DE3725729A1 - Elektromagnetischer antrieb fuer eine kraftstoff-dosiereinrichtung - Google Patents
Elektromagnetischer antrieb fuer eine kraftstoff-dosiereinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsdosiersysteme, beispielsweise ein Kraft
stoffdosiersystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere ein Ventil, das
in einem solchen Flüssigkeitsdosiersystem verwendet wird, und ganz besonders
einen elektromagnetischen Motor zum Betreiben eines solchen Ventils.
Die Automobilindustrie hat jahrelang, wenn auch nur aus Gründen von Wettbe
werbsvorteilen, ständig Anstrengungen unternommen, um den Kraftstoffver
brauch von Automobilmotoren zu senken.
Die Behörden haben jedoch den hier
durch erzielten Fortschritt als ungenügend bezeichnet und weiterhin zunehmend
strengere Auflagen bezüglich des Kraftstoffverbrauches wie auch bezüglich
der maximal zulässigen Ausstoßmengen von Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoffen
und Stickoxyden verhängt.
Um diesen strengen Auflagen zu genügen, wurde schon die Verwendung eines Ver
gasers mit einem elektromagnetischen Arbeitszyklusventil vorgeschlagen, wo
bei der Vergaser nach wie vor als Ansaugvorrichtung arbeitet, jedoch der
Kraftstoffdurchsatz in geregelter Weise durch das Arbeitszyklusventil in Ab
hängigkeit von Rückführsignalen verändert wird, die Angaben über den Motor
betrieb und andere Bedingungen enthalten. Ein solcher Vergaser hat sich je
doch als unzulänglich erwiesen, wenn es darum geht, den strengeren Auflagen
zu genügen.
Der Stand der Technik hat ferner eine Kraftstoffdosiereinspritzvorrichtung
vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Düsen, die an den Einlaßventilen der
entsprechenden Zylinder eines Kolbenmotors angeordnet sind, Kraftstoff unter
überatmosphärischem Druck aus einer gemeinsamen Kraftstoffdosierquelle auf
nehmen und diesen Kraftstoff direkt in die entsprechenden Zylinder des Motors
einspritzen. Dabei wird die Einspritzung zeitlich auf den Motorbetrieb abge
stimmt. Diese Kraftstoffeinspritzsysteme sind jedoch nicht nur teuer in der
Herstellung, sondern sind auch sonst nicht vorteilhaft, und zwar im Hin
blick darauf, daß das System einen dosierten Kraftstoffdurchsatz über
einen weiten Durchsatzbereich liefern soll. Diese vorbekannten Einspritz
systeme sind zwar an einem Ende des erforderlichen Bereiches des Durch
satzes sehr genau, jedoch ungenau am anderen Ende dieses Bereiches. Auch
gibt es Einspritzsysteme, die in einem mittleren Teil des erforderlichen
Bereiches genau sind, dafür jedoch an beiden Enden des Bereiches wiederum
ungenau. Der Einsatz von Rückführmitteln zum Abwandeln der Dosiercharakte
ristika solcher Injektionssysteme hat das Problem des ungenauen Dosierens
nicht gelöst, da das Problem mit anderen Faktoren verknüpft ist, beispiels
weise mit der wirksamen Öffnungsgröße der Injektordüse, mit der angemesse
nen Bewegung der zugeordneten Düsennadel oder des Ventilgliedes, mit der
Trägheit des Ventilgliedes sowie mit dem Düsenberstdruck (dem Druck, bei
welchem die Düse öffnet). Je kleiner der Durchsatz, desto stärker wird na
türlich der Einfluß derartiger Faktoren.
Der Stand der Technik hat weiterhin die Anwendung eines Drosselkörpers mit
einem oder mehreren elektromagnetischen Arbeitszyklus-Kraftstoffdosierven
tilen vorgeschlagen, die von dem Körper getragen sind und Kraftstoff kontinu
ierlich in den durch den Drosselkörper strömenden Luftstrom in den Motor-In
duktionskanal einsprühen. Derartige Einrichtungen sind zwar wirksam im Hin
blick auf scharf geregelte dosierte Durchsätze des Kraftstoffes; sie sind
aber immer noch begrenzt bezüglich ihrer Fähigkeit, die strengeren Auflagen
zu erfüllen. Dieses Unvermögen geht zum Teil darauf zurück, daß bei diesen
Systemen der Drosselkörper in Kombination mit einem Motorinduktionskanal ver
wendet wird, durch welchen ein Gemisch aus Luft und versprühtem Kraftstoff
den jeweiligen Zylindern zugeführt wird. Aufgrund konstruktiver Begrenzungen,
Motorcharakteristika, Kostengesichtspunkten und mangelnder Reproduzierbar
keit des Erzeugens identischer Einlaßkanäle werden einige der Motorzylinder
mit Kraftstoff unterversorgt, während andere Motorzylinder mit den erforder
lichen stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnissen versorgt werden. Der
Fettheitsgrad des gesamten Kraftstoffversorgungssystemes muß auf ein solches
Kraftstoff-Luft-Verhältnis angehoben werden, das für das richtige stöchiome
trische Kraftstoff-Luft-Verhältnis bezüglich der sonst unterversorgten Zylin
der Sorge trägt. Indem man dies ausführt, erhalten jedoch andere Zylinder
ein zu fettes Gemisch, was wiederum den Kraftstoffverbrauch sowie die Abgas
emission steigert.
Der Stand der Technik hat ebenfalls die Anwendung eines Drosselkörpers vor
geschlagen, der lediglich dem Regeln des Durchsatzes des Luftstromes zu ei
nem Motoreinlaßkanal dient, in Kombination mit einer Mehrzahl elektromagne
tischer Arbeitszyklus-Kraftstoff-Dosierventile, wobei einige dieser Ventile
ganz nah bei entsprechenden Zylindern angeordnet sind, um hierdurch Kraft
stoff zu dosieren und in das Induktionssystem an entsprechenden Stellen ein
zuspeisen, die wenigstens nahe bei den Einlaßventilen der zugeordneten Zy
linder sitzen. Bei einer solchen Anordnung hat man oft einen gemeinsamen
Kraftstoffkanal (Manifold), der bei überatmosphärischem Druck geregelt wird,
und der undosierten Kraftstoff dem entsprechenden Arbeitszyklusventil zu
führt, wo das Dosieren erfolgt. Diese Systeme sind sehr teuer in der Her
stellung, da sie eine Mehrzahl von Arbeitszyklusventilen (duty-cycle-valves)
und Dosiereinrichtung erfordern. Zum Erzielen optimaler Arbeitsweise müssen
die Ventile im Hinblick auf den Durchsatz als Satz für den Motor aufeinan
der abgestimmt sein. Außerdem ist es bei einer solchen Anordnung ganz allge
mein üblich, beim Ausfallen eines oder mehrerer Ventile sämtliche Ventile
auszutauschen, um wieder einen abgestimmten Satz von Injektoren für den Mo
tor zu erhalten. Falls einer der Injektoren oder der Arbeitszyklusventile
schlecht zu arbeiten beginnt und ein Abgasanalysator sowie eine Rückführsig
naleinrichtung vorgesehen sind, so versucht die zugeordnete elektronische
Kontrolleinheit die Fettheit des Kraftstoff-Luft-Gemisches der verbleibenden
Injektoren entweder anzuheben oder abzusenken, da das Abgasrückführsignal
nicht unterscheiden kann, ob die Veränderung der Abgaszusammensetzung darauf
zurückzuführen ist, ob einer oder mehrere der Injektoren schlecht arbeiten,
oder ob das gesamte System bezüglich des Durchsatzes dosierten Kraftstoffes
verändert werden muß.
Die vorbekannten elektromagnetischen Kraftstoffdosier- und Einspritzvor
richtungen haben sich auch als mangelhaft erwiesen. Um eine optimale Kraft
stoffdosiergenauigkeit zu erzielen, sind kurze und stabile Ventil-Öffnungs-
und Schließzeiten entscheidend. Die Stabilität der Öffnungs- und Schließ
zeiten wird jedoch durch Instabilitäten der mechanischen und hydraulischen
Kräfte auf Anker und/oder Ventil ungünstig beeinflußt. (Anker und Ventil
können ein und dasselbe Bauteil sein).
Die Veränderung derartiger mechanischer Kräfte geht auf Schwankungen des
Reibungskoeffizienten der relativ zueinander bewegten Komponenten sowie auf
instabile Rückholfeder-Belastungen zurück, die ihrerseits durch die Feder
schwingungen erzeugt werden.
Der instabile Teil der hydraulischen Kräfte (des Kraftstoffes bzw. jeglicher
dosierter Flüssigkeiten) tritt lediglich während der ersten paar Mikrometer
des Anker-Ventil-Hubes in der Ventilöffnungsrichtung auf; dies ist eine Art
Losbrechkraft. Die Losbrechkraft wird durch unausgeglichene hydraulische
Kräfte erzeugt, die ihrerseits durch einen Vakuumeffekt an der Berühr- oder
Dichtfläche des Ankerventils auftritt. Der Vakuumeffekt tritt dann auf, wenn
das Ankerventil sich zunächst (in Öffnungsrichtung) von der zugehörenden Ven
tilsitzfläche hinwegbewegt. Dies ist dann der Fall, wenn sich das Anker-Ven
til in seiner geschlossenen Position befindet und wenn sich seine Dicht
fläche unmittelbar an der Ventilsitzfläche befindet und mit dieser in dich
tendem Kontakt steht. Sobald sich das Ankerventil in seine Öffnungsrichtung
bewegt, werden die einander zugeordneten Dichtungs- und Sitzflächen vonein
ander getrennt und bilden einen Strömungsraum oder Strömungsspalt zwischen
sich. Dieser Strömungsspalt wird jedoch schneller gebildet, als der umgeben
de Kraftstoff (oder sonstige zu dosierende Flüssigkeit) ihn ausfüllen können.
