadel (15) zumindest zu der dem Ventilsitz (14) zugekehrten Stirnfläche der Ventilnadel (15) hin offen ist und daß die Ventilfeder (16) in dem Innenhohlraum (18) einliegt und sich mit ihrem von dem Ventilsitz (14) abgekehrten Federende an einer Stützschulter (19) im Innenhohlraum (18) und mit ihrem dem Ventilsitz (14) zugekehrten Federende an einem gehäusefesten Stützglied (20) abstützt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäusefeste Stützglied (20) durch die Durchflußöffnung (13) hindurch- und vorzugsweise bis in den Innenhohlraum (18) der Ventilnadel (15) hineinragt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenhohlraum (18) der Ventilnadel (15) als Sackbohrung mit einem im Bohrungsdurchmesser reduzierten, vom Ventilsitz (14) abgekehrten hinteren Bohrungsabschnitt (182) ausgebildet ist und daß die zwischen den Bohrungsabschnitten (181,182) sich ausbildende Übergangsschulter die Stützschulter (19) für das vom Ventilsitz (14) abgekehrte hintere Ende der Ventilfeder (16) bildet.