Die Verzögerung des Ausfüllens dieses Raumes durch den Kraftstoff erzeugt den
genannten Vakuumeffekt, was der Öffnungsbewegung des Ankerventils einen Wider
stand entgegensetzt. Die Losbrechkraft hängt von dem unausgeglichenen hydrau
lischen Druck ab, der am Ankerventil vorliegt sowie von der Oberflächengüte
der einander zugeordneten Dichtungs- und Sitzflächen, die den Strömungsspalt
definieren. Der unausgeglichene hydraulische Druck ändert sich in Abhängig
keit von hydraulischen Druckquellen in der zu dosierenden Flüssigkeit.
Die Oberflächengüte der einander zugeordneten Dichtungs- und Sitzflächen ändert
sich aufgrund sehr hoher Drücke, denen solche Flächen unterliegen, was dann
auftritt, wenn das Ankerventil bei seiner Bewegung in Schließrichtung auf den
zugeordneten Ventilsitz auftrifft. Je nach geometrischer Gestalt der Dichtungs
und Sitzflächen und damit auch je nach Strömungsspalt erreichen diese Drücke
Werte von mehreren tausend kp/cm2. Während des Betriebes polieren oder glätten
diese hohen Drücke die miteinander zusammenarbeitenden Dichtungs- und Sitz
flächen, was zu einem besseren Oberflächenfinish beider Flächen führt. Diese
verbesserte Oberflächengüte verringert ihrerseits die Lagerfläche und den
Durchflußwiderstand, was zu einer Veränderung der Losbrechkraft während des an
fänglichen Öffnens des Ankerventils führt. Der Öffnungsspalt wird, hauptsächlich
in Abhängigkeit von der Spaltweite, mit Kraftstoff bzw. Flüssigkeit innerhalb
der ersten drei bis zehn Mikrometer des Öffnungshubes des Ankerventils gefüllt.
Die Instabilitäten der mechanischen und hydraulischen Kräfte verändern
die erforderliche magnetische Kraft zu Beginn des Öffnens des Ankerven
tils. Diese Veränderung liegt in einer solcher Größenordnung, daß man
von einer Bandbreite der Unsicherheit sprechen kann, was die Verzögerungs
zeit des magnetischen Systemes bestimmt.
All solche Faktoren der vorbekannten Vorrichtungen tragen zu instabilen
Betriebscharakteristika vorbekannter elektromagnetischer Motoren bei,
insbesondere bei kurzhubigen elektromagnetischen Kraftstoffdosierventi
len des Standes der Technik.
Der Erfindung liegt hauptsächlich die Aufgabe zugrunde, die genannten
Nachteile zu beseitigen.
Die Erfindung geht von einem Kraftstoff-Dosiersystem gemäß dem Gattungs
begriff aus. Sie betrifft somit ein Kraftstoff-Dosiersystem für einen
Vebrennungsmotor mit einer Anzahl von Zylindern, derer jeder ein Einlaß
ventil hat, eine Reihe von Kraftstoffdüsen, ein Kraftstoff-Dosierventil,
dessen Ventilglied zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung
hin- und herzugehen vermag und demgemäß Kraftstoff durch die Düsen ent
weder hindurchströmen zu lassen oder abzusperren, um damit den Durchsatz
zu regeln; ferner weist das System einen elektromagnetischen Motor auf,
durch welchen das Dosierventil geöffnet oder geschlossen wird, eine Kammer,
einen Kanal zum Heranführen von Luft unter überatmosphärischem Druck in
diese Kammer (erste Kammer), eine Anzahl Kraftstoff-Luft-Leitungen, die
mit der Kammer kommunizieren. Die Kraftstoff-Luft-Leitungen nehmen Kraft
stoff, der durch die Düsen dosiert ist, auf, desgleichen die in der
Kammer enthaltene überatmosphärische Luft, und führen einen Strom von
flüssigem Medium, bestehend aus dem genannten dosierten Kraftstoff und
der überatmosphärischen Luft, als Kraftstoff-Luft-Emulsion an entsprechen
de Stellen des Motors. Das Ventil hat einen Anker des elektromagnetischen
Motors, der seinerseits ein stationäres hülsenförmiges Gehäuse aus mag
netischem Material sowie einen Polschuh aufweist, der in Bezug auf das
hülsenförmige Gehäuse stationär und zentral angeordnet ist, ferner eine
elektrische Spule, die bei Beaufschlagung ein Magnetfeld erzeugt. Das
Magnetgehäuse und der Polschuh erzeugen einen magnetischen Kreis um die
elektrische Spule bei deren Beaufschlagung. Der magnetische Fluß tritt
durch einen nicht bewegten Teil und einen bewegten Teil des Magnetmotors
hindurch; der bewegte Teil des Magnetmotores umfaßt den Anker, und der
nicht bewegte Teil des Magnetmotors umfaßt den Polschuh sowie das Magnet
gehäuse. Der Anker liegt dann am Polschuh an, wenn das Ventil geöffnet
ist. Ferner ist ein Spalt zwischen dem nichtmagnetischen Material im ge
nannten nicht bewegten Teil des Magnetmotors vorgesehen, um Verluste an
magnetischem Fluß und damit die Flußabbauzeit in der Magnetschleife zu
verringern.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Elektromagnetmotor vorgesehen,
der ein hülsenförmiges stationäres Magnetgehäuse aus magnetischem Material
umfaßt, einen Polschuh, der in Bezug auf das Gehäuse stationär und zentral
angeordnet ist, eine elektrische Spule, die bei Beaufschlagung ein Magnet
feld erzeugt, einen Anker, der bei Beaufschlagung der Spule mit dem Pol
schuh in Berührung gelangt, wobei das Gehäuse und der Polschuh bei Beauf
schlagung der elektrischen Spule einen Magnetkreis erzeugen, der einen
nicht bewegten und einen bewegten Teil des Magnetmotors umfaßt; der be
wegte Teil des Magnetmotors weist den Anker auf, während der nicht beweg
te Teil des Magnetmotors den Polschuh und das Gehäuse umfaßt; ferner sind
zusätzliche Mittel zum Erzeugen einer magnetischen Unterbrechung im nicht
bewegten Teil des Magnetmotors vorgesehen, um die Leckage des magnetischen
Flusses zu verbessern und damit die Flußabbauzeit im magnetischen Kreis
zu verringern.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im ein
zelnen folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffdosiereinrichtung, die sowohl diagramma
tisch wie körperlich in vereinfachter Weise die einzelnen Kom
ponenten eines Gesamt-Kraftstoff-Zufuhr-Dosiersystems für ei
nen Motor beinhaltet.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Ansicht die Einrichtung gemäß Fig. 1,
wobei Teile herausgebrochen und im Schnitt dargestellt sind.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines der Komponenten von Fig. 2 in
vergrößerter Darstellung.
Fig. 4 ist eine Ansicht gemäß der Schnittlinie 4-4, in Pfeilrichtung
gesehen.
Fig. 5 zeigt einen Axialschnitt gemäß der Schnittlinie 5-5 in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine weitere Komponente von Fig. 2 in vergrößertem Maß
stab in einer Seitenansicht.
Fig. 7 ist eine Ansicht gemäß der Schnittlinie 7-7 in Fig. 6.
Fig. 8 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht gemäß der Schnitt
linie 8-8 in Fig. 7.
Fig. 9 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Gegenstandes von Fig. 8 ge
mäß der Schnittlinie 9-9 in Fig. 8.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Komponente von Fig.
1 in vergrößertem Maßstab.
Fig. 11 ist eine Ansicht gemäß der Schnittlinie 11-11 in Fig. 10.
Fig. 12 ist eine Axialschnittansicht einer weiteren Komponente in Fig. 2
in vergrößertem Maßstab.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie 13-13 in Fig. 12;
Fig. 14 ist eine Ansicht einer Komponente in Fig. 2 in vorwiegend axialem
Querschnitt mit einem Teil in Aufrißansicht, wiederum in vergrößer
tem Maßstab.
Fig. 15 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Gegenstandes von Fig.
2 wie auch eine Ansicht eines Teiles des Gegenstandes von Fig. 1,
Fig. 16 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles des Gegenstandes
von Fig. 2.
Fig. 17 ist eine Axialschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines
elektromagnetischen Flüssigkeits-Dosierventils.
Fig. 18 ist ein Axialschnitt in vereinfachter Form, ein elektromagnetisches
Flüssigkeits-Dosierventil gemäß dem Stande der Technik darstellend.
Fig. 19 ist eine Axialschnittansicht in vereinfachter Form, ein elektro
magnetisches Flüssigkeits-Dosierventil gemäß der Erfindung dar
stellend.
Fig. 20 zeigt den Verlauf der Flußdichte über den entsprechenden Stellen,
und zwar bei der Einrichtung gemäß dem Stande der Technik nach
Fig. 18.
Fig. 21 entspricht der Darstellung von Fig. 20 jedoch auf die in Fig. 19
dargestellte Einrichtung gemäß der Erfindung bezogen.
Fig. 22 ist eine Axialschnittansicht eines weiteren elektromagnetischen
Flüssigkeits-Ventils in vereinfachter Form gemäß der Erfindung.
Fig. 23 ist eine Axialschnittansicht in vereinfachter Form, eine weite
re Ausführungsform eines elektromagnetischen Flüssigkeits-Venti
les gemäß der Erfindung.
Fig. 24 stellt den Verlauf der Magnetkraft über der Zeit dar.
Fig. 25 zeigt die Öffnungs- und Schließzeiten von erfindungsgemäßen elek
tromagnetischen Flüssigkeits-Ventilen über der Zeit, und zwar bei
Anwendung der Erfindung sowie gemäß dem Stande der Technik.
Fig. 26 veranschaulicht die Öffnungs- und Schließzeiten, aufgetragen über
den Rückholfederkräften für drei elektromagnetische Einheiten ge
mäß der Erfindung, jedoch aus unterschiedlichen magnetischen Mate
rialien aufgebaut.
Im folgenden soll zunächst näher auf Fig. 1 eingegangen werden. Das dort dar
gestellte Kraftstoff-Dosiersystem 10 ist einem Verbrennungsmotor 12 zugeord
net. Es umfaßt ein Luftversorgungssystem 14, einen Kraftstoffbehälter 16,
sowie einen Regler 18.
Der Motor hat einen Induktionskanal 20 vom Manifold-Typus, der mit der Um
gebungsluft durch einen Kanal 22 in Verbindung steht. In Kanal 22 befindet
sich eine Drosselklappe 24. Ein hier nicht dargestelltes Luftfilter ist dem
Einlaßende des Induktionskanales 22 zugeordnet. Bei der dargestellten Aus
führungsform hat Motor 12 vier Zylinder; Induktionskanal 20 kommuniziert an
den Stellen 26, 28, 30 und 32 mit entsprechenden Einlässen der einzelnen Zy
linder. Die Einlässe haben bekanntlich Einlaßventile, die im Takt des Motors
arbeiten. Eine Motorabgasleitung 34 kommuniziert mit einem entsprechenden Ab
gas-Auslaß des jeweiligen Zylinders sowie mit einem Auspuff 36, der die Mo
torabgase an die Umgebung abgibt.
Regler 18 hat beispielsweise eine elektronische logische Schaltung dieser
werden als Eingangssignal ein oder mehrere Parameter eingegeben, und sie
gibt entsprechende Signale ab. So kann beispielsweise ein auf die Motortem
peratur ansprechender Transducer 38 über Leiter 40 ein Signal an den Regler
18 abgeben; ein Sensor 42 kann den relativen Sauerstoffgehalt der Motorab
gase im Auspuff 36 erfassen und ein Signal 44 an den Regler 18 liefern; ein
motordrehzahlabhängiger Transducer 46 kann ein entsprechendes Signal über
einen Leiter 48 an den Regler abgeben, während die Motorbelastung beispiels
weise durch die Position der Drosselklappe 24 erfaßt wird; ein Signal hier
von wird über einen Leiter 50 dem Regler 18 eingespeist; Leiter 50 befindet
sich mit dem vom Fahrer betätigten Fußpedal 52 in Wirkverbindung; die Über
tragung kann durch denselben oder einen zugeordneten Leiter 54 geschehen.
Eine Spannungsquelle 56 mit einem Schalter 58 ist durch Leiter 60 und 62 an
den Regler 18 angeschlossen. Die Ausgangsterminalen des Reglers 18 sind
über Leiter 64 und 66 jeweils an Leiter 68 und 70 der Dosiereinrichtung 10
angeschlossen, die ihrerseits elektrisch an gegenüberliegende elektrische
Enden einer zugeordneten elektrischen Feldspule angeschlossen sind.
Kraftstoffbehälter 16 kommuniziert mit einer Kraftstoffpumpe 72, die sich
im Kraftstoffbehälter 16 befinden kann. Die Pumpe fördert den Kraftstoff
unter überatmosphärischem Druck durch eine Leitung 74 zum Einlaß der Dosier
vorrichtung 10. Auslaß- oder Rückführleitung 76 dienen zum Rückführen von
überschüssigem Kraftstoff an eine Stelle stromaufwärts der Pumpe 72, bei
spielsweise zum Kraftstoffbehälter 16.
Die Luftversorgung 14 führt über eine Leitung 78 Luft unter überatmosphäri
schem Druck der Kraftstoff-Dosiervorrichtung 10 zu. Transportleitungen 80,
82, 84 und 86 führen Kraftstoff-Luft-Emulsion von der Dosiervorrichtung an
Abgabestellen im Bereich der betreffenden Zylindereinlässe heran, die sich
in der Nähe der Einspritzbereiche 26, 28, 30 und 32 befinden.
Im folgenden soll näher auf die Fig. 2 bis 14 eingegangen werden. Die Do
siervorrichtung 10 weist ein Gehäuse 88 mit einer zylindrischen Bohrung
90 auf, die wiederum einen verschiebbaren Ring 92 aus Stahl enthält. Ring
92 hat eine erste Ringnut, die teilweise einen O-Ring 94 aufnimmt, der ver
hindert, daß fließfähiges Medium (in diesem Falle Kraftstoff) darüberhinaus
tritt.
Eine Buchse 96 aus magnetischem Material ist von Bohrung 90 eng umschlungen
und liegt axial - in Fig. 2 gesehen - an der oberen Stirnfläche 98 des Rin
ges 92 an. Die Stirnfläche 98 hat eine Ringnut, die einen O-Ring 100 auf
nimmt. Dieser dient dann zum Abdichten und Absperren von Kraftstoff, wenn
das zugeordnete axiale Ende 102 einer zugeordneten Spule 104 an Fläche 98
anliegt. Spule 104 trägt eine Wicklung 106, die, wie zuvor erwähnt, elek
trisch an Leiter 68 und 70 angeschlossen ist (Fig. 1). Die gesamte Bauein
heit, umfassend Ring 92, Buchse 96, Spule 104, Wicklung 106 sowie die Lei
ter 68 und 70, sind in Bohrung 90 durch eine Spannvorrichtung 108 und durch
Schrauben 110 eingespannt. Ein Stößel 112 ist in einer entsprechenden Aus
sparung aufgenommen, die ihrerseits dem Gehäuse 88 angeformt ist sowie ge
gen einen hiermit zusammenarbeitenden Gehäuseteil 114, der einen Verteiler
115 bildet. Ein O-Ring 116 zwischen Gehäuse 88 und einem Flansch 112 dient
zum Absperren von Kraftstoff.
Eine Hülse 118 ist auf dem Schaft von Flansch 112 geführt und relativ zu
diesem verschiebbar. Bei Beaufschlagen der Wicklung 110 bewegt sich Hülse
118 - in Fig. 2 gesehen - nach oben gegen einen Polschuh 117 sowie gegen
den Widerstand einer Feder 119. Hierbei öffnet das zuvor geschlossene, un
tere flanschartige Ende Kanäle, die in Stößel 112 eingeformt sind.
Ein Kraftstoff-Druckregler 120 hat eine erste Kammer 122, die in Gehäuse
88 eingeformt ist, ferner eine zweite Kammer 124, die in einem deckelar
tigen Gehäuseabschnitt 126 gebildet ist, mit einer auf Druck ansprechenden
beweglichen Membran 128, die an ihrem Umfang gehalten ist und die eine den
beiden Kammern 122 und 124 gemeinsame und diese voneinander trennende Wand
bildet. Ein Ventilträger 130 hat einen ringförmigen Teil 132, der an der
Seite der Kammer 122 von Membran 128 anliegt, während ein weiterer Teil 134
des Ventilträgers 130 sich durch die Membran 128 hindurcherstreckt, ferner
durch eine Stützplatte 136, an welcher Teil 134 befestigt ist. Eine Feder
138 greift mit ihrem einen Ende an der Stützplatte 136 an, während ihr an
deres Ende mit einer Feder zusammenwirkt, die ihrerseits durch eine Stell
schraube getragen ist.
Ventilträger 130 ist mit einer Ausnehmung versehen, die eine Ventilkugel
146 aufnimmt, die ihrerseits eine abgeflachte Ventilfläche 148 hat. Kugel
146 ist in der Trägerausnehmung durch einen hervorragenden Teil 150 gehal
ten, der die Kugel 146 teilweise umschließt. Träger 130 hat ferner eine Ge
genbohrung, in die eine Druckfeder 152 eingepaßt ist, um ständig an Kugel
146 anzuliegen und damit zufolge der Reibungskräfte teilweise oder völlig
die Kugel 146 in jener Position zu halten, in welcher das Anliegen an
der Sitzfläche 154 des Ventilsitzelementes 156 am besten gewährleistet
ist. Ventilsitzelement 156 ist in eine Bohrung 158 eingepresst, die
sich in Gehäuse 88 befindet. Eine weitere Bohrung 160 vervollständigt
die leitende Verbindung zwischen Ventilsitzelement 156 sowie den Bohrun
gen 158 und 76.
Der durch Leitung 74 herangeführte Kraftstoff strömt durch den Ringraum
zwischen der inneren zylindrischen Fläche 164 der Hülse 166 der Spule
104 und die Außenflächen 161 und 162 des Polschuhs 117 sowie des Elemen
tes 118 hindurch, ferner durch die innere Zylinderfläche 168 von Ring 92.
Der Kraftstoff gelangt schließlich in Kammer 170, von wo aus er dem Mo
tor zudosiert wird, wie später noch beschrieben werden wird. Ein Kanal
172 kommuniziert mit Kammer 170 und fördert den Kraftstoff zu Kammer 122,
in welcher der Druck des Kraftstoffes auf die Membran 128 aufgebracht wird.
Übersteigt der Druck des Kraftstoffes jedoch einen vorbestimmten Wert, so
wird Membran 128 nach rechts verformt, und zwar gegen den Widerstand von
Feder 138. Hierbei wird die Ventilkugel 146 von der Sitzfläche 154 abge
hoben, sodaß ein Teil des Kraftstoffes über Ventilsitz 156 Kanal 158, Ka
nal 160 und Rückführleitung 76 strömen kann. Diese Öffnungs- und Schließ
bewegungen des Druckregelventils 146 dienen dazu, ein im wesentlichen kon
stantes Kraftstoff-Dosierdruckdifferential aufrecht zu erhalten.
Ein Kanal 174, der dem Gehäuse 88 eingeformt ist, erhält atmosphärische
Luft aus der Leitung 78 und führt diese einem Verteiler 115 zu.
Verteilergehäuse 114 hat - in Fig. 2 gesehen - eine obere Montagefläche
176, die an eine Fläche 178 des Gehäuses 88 angesetzt wird. Die untere
Fläche 188 des Gehäuses 114 ist konisch mit einem Neigungswinkel in der
Größenordnung von 9°, gemessen zwischen einer horizontalen Ebene und der
Ebene von Fläche 176.
Eine Ringnut 190 ist in die obere Fläche 176 des Verteilers 114 eingelassen,
sodaß beim Befestigen von Verteilergehäuse 114 an Gehäuse 88 die Ringnut zu
einer Kammer wird. Eine zweite Ringnut 192 radial außerhalb Nut 190 dient
zur Aufnahme eines O-Rings 194, der nach der Befestigung von Verteilerge
häuse 114 am Gehäuse 88 eine Flüssigkeitsdichtung zwischen diesen beiden
bildet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Keilverbindungen zwischen
einzelnen Bauteilen vorgesehen, um deren gegenseitige Lage zu fixieren.
Diese soll später noch beschrieben werden. Jedenfalls weisen Gehäuse 88
und Gehäuse 114 solche Keilverbindungen oder Positionierstifte auf.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier im wesentlichen einen glei
chen Winkelabstand aufweisende zylindrische Kanäle vorgesehen, von denen
die Kanäle 200 und 204 zu erkennen sind. Diese sind in Gehäuse 114 vorge
sehen. Dabei treffen sich die Achsen vorzugsweise an einem gemeinsamen
Treffpunkt, der auf einer vertikal sich erstreckenden Achse 208 liegt. Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen ferner die Achsen der Bohrungen
- siehe Bohrungen 200 und 204 - unter einem Winkel von 9° zur Achse 208.
Wie man am besten aus Fig. 15 anhand von Kanal 200 erkennt, enthält jeder
dieser Kanäle einen ersten zylindrischen Teil 210, der mit einem zu diesem
in Reihe geschalteten relativ erweiterten zweiten zylindrischen Kanalab
schnitt 212 kommuniziert, ferner mit einer nochmals erweiterten zylindri
schen Gegenbohrung 214.
Wie man am besten aus den Fig. 2 und 15 erkennt, sind dem Verteilergehäuse
114 von der Fläche 176 her radial verlaufende Schlitze eingeformt, bei
spielsweise die Schlitze 220 und 224. Diese Schlitze vervollständigen die
leitende Verbindung zwischen Luftverteilkammer 190 und den entsprechenden
Kanälen, beispielsweise den Kanälen 200 und 204 wenn Verteilergehäuse 114
am Gehäuse 88 befestigt ist. Die genannten Schlitze kommunizieren mit den
Kanälen 200 und 204 - sowie den beiden anderen hier nicht dargestellten
an sowie in den entsprechenden Kanalabschnitten 210.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kraftstoff-Luft-Leitungen 80,
82, 84, und 86 jeweils mit einem Endfitting 216 ausgestattet, der dicht am
entsprechenden Kanal, z.B. 200 und 204 eingepaßt ist. Die Endfittings sind
durch einen Halter 218 gehalten. Nach dem Zusammenbau von Verteilergehäuse
114 und Gehäuse 88 - siehe Fig. 2 - wird die Luftleitung 174 an die Luft
verteilkammer 190 angeschlossen.
Im folgenden soll näher auf die Fig. 3 bis 5 eingegangen werden. Die dort
dargestellte Spule 140 weist eine Hülse 166 auf, die an ihrem oberen Ende
einen erweiterten, sich axial erstreckenden zylindrischen Körper 180
aufweist, und an ihrem unteren Ende einen Ringflansch 102. Ringflansch
102 hat eine innere Ringfläche 182 sowie eine äußere Stirnfläche 184.
Zylinderflansch 180 weist eine innere Stirnfläche 186 und eine äußere
Stirnfläche 202 auf.
Wie man am besten aus den Fig. 4 und 5 erkennt, sind diametral einan
der gegenüberliegende Schlitze 228 und 230 in Zylinderflansch 180 vor
gesehen; sie erstrecken sich zwischen den Stirnflächen 186 und 202. Ei
ne innere Mantelfläche 164 bildet einen Kanal, der sich von Stirnfläche
184 bis zu einem verdickten Teil 206 mit einem Gewinde 232 hin erstreckt.
Eine hiermit fluchtende Gegenbohrung 234 im oberen Ende von Zylinder
flansch 180 dient der Aufnahme eines O-Ringes 236 (Fig. 2), wenn die Lei
terkupplung 74 (Fig. 2) in Gewinde 232 eingeschraubt ist. Die Wicklung
106 wird von Teil 116 getragen und befindet sich dann zwischen den Stirn
flächen 182 und 186. Elektrische Leiter dieser Wicklung 106 erstrecken
sich durch die Schlitze 228 und 230 hindurch.
Die Spule 140 ist aus nichtmagnetischem Werkstoff hergestellt, vorzugs
weise aus Nylon.
Im folgenden soll näher auf die Fig. 6 bis 9 eingegangen werden. Düsen
körper 112, der beispielsweise aus Edelstahl besteht, umfaßt einen un
teren Schaftteil 260, der einteilig mit einer Scheibe 262 ist, ferner
einen oberen Gewindeteil 238. Zwischen Gewindeteil 238 und unterem
Schaftteil 260 ist eine Einkerbung 240 vorgesehen. Scheibe 262 ist aus
einem Teil 264 größeren Durchmessers und einem Teil 266 kleineren Durch
messers aufgebaut. Die beiden Teile 264 und 266 gehen über eine konische
Fläche 268 ineinander über. Die konische Fläche bildet mit der Achse 270
einen Winkel von etwa 45°.
Wie man aus Fig. 8 erkennt, ist Teil 266 eine Ringnut 272 eingeformt, die
koaxial zu Achse 270 verläuft und die oben offen ist. Eine Anzahl von
Kraftstoffkanälen 274, 276, 278 und 280 ist dem oberen Teil 262 angeformt,
sodaß deren obere Enden - wiederum in Fig. 8 gesehen - mit der als Ver
teilerring dienenden Ringnut 272 kommunizieren, während die unteren Enden
284, 286, 288 und 290 an der unteren Stirnfläche 282 der Scheibe 262
münden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier derartige Kraftstoff
kanäle oder Düsen 274, 276, 278 und 280 vorgesehen. Aus Fig. 4 erkennt
man, daß diese Kanäle in einem Abstand von 90° von Verteilernut 272 aus
gehend herumgruppiert sind. Fig. 8 läßt erkennen, daß sie derart geneigt
sind, daß sie in Bezug auf die zentrale Achse 270 einen Winkel von 9°
bilden.
Wie man aus den Fig. 2, 6 und 8 erkennt, hat Schafttteil 260 einen zylin
drischen Bereich 292 von verringertem Durchmesser. Eine Ringnut 294 von
V-förmigem Querschnitt ist in Teil 266 eingeschnitten, und zwar dem zy
lindrischen Teil 292 benachbart, ferner radial innerhalb der Verteiler
nut 272.
Aus Fig. 7 erkennt man, daß die Düsenscheibe 262 Ausnehmung 296 und 298
aufweist, die mit entsprechenden Paßstiften zusammenarbeiten.
Die Fig. 10 und 11 zeigen Ventilelement 118; dieses umfaßt eine axiale
Hülse 346, deren innere Mantelfläche 348 den Schaft 260 von Düsenkörper
112 eng umschließt. Wie man aus Fig. 10 erkennt, weist das untere Ende
von Ventilelement 118 einen Ringflansch 350 mit einer oberen Stirnfläche
352 auf, gegen welche ein Ende einer Feder 119 anliegt - siehe Fig. 2 -,
ferner mit einer unteren Stirnfläche 354, die dann als Ventilfläche dient,
wenn sie an den Flächen 356 anliegt (siehe Fig. 8 und 9), die die Nut 272
umgeben. Hülse 346 ist auf einem Teil ihrer Länge, nämlich auf dem Teil
271 im Durchmesser verkleinert. Im Bereich dieses dünneren Endes sind Ka
näle 360, 361, 362 und 363 vorgesehen. Das obere Ende von Ventilelement
118 - in Fig. 10 gesehen - weist einen Absatz 365 auf, sodaß ein Ring 367
gebildet wird. Ventilelement 118 besteht aus magnetischem Werkstoff. Wie
noch gezeigt werden soll, dient es nicht nur als Ventilelement, sondern
auch als Anker.
Die Fig. 12 und 13 lassen erkennen, daß der Polschuh 117 eine zylindri
sche Hülse 121 mit einer oberen Stirnseite 123 und einer unteren Stirn
seite 125 umfaßt - siehe Fig. 12 -, ferner mit einem Innengewinde 127.
Die äußere Mantelfläche 129 ist durch Flächen 131 und 133 abgeflacht, so
daß man mit einem Schraubenschlüssel angreifen kann. Eine axiale Gegen
bohrung 138 ist im unteren Ende von Hülse 121 vorgesehen. Der Polschuh
117 besteht ebenfalls aus magnetischem Werkstoff.
Aus Fig. 14 erkennt man den bereits erwähnten Ring 92, der das Magnet
fluß-Endelement bildet und aus magnetischem Werkstoff besteht. Er weist
Stirnflächen 98 und 99 auf. In die Stirnfläche 98 ist eine Ringnut 101
zur Aufnahme eines O-Ringes 100 eingeschnitten - siehe Fig. 2 -. Die
obere Stirnfläche 98 liegt an der magnetischen Buchse 96 und dem End
flansch 102 von Spule 104 an, während die untere Fläche 99 an der zuge
ordneten Fläche des Gehäuses 88 anliegt. Flansche 103 und 105, die ei
nen gegenseitigen axialen Abstand aufweisen, schließen eine Umfangsnut
107 zwischen sich ein, die der Aufnahme eines O-Ringes 94 dient, wie man
aus Fig. 2 erkennt. Eine Schulterfläche 358 dient der Auflage einer Fe
der 119, während eine im wesentlichen konische Fläche 109 in Kammer 170
von Gehäuse 88 mündet (Fig. 2).
Im folgenden soll näher auf die Fig. 15 eingegangen werden. Dort er
kennt man nur eine von einer Anzahl von Kraftstoff-Luft-Transportleitun
gen. Ein von zwei Paßstiften 300 (aus Gründen der Klarheit versetzt dar
gestellt, gestrichelt gezeichnet) ist in eine Sackbohrung 196 des Vertei
lergehäuses 114 eingepreßt. Der Paßstift 300 erfaßt ferner eine Aussparung
296 der Düsenscheibe 262 sowie eine Sackborung 302 des Gehäuses 88. Eine
ähnliche Verstiftung ist vorgesehen, jedoch nicht dargestellt in Gestalt
der Paßaussparung 298 der Düsenscheibe 262, Sackbohrungen entsprechend 198
und 302 und einem Paßstift 300. Sind die einzelnen Komponenten zusammenge
baut, so wie in den Fig. 15 und 2 dargestellt, so bilden die Achsen der in
den Fig. 3 bis 14 erkennbaren Komponenten eine einzige Achse 303.
Wie man am besten aus Fig. 15 erkennt, sind die Endfittings, die zweck
mäßigerweise aus Kunststoff bestehen, aus einem becherförmigen Hauptkör
per 304 gebildet, der an seinem völlig offenen Ende einen Flansch 306 auf
weist, ferner aus einem zylindrischen Teil 308 von kleinerem Durchmesser.
Ein Endbereich 310 einer Hülse 312 ist in das Innere 314 des Bechers 304
eingepaßt. Ein Strömungskanal 316 in Kanal 312 fluchtet somit mit einem
konischen Kanal 318 in Teil 308, wobei sein äußeres offenes Ende 320 ge
gen die zugehörende Kraftstoffdüse - in diesem Fall Düse 274 - gerichtet
ist und sich verjüngt, sodaß das innerste Ende 322 eine verringerte Quer
schnittsfläche im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche von Kanal
316 aufweist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist Hülse 312 aus Kunst
stoff, beispielsweise aus Teflon hergestellt.
Endfitting 216 kann während der Herstellung direkt auf das Ende von Hülse
312 aufgeformt werden, wobei gleichzeitig eine Verbindung wie auch eine
Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen erzielt wird. Sind Endfitting
216 und das zugehörende hülsenförmige Element mit dem Verteilergehäuse
114 zusammenmontiert, so befindet sich Endfitting 116 dicht umschlossen
in den Kanalabschnitten 210 und 212, während Flansch 306 radial einwärts
durch entsprechende Klemmen oder Halter 218 in Gegenbohrung 214 gehalten
wird. Ein O-Ring 324 ist zwischen die einander zugeordneten Schultern von
Fitting 216 und des betreffenden Kanales (in diesem Falle Kanal 200) ein
gepreßt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werde nunmehr Einlaß-Manifold 20 be
trachtet. Dieses ist vereinfacht dargestellt. Es kann von jeglicher Ge
stalt sein, mit Abschnitten, die sich zu den Kraftstoffabgabe- und auf
nahmebereichen 26, 28, 30, 32 erstrecken. Es hat eine zylindrische Bohrung
328 (siehe Fig. 15) sowie einen sich nach innen erstreckenden und nach
innen zulaufenden Konus 330, der von der Bohrung 328 ausgeht und in den
Induktionskanal mündet, wo die Kraftstoffabgabe so dicht wie möglich bei
den Motoreinlaßventilen liegen soll.
Wie dargestellt, umfaßt Abgabeendfitting 326 einen ersten oberen zylindri
schen Körper 332 mit einer Umfangsbohrung 334 und einen einteilig angeform
ten, nach unten ragenden und inwendig zulaufenden konischen Körper 336.
Eine Umfangsnut 338 in der Wand der zylindrischen Bohrung 328 liegt dann
der Nut 334 gegenüber, wenn Endfitting 326 eingebaut ist, so wie darge
stellt.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Endfitting aus Kunst
stoff und ist direkt an Abgabeendteil 340, nämlich Hülse 312, angegossen,
wobei Endteil 340 festgehalten und eine flüssigkeitsdichte Sperre zwischen
Endteil 340 und dem zugeordneten inneren Teil 342 von Fitting 326 erreicht
wird. Ein O-Ring 344 der in Nut 338 sitzt verriegelt Endfitting 326 und
hält diesen an Element 20 fest da er dann in die Nuten 338 und 334 zu lie
gen kommt, wenn Fitting 326 an Ort und Stelle sitzt. O-Ring 344 dient ferner
zum Abdichten gegen Flüssigkeitsströmung über den Ring hinaus.
Wie bereits erwähnt ist Ventilelement gleichzeitig der Anker, sodaß sich
das Ventil 118 bei Beaufschlagung der Spule 106 nach oben bewegt - in den
Fig. 2 und 15 gesehen, und zwar gegen den Widerstand der Feder 119. Hierdurch
wird der Kraftstoff-Verteilerring 272 für den druckgeregelten überatmosphäri
schen Kraftstoff in der Kammer 170 geöffnet, sodaß der Kraftstoff durch die
Düsen 274, 276, 278 und 280 dosiert und an die Bohrungen 284, 286, 288 und
290 abgegeben wird - siehe auch Fig. 7. Die Kanäle 360, 361, 362 und 363, von
denen in Fig. 15 nur die Kanäle 360 und 362 dargestellt sind, dienen dem Her
stellen einer völlig freien Kommunikation zwischen Kammer 170 (radial außer
halb des Anker-Ventil-Elementes 118) und dem Ringraum 364 zwischen der inneren
zylindrischen Fläche 348 des Anker-Ventil-Elementes 118 und dem zylindrischen
Teil 292 des Düsenkörpers 112. Wie man aus Fig. 15 sehr gut erkennt, kommuni
ziert der Ringraum 364 mit der Ringnut 294.
Der Durchsatz des dosierten Kraftstoffes hängt bei dem dargestellten Ausführungs
beispiel hauptsächlich von dem relativen Prozentsatz der Zeitdauer während einer
gewählten Zykluszeitdauer oder verstrichenen Zeitdauer ab, während welcher Ventil
element 118 relativ nahe bei der Sitzfläche 356 des Düsenkörpers 262 ist oder an
dieser Sitzfläche anliegt, verglichen mit dem Prozentsatz der Zeitspanne, während
welcher Ventilelement 118 geöffnet ist oder sich in einem Abstand von der zuge
ordneten Sitzfläche 356 befindet.
Dies hängt von dem Ausgang zu Spule 106 aus dem Regler 18 ab, der seinerseits
von den verschiedenen Parametersignalen abhängt, die dem Regler 18 eingespeist
werden. Ermittelt beispielsweise Sauerstoffsensor und Transducer 42, daß weite
re Kraftstoffanreicherung in dem dem Motor zugeführten Gemisch erforderlich ist,
und speist der Sensor im Regler demgemäß ein entsprechendes Signal ein, also gibt
der Regler 18 den Befehl, das Ventil 118 während einer größeren Zeitspanne zu
öffnen, um den zusätzlichen dosierten Kraftstoff bereitzustellen. Es versteht
sich demgemäß, daß der Regler 18 auf jegliche Parameter und/oder Indizes des Mo
torbetriebes und/oder der Umgebungsbedingungen reagiert auf die hierdurch
erzeugten entsprechenden Signale, und daß er demgemäß auch die Spule 106
dementsprechend beaufschlagt oder nicht beaufschlagt, was wiederum zu ei
ner entsprechenden Bewegung von Ventilelement 118 führt, sodaß die erfor
derliche Kraftstoffmenge dem Motor 12 zugeführt wird.
Befindet sich Spule 106 im nicht beaufschlagten Zustand, so drückt Feder
119 Ventilelement 118 nach unten, und zwar entlang des Führungsstößeltei
les 260. Dies führt dazu, daß die untere axiale Stirnfläche oder Ventil
fläche 354 dicht an der zugehörenden Sitzfläche 356 des Düsenkörpers 262
anliegt und jeglichen Kraftstoffluß aus Kammer 170 zum Kraftstoffvertei
lerring 272 unterbindet.
Wird Spule 106 beaufschlagt, so wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der
seinerseits das Anker-Ventil-Element 118 umfaßt. Dieses wird entlang Füh
rungsstößelteil 260 entgegen der Kraft der Feder 119 nach oben gezogen,
so lange, bis Anker-Ventil-Element 118 an Polschuh 117 anliegt, womit der
gesamte Hub des Anker-Ventil-Elementes 118 definiert ist. Der gesamte Hub
aus der Schließposition in die Offen-Position kann beispielsweise 0,05 mm
betragen. Während des gesamten Öffnungsvorganges wie auch während des ge
samten Schließvorganges ist Ventilelement 118 von Stößelteil 260 geführt.
Während des Motorbetriebes, der den Leerlaufbetrieb einschließen kann, wird
Druckluft von Druckwelle 14 der Leitung 174 zugeführt. Die Luft gelangt zur
Luftverteilkammer 190, die die vier Kanäle erfaßt, von denen die Kanäle 200,
204 dargestellt sind. Die entsprechenden Verbindungskanäle, von denen ledig
lich die Kanäle 220 und 224 dargestellt sind, dienen zum Fördern der Druck
luft aus der Verteilerkammer 190 zu den entsprechenden Kanälen, wie den Ka
nälen 200 und 204, wo die Luft in die konische Öffnung 318 eines jeden End
fittings 216 strömt. Gleichzeitig wird Ventilelement 118 sehr schnell zyk
lisch geöffnet und geschlossen. Während der Zeitspanne während es geöffnet
ist, wird unter Druck stehender Kraftstoff in Kammer 170 durch die Düsen
274, 276, 278 und 280 dosiert. Der Kraftstoff tritt sodann aus den Abgabe
öffnungen 284, 286, 288 und 290 aus und strömt in einer Richtung die idea
lerweise co-linear mit den entsprechenden Achsen der Düsen 274, 276, 278
und 280 verläuft, die ihrerseits idealerweise jeweils co-linear mit den
Achsen der Endfittingskammern 318 in den Kanälen 200 und 204 verlaufen.
Wie man erkennt, besonders aus Fig. 15, strömen die unter Druck stehen
de Luft sowie der dosierte Kraftstoff, der von den Dosierdüsen oder Ka
nälen (beispielsweise Kanal 274) abgegeben wurde, in ein- und derselben
Richtung in die konische Kammer 318, die als Sammel- und/oder Mischkammer
dient. Die beiden Ströme erfahren somit eine gewisse Durchmischung, wenn
sich der Strom aus Kraftstoff- und Luft axial entlang und innerhalb der
Kammer 318 zum Kanal 316 hin bewegt. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch ist
eine Art Emulsion, wobei die Luft als Haupt-Transportmedium durch Kanal
316 zur endgültigen Abgabestelle des Motors, nämlich zum Aufnahmebereich
366 dient.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich der Luftdruck in der
Größenordnung von 15 bis 40 p.s.i.g. (bei normalen Bedingungen) während
der Kraftstoff in der Kammer 170 ein zusätzliches Druckdifferential von
einer Atmosphäre in Bezug auf den dann vorliegenden Luftdruck haben kann.
Der Durchmesser eines jeden Förderkanales 316 liegt in der Größenordnung
von 0,80 bis 1,50. Bei einem erfolgreich getesteten Ausführungsbeispiel
lag der Durchmesser der Transportleitung 316 in der Größenordnung von 0,85
mm, während der Durchmesser einer jeden Kraftstoffdüse (Bezugszeichen 274)
in der Größenordnung von 0,50 mm lag.
Wegen des relativ hohen Luftdruckes in Luftquelle 14 findet stets eine
Hochgeschwindigkeitsströmung in den entsprechenden Transportleitungen 316
statt. Hierdurch wird nicht nur die Kraftstoff-Luft-Emulsion gefördert,
sondern sie durchläuft auch wenigstens zwei Phasen, die in einem kontinu
ierlichen Mischvorgang der Emulsion dann resultieren, wenn diese dem Auf
nahmebereich 366 zugeführt werden. Als Folge dieser Hochgeschwindigkeits
strömung, der Strömungsphasen-Veränderungen und des ständigen Durchmischens
der Kraftstoff-Luft-Emulsion kann die Tropfengröße an der Abgabestelle der
Emulsion an den Motor 10 bis 30 Mikron betragen. Diese geringe Tropfengröße
hat wiederum zur Folge, daß die Abgasemissionen des Motors bei magerem Be
trieb stark verringert werden.
Ferner ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel der von der Luftquelle
14 zu den Förderleitungen 80, 82, 84 und 86 geförderte Luftstrom nur ein
Drittel bis einhalb mal so groß, wie derjenige, der erforderlich ist, um Leer
laufbetrieb aufrechtzuerhalten. Die von Luftquelle 14 herangeförderte
Luft dient lediglich dem Zwecke des Förderns, des Emulgierens sowie
des Verringerns der Tropfengröße an der Aufnahmefläche des Motors. Der
Ausgleich der Luft, die erforderlich ist, nicht nur um den Leerlaufbe
trieb des Motors aufrechtzuerhalten, sondern die für sämtliche Bedingun
gen geeignet ist, wird durch das variabel öffenbare und schließbare
Drosselventil geschaffen, vereinfacht in Fig. 1 dargestellt (Bezugszei
chen 24) das den Luftstrom zu dem Motorinduktionselement 20 regelt.
Wie man aus Fig. 15 weiterhin erkennt, füllt der unter Druck stehende
Kraftstoff nicht nur die Ringkammer 364, sondern auch die Ringnut 294,
die mit Kammer 364 in direkter Verbindung steht, und zwar auch dann,
wenn Anker-Ventil-Element an der Sitzfläche 356 anliegt (Fig. 8). Dies
ermöglicht es, daß Kraftstoff aus zwei radialen Richtungen zum Kraft
stoffverteilerring 272 strömt, sofern Dosierventil 118 geöffnet ist.
Befindet sich Anker-Dosier-Ventil 118 in Offenstellung - siehe Fig. 2
und 15, so strömt unter Druck stehender Kraftstoff in Kanal 294 ganz
rasch radial nach außen zwischen die Fläche 354 von Dosierventil 118
und die gegenüberliegende Fläche 356 von Düsenkopf 262 gegen Ringkanal
272. Gleichzeitig strömt der Kraftstoff in Kammer 170 im wesentlichen
radial außerhalb Fläche 268 (Fig. 12) radial einwärts zwischen die ein
ander gegenüberliegenden Flächen 354 und 356 zum selben Ringkanal 272.
Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der gesamte Kraftstoffvertei
lerkanal 272 von Kraftstoff in Kammer 170 gefüllt und von diesem beauf
schlagt wird, und zwar immer dann, wenn Ventilelement 118 in Öffnungs
stellung bewegt wird.
Fig. 15 soll unter anderem eine typische Anordnung einer Kraftstofftrans
portleitung veranschaulichen, so wie durch die Leitung 80 dargestellt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform (von der Fig. 15 eine
fragmentarische Ansicht im Querschnitt wiedergibt), sind vier Transport
leitungen 80, 82, 84 und 86 dargestellt, diese kommunizieren jeweils mit
den in gegenseitigem Abstand angeordneten Kraftstoffaufnahmebereichen
des Motors 12. Die verbleibenden Transportleitungen 82, 84, und 86 ha
ben denselben Charakter wie die Transportleitung 80; sie kommunizieren
außerdem mit den Düsen 276, 278 und 280 wie auch mit der Kraftstoffver
teilkammer 190 über die Kanäle 222, 224 bzw. 226. Die erzeugte Kraft
stoff-Luft-Emulsion sowie die Emulsionsströmungsphasen, auf die oben Be
zug genommen wurde, das kontinuierliche Mischen der Emulsion sowie die
Größe der dem Motor abgegebenen Tropfen, in Bezug auf die Transportleitung
80 beschrieben, sind auch bei den übrigen Transportleitungen 82, 84, und
86 anzutreffen. Außerdem versteht es sich, daß die Erfindung in Kombina
tion mit anderen Motoren anwendbar ist, wo beispielsweise 5, 6, 8 oder ir
gendeine andere Zahl von Transportleitungen vorgesehen sind, um Kraft
stoff zu den entsprechenden Verbrennungskammern des Motors zu leiten.
Außerdem sei darauf verwiesen, daß die besten Ergebnisse dann erzielt wer
den, wenn sämtliche Transportleitungen für die Kraftstoff-Luft-Emul
sion im wesentlichen ein und dieselbe Länge haben und gleichzeitig so
kurz wie möglich sind, entsprechend den jeweils vorliegenden Bedingungen.
Durch die Erfindung wird unter anderem ein einzelnes Kraftstoffdosierven
til geschaffen, das den Kraftstoff an eine Reihe von einen gegenseitigen
Abstand aufweisenden Kraftstoffaufnahmebereichen eines Motors bewirkt, und
zwar derart, daß zwischen zwei beliebigen Transportleitungen eine Dosier
schwankung von weniger als zwei Prozent auftritt, und daß außerdem vergli
chen mit herkömmlichen Mehrpunkt-Kraftstoff-Injektions-Systemen ein mit
einem erfindungsgemäßen System ausgestatteter Motor wenigstens dasselbe
Drehmoment erzeugt, und dabei eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlich
keit zur Folge hat, ein besseres Kalt- und Heiß-Startverhalten sowie bes
sere Gesamt-Laufeigenschaften, verminderte Abgasemissionen sowie einen
deutlich verbesserten mageren Verbrennungsbereich.
Der Druck der dem Verteiler 190 zugeführten Luft, und damit auch der Druck,
der in den vier Kanälen herrscht (nur die Kanäle 200 und 204 dargestellt)
wird der Druckregelkanal 124 übertragen, sodaß das Druckdifferential über
der Membran 128 gleich jenem des Dosierdruckdifferentials in den Düsen
274, 276, 278 und 280 ist. Deshalb ist das Kraftstoff-Dosier-Differential
im wesentlichen konstant, ungeachtet von Schwankungen des Luftdruckes in
der der Luftverteilkammer 190 zugeführten Luft. Die Übertragung des Luft
druckes auf die Druckregelkammer 124 läßt sich auf jede beliebige Weise
ausführen, beispielsweise durch ein Leitungssystem, das sich innerhalb des
Gehäuses 88 und des Deckels 126 befindet und das mit dem Abgabeende von
Leitung 174 kommuniziert. Eine solche leitende Verbindung ist durch eine
Leitung 368 veranschaulicht, die außerhalb Kammer 124 verläuft, deren
eines Ende mit der Kammer 124 kommuniziert, und deren anderes Ende mit
der Luftverteilkammer 190 in leitender Verbindung steht.
Anker 118 des elektromagnetischen Motors besteht im Falle des in Fig. 16
vergrößert dargestellten Ausführungsbeispieles aus magnetischem Werkstoff.
Er ist von Düsenkörper 112 sauber geführt, sodaß er sich in Richtung der
Achse 208 bewegen, aber auch um die Achse frei drehen kann. Pohlschuh 117
ist an Düsenkörper 112 angeschraubt und axial derart justiert, daß der
jeweils gewünschte Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen
125 und 367 des Polschuhs 117 und des Ankers 118 herrscht. Wie beispiels
weise in den Fig. 2 und 16 dargestellt, ist eine Kontermutter 400 mit Dü
senkörper 112 verschraubt und gegen das obere Ende des Polschuhs 117 ver
riegelt, nachdem Polschuh zum Einstellen des gewünschten Spaltes justiert
wurde, womit Polschuh 117 in seiner justierten kalibrierten Position ge
sichert ist. Ferner kann Düsenkörper 112 ohne den Gewindeteil 238 (Fig. 6)
ausgeführt sein, auch kann Polschuh 117 im Preßsitz hierauf befestigt wer
den, sodaß die entsprechende kalibrierte Position erreicht wird. Ferner
kann ein relativ kleiner axialer Abschnitt des oberen Teiles des Düsen
körpers 112 aufgeschraubt sein, und Polschuh 117 kann wiederum im Preß
sitz mit diesem gewindelosen Teil verbunden sein und dennoch in Wirkver
bindung stehen mit dem Gewindeteil, sodaß eine axiale Justierung des Pol
schuhs 117 durch dessen Verschraubung erzielbar ist. Auch hier kann wie
derum eine Kontermutter verwendet werden.
Fig. 17 veranschaulicht einen weiteren elektromagnetischen Antrieb 400
in Gestalt eines elektromagnetischen Kraftstoffdosierventiles. Die ge
samte Baueinheit 400 umfaßt ein im wesentlichen hülsenförmiges und zu
gleich becherförmiges Gehäuse 404 aus magnetischem Werkstoff. Dieses ist
an seinem oberen Ende offen, um einen inneren Tragkörper 406 aus nicht
magnetischem Werkstoff aufzunehmen.
Wie man sieht, hat Gehäuse 404 eine sich axial erstreckende innere zy
lindrische Fläche 408, die an einer Schulter 410 endet. Eine Gegenboh
rung 412 ist durch eine Stirnwand 414 des Gehäuses 404 hindurchgeführt.
Andere Gestaltungen der Ventilsitzfläche sind natürlich möglich. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine konische Sitzfläche 418 in der
unteren axialen Stirnwand 414 vorgesehen und kommuniziert mit einem Aus
laßkanal 420, ebenfalls in Stirnwand 414. Die äußere Mantelfläche 422 des
Gehäuses 404 ist ebenfalls zylindrisch. Sie ist mit Ringflanschen 424 und
426 ausgerüstet, die eine Ringnut 428 miteinander bilden, die ihrerseits
einen O-Ring 430 aufnimmt. Gehäuse 404 ist ferner zweckmäßigerweise mit ei
ner Mehrzahl von einen gegenseitigen axialen Abstand aufweisenden Ringnuten
440 und 442 ausgestattet, die in dessen äußerer zylindrischer Fläche vorge
sehen sind. Eine erste Reihe von radial sich erstreckenden, in winkligen
Abständen angeordneten Kanälen, von denen nur zwei dargestellt sind (Be
zugszeichen 444 und 446) sind in Gehäuse 404 vorgesehen und dienen zum
Vervollständigen der leitenden Verbindung zwischen den Ringnuten 440 und
dem Innenraum 448 des Gehäuses 404. Eine zweite Anzahl von im wesentlichen
sich radial erstreckenden und ebenfalls einen Winkelabstand aufweisenden
Kanälen, von denen zwei hier dargestellt sind (Bezugszeichen 450 und 452),
sind in Gehäuse 404 dargestellt. Sie dienen dem Herstellen einer leitenden
Verbindung zwischen Ringnut 442 und dem Inneren 448 des Gehäuses 404.
Ein Filter 454 hat einen im wesentlichen hülsenförmigen Körper 456 von zy
lindrischer Gestalt mit einer inneren z 57629 00070 552 001000280000000200012000285915751800040 0002003725729 00004 57510ylindrischen Fläche 458, die von
der Außenfläche 422 des Gehäuses 404 dicht umschlossen ist. Körper 456 be
steht aus 33% glasfasergefülltem Kunststoff. Das obere Ende - in Fig. 17
gesehen - von Filterkörper 456 ist offen, um beispielsweise die Aufnahme
des Gehäuses 404 zu ermöglichen. Filterkörper 456 ist ferner zweckmäßiger
weise mit einer Reihe von einen axialen Abstand aufweisenden Ringnuten 460
und 462 ausgestattet, die in dessen äußerer zylindrischer Fläche vorgesehen
sind, wodurch Ringflansch 464, 466 und 468 gebildet werden. Der erste Ring
kanal 472 ist bei Aufnahme in die zugehörende Tragkonstruktion 470 aus den
Nuten 460, den Flanschen 464 und 466 sowie dem Innenraum des Tragelementes
470 gebildet. In gleicher Weise ist eine zweite Ringkammer 474 aus der Nut
462, den Flanschen 466 und 468 sowie dem Innenraum des Tragelementes 470 ge
bildet.
Eine erste Reihe von im wesentlichen radial verlaufenden und in einem gegen
seitigen winkligen Abstand angeordneten Kanälen, von denen hier nur zwei Ka
näle, nämlich 476 und 480 dargestellt sind, verlaufen durch Filterkörper
456 und stellen eine leitende Verbindung zwischen Ringkanal 472 und Ring
kanal 440 dar. Eine zweite Anzahl von ebenfalls radial angeordneten und
einen Winkelabstand aufweisenden Kanälen - siehe die Kanäle 478 und 482,
laufen durch Filterkörper 456 hindurch und stellen eine leitende Verbin
dung zwischen Ringkanal 474 und Ringkanal 450 her. Die Anzahl von Kanälen,
veranschaulicht durch die Kanäle 476 und 480, sind jeweils mit Filterge
weben ausgestattet, so wie die Mehrzahl der Kanäle, veranschaulicht durch
die Kanäle 478 und 482.
Tragkörper 406 ist im wesentlichen hülsenförmig. Er hat einen zentral an
geordneten inneren Gewindeteil 416 sowie eine hiermit fluchtende Bohrung
484 von demgegenüber verringertem Durchmesser. Ein erster Flansch 485 ar
beitet mit dem Innenraum von Element 470 dahingehend zusammen, daß er ei
nen O-Ring 486 aufnimmt. Eine äußere Pilotfläche 487 ist von der Innen
fläche 408 des magnetischen Gehäuses 404 eng umschlossen. Ein zweiter
Flansch 488 ist von einem Teil 489 des Gehäuses 404 umgeben, und zwar
derart, daß Tragkörper 406 in zusammengebautem Zustand Magnetgehäuse 404
festhält. Tragkörper 406 ist ferner mit zylindrischen Kanälen 490 und 492
ausgerüstet, die hier hindurchlaufen.
Ein Deckel aus dielektrischem Werkstoff 493 hat einen axial sich erstrecken
den zylindrischen Grundkörper 494 sowie einen Ringflansch 495, die axial
gemeinsam an Element 470 und Tragkörper 406 anliegen. Entsprechende Halte
mittel, fragmentarisch durch Bezugszeichen 496 angedeutet, können vorge
sehen sein, um Bauteil 402 an Bauteil 470 zu befestigen. Das dielektrische
Gehäuse 494 hat ferner eine Gegenbohrung 497 zur Aufnahme des Zapfens 498
von Tragkörper 406.
Eine nichtmagnetische Spule 508 umfaßt einen zentral angeordneten hülsen
förmigen Teil 510 mit einem gegenseitigen axialen Abstand aufweisenden,
sich radial erstreckenden Stirnwänden 512 und 514, ferner einen sich axial
nach oben erstreckenden ringförmigen Teil 516, der in Wirkverbindung mit
jeweiligen Enden 518 bzw. 520 von elektrischen Terminalen 522 und 524 steht.
Zylindrische Hülsen 500 und 502 sind einteilig mit Hülse 516 und dienen der
Aufnahme der elektrischen Terminale 522 und 524. Außerdem sind sie jeweils
in Bohrungen 490 bzw. 492 aufgenommen. Eine Feldspule 526 ist um den hülsen
förmigen Teil 510 herumgewickelt und befindet sich zwischen den Stirnwänden
512 und 514. Die Enden des Drahtes, der die elektrische Wicklung 526
bildet, sind elektrisch an die Enden 518 bzw. 520 der elektrischen
Terminale 522 und 524 angeschlossen. Bei dem bevorzugten Ausführungs
beispiel ist eine Anzahl von fußartigen Bereichen 528 von der Stirn
wand 514 der Spule 508 getragen, wobei die einzelnen Teile vorzugswei
se einen winkligen Abstand um die Achse des hülsenförmigen Teiles 510
einnehmen und weiterhin als Anschlag an der Fläche 410 dienen.
Ein im wesentlichen hülsenförmiger Polschuh 536 erstreckt sich nach un
ten in den hülsenförmigen Teil 510 von Spule 508. Er ist zweckmäßiger
weise mit einer abgesetzten ringförmigen Polschuh-Endfläche 538 ausge
stattet, die einen Abstand von einer abgeflachten Fläche 540 einer Ven
tilkugel 534 dann hat, wenn die Ventilkugel an einer Sitzfläche 418 an
liegt, im allgemeinen in der Größenordnung von 0,002 bis 0,005 Zoll.
Polschuh 536 kann ebenfalls die Gestalt einer zylindrischen Hülse haben,
mit einem oberen Gewindeteil 511, der mit einem Gewindeteil 416 des Trag
körpers 406 zusammenarbeitet, ferner einen Innengewindeteil 513. Ein zy
lindrisch vergrößerter Abschnitt, axial innerhalb des Polschuhs 536,
wird in einer Gegenbohrung 484 des Tragkörpers 406 gleitend aufgenommen
und ist mit einer Umfangsnut 515 ausgerüstet, die einen O-Ring 517 auf
nimmt. Eine Anzahl von Kanälen, von denen die beiden Kanäle 519 und 521
dargestellt sind, sind in der Wand des Polschuhs 536 vorgesehen, um ei
ne leitende Verbindung zwischen der inneren Bohrung des Polschuhs 536 und
dem Innenraum des magnetischen Gehäuses 404 herzustellen. Der gewünschte
Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 538 und 540 im Zu
stand des Anliegens des Ankerventils 534 an der Sitzfläche 418 wird durch
das entsprechende Verschrauben des Polschuhs 536 in Gewindeteil 416 des
nichtmagnetischen Körpers 406 bewirkt.
Ein hülsenförmiger Führungsstift 542, am besten aus nichtmagnetischem
rostfreien Stahl, ist in Polschuh 536 gleitbar und wird normalerweise
elastisch nach unten (Fig. 17 gesehen) gegen Ventil 534 gedrückt, um die
ses Ventil zum Anliegen an der Sitzfläche 418 zu bringen.
Eine Feder 544 in der Bohrung des Polschuhs 536 befindet sich axial zwi
schen und gegen Führungsstift 542 sowie einem Ende 546 der Federeinstell
schraube 548, die an ihrem oberen Ende mit einem Außengewinde 523 ver
sehen ist. Dieses ist mit Teil 513 des Polschuhs 536 verschraubt und durch
O-Ringe abgedichtet, sodaß keine Flüssigkeit darüberhinausströmen kann.
Der Sinn dieser Federeinstellschraube 548 besteht natürlich darin, daß
die entsprechende Feder-Vorspannung auf Führungsstift 542 und Ventil 534
aufgebracht werden kann.
Ein geeignetes, düsenartiges Kraftstoffabgabeelement oder ein Einsatz 550
wird von Bohrung 552 in Stirnwand 414 des Gehäuses 404 aufgenommen und ist
in geeigneter Weise hieran befestigt. Ein O-Ring 554 dient dem Verhindern
einer Leckage zwischen Einsatz 550 und Bohrung 552. Eine Kraftstoffabgabe
dosieröffnung 556 ist vorgesehen, um dosierte Flüssigkeit, in diesem Falle
Kraftstoff, dem zugeordneten Kraftstoff-Dosier-Aufnahmebereich des Motor-
Induktions-Systems zuzuführen.
In den Kanälen 490 und 492 sind Leiterführungen oder Ausrichtelemente 525
und 527 vorgesehen, ferner O-Ring-Dichtungen um die Leiter 522 und 524 zwi
schen den Ausrichtelementen und den hülsenförmigen Ansätzen 500 und 502.
Die zugehörende Tragkonstruktion 470 hat Leitungen 560, 562 und 563 mit den
folgenden Elementen:
- a) Eine Leitung 560 dient dem Herstellen einer leitenden Verbindung zwi schen Ringnut 474 und einer zugeordneten Kraftstoffpumpe;
- b) eine Leitung 562 dient dem Herstellen einer leitenden Verbindung zwi schen Ringnut 474 und einem zugeordneten Kraftstoffdruckregler;
- c) eine Leitung 563 dient dem Herstellen einer leitenden Verbindung zwi schen Ringnut 472 und einem zugeordneten Kraftstoffvorratsbehälter.
Bei einer erfolgreichen Ausführungsform der Erfindung - siehe Fig. 14 - be
trägt der Durchmesser der Ventilkugel 534 0,2810 Zoll, während der Durch
messer der Bohrung 412 0,2815/0,2820 Zoll beträgt. Demgemäß ist die mini
male Luft - im Durchmesser gemessen, das zwischen Ventilkugel 534 und Boh
rung 412 - 0,0005 Zoll, während die maximale Luft - wiederum im Querschnitt
gemessen - 0,0010 Zoll beträgt. Bei allen praktischen Anwendungsfällen kann
davon ausgegangen werden, daß die Ventilkugel 534 die Laibung der Bohrung
412 berührt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Ventilkugel 534 aus 52 100
Grade Chromstahl, einem Stahl, der eine sehr genaue Maßhaltigkeit ermög
licht. Ventilkugel 534 wirkt ebenfalls als Anker bei der Baueinheit 402.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 17 sind die Leitungen 522 und 524 zu
sammen mit den entsprechenden elektrisch leitenden Buchsen 533 und 535,
jeder in einen dielektrischen Körper 494 eingebettet, jeweils funktional
gleichwertig den Leitungen 68 und 70 von Fig. 1; sie können an einen ent
sprechenden Regler 18 angeschlossen sein, so wie in Fig. 1 beschrieben.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 17 fördert die zugehörende Kraft
stoffpumpe Kraftstoff unter überatmosphärischem Druck über die Leitung
560 an die Ringkammer 474, von wo aus der Kraftstoff durch die Anzahl von
Kanälen 478 und 482 strömt (hierbei nur zwei dargestellt), und zwar durch
die Filter in den Ringraum 442 des Gehäuses 404. Von hier aus gelangt Kraft
stoff wiederum in den Innenraum 448 über die Anzahl von Kanälen 450 und 452
(wiederum nur zwei dargestellt). Jeglicher überschüssige Kraftstoff wird
über die Leitung 562, die mit dem Ringraum 474 kommuniziert in den Behäl
ter zurückgeführt. Ringraum 474 ist mit entsprechenden Druckreglern in
Reihe geschaltet. Kraftstoffdämpfe, die in der Baueinheit 402 auftreten
können, können über eine Leitung 563 zurückgeführt werden, die eine Anzahl
von hier nicht dargestellten Drosseln aufweisen kann.
Der unter überatmosphärischem Druck stehende Kraftstoff, der somit in Raum
448 gelangt, strömt natürlich durch die Räume zwischen der Anzahl von Schen
keln 528 und durch die Anzahl von Kanälen oder Leitungen in einer Endwand
414, von der die beiden Endwände 594 und 596 dargestellt sind, in die Kammer
412. Bewegt sich Ankerventil 534 von der mit ihm zusammenarbeitenden Sitz
fläche 418 nach oben, so gelangt Kraftstoff der geöffneten Ventilkugel 534
und der Sitzfläche 418 in Kanal 420. Von hier aus wird er über Düsenkanal
556 in das Motorinduktionssystem eingeleitet.
Gemäß Fig. 1 sind die Terminale 522 und 524 jeweils über entsprechende
Leiter an den Regler 18 angeschlossen. Die Dosiereinrichtung 402 ist
vom Arbeitszyklustypus (duty-cicle-type), wobei die Wicklung 526 inter
mittierend beaufschlagt wird. Dabei wird Anker-Ventil-Element 534 von
Ventilsitz 418 abgehoben. Die aus Anker-Ventil-Element 534 und Sitzflä
che 418 gebildete Durchflußfläche der Durchflußöffnung läßt sich somit
variabel und regelbar einstellen durch Regeln der Frequenz und/oder
Dauer des Beaufschlagens der Wicklung 526.
Regler 18, so wie oben beschrieben, kann beispielsweise vom elektroni
schen logischen Typus sein und einen oder mehrere Eingangssignale auf
nehmen; er gibt demgemäß Ausgänge an die Leiter oder Terminale 522 und
524 ab.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 bis 16 hängt der Durchsatz
an dosiertem Kraftstoff beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 17 von der
relativen prozentualen Zeitdauer während eines bestimmten Arbeitszyklus
ab, daß die Ventilkugel 534 an Sitz 418 anliegt oder sich dicht bei die
ser befindet, verglichen mit der relativen Zeitdauer, während welcher
Ventilkugel 534 von dem Sitz 418 abgehoben ist. Dies hängt natürlich wie
derum von dem Ausgang aus dem Regler 18 zur Wicklung 526 ab, je nach den
eingespeisten Parametersignalen.
Befindet sich die Wicklung 526 im nicht beaufschlagten Zustand, so drückt
Feder 544 Führungsstift 542 (axial in Polschuh 536 bewegbar) nach unten,
womit die untere axiale Stirnfläche des Führungsstiftes 524 an der ebenen
Fläche 540 der Ventilkugel 534 anliegt und diese gegen den Ventilsitz 418
drückt; nun vermag kein Kraftstoff in die Leitung 420 einzutreten.
Wird Wicklung 526 beaufschlagt, so wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der
Anker-Ventil sowie Polschuh 536 und Magnetgehäuse 404 umfaßt. Zur Folge
dieses magnetischen Feldes wird die Ventilkugel nach oben gezogen und führt
mit sich den Führungsstift 542 entgegen dem Widerstand der Feder 544. Die
se Aufwärtsbewegung von Ventilkugel 534 hält so lange an, bis die Fläche
540 der Ventilkugel 534 an der Polschuh-Endfläche 538 anliegt. Der Gesamt
hub der Ventilkugel 534 aus ihrer Schließposition in die Völlig-Offen-
Position liegt in der Größenordnung von 0,005 Zoll. Es versteht sich,
daß Ventilkugel 534 während der gesamten Öffnungs-Bewegung, aber auch
während der gesamten Schließ-Bewegung von Führungskanal 412 geführt ist.
Sobald die Feldspule 526 nicht mehr beaufschlagt wird, so bewegt Feder
544 mittels des Führungsstiftes 542 die Ventilkugel 534 während des Ab
wärtshubes so lange nach unten, bis Ventilkugel 534 am Sitz 418 anliegt.
Fig. 18 ist eine vereinfachte axiale Querschnittsansicht eines vorbe
kannten elektromagnetischen Antriebes in Gestalt einer Kraftstoff-Dosier-
und Injektordüse. Zahlreiche Einzelheiten sind aus dem Stande der Tech
nik bekannt, beispielsweise der Kraftstoffeinlaß, die Spulengestalt, die
Dichtungen usw., sodaß auf eine Beschreibung oder Darstellung im einzel
nen verzichtet werden kann.
Bei dieser vorbekannten Ausführungsform ist die gesamte elektromagnetische
Einheit 700 mit einem magnetischen Gehäuse 702 versehen, einem Polschuh
704, einem Führungselement 706, einem Ankerventil 708, einer elektrisch
beaufschlagbaren Spule 710, einer Rückholfeder 712 und einem Ventilsitz
714 mit einem hierin befindlichen Flüssigkeitsabgabekanal 716. Das magne
tische Gehäuse 702 ist zylindrisch und hat eine magnetische ringförmige
Seitenwand 718 sowie eine magnetische obere Wand 720 von Kreisform. In
der Praxis kann die obere Wand 720 ein getrenntes magnetisches Element
(bzw. Elemente) sein, das bzw. die an der ringförnigen Seitenwand 718 be
festigt ist bzw. sind. Polschuh 704 kann in gleicher Weise beispielswei
se einteilig mit der oberen Wand 720 ausgeführt oder an dieser befestigt
sein. Die untere Wand 722 des Magnetgehäuses 702 besteht ebenfalls aus
magnetischem Werkstoff und ist kreisförmig. Insbesondere bei Ankerventilen
mit Ventilkugeln ist es nicht unüblich, einen Kanal 724 der unteren Wand
722 anzuformen. Bohrung 724 kommt im Durchmesser dem Durchmesser der Ven
tilkugel 708 recht nahe. Es kann daher unterstellt werden, daß die Ventil
kugel die zugeordneten Flächen, d.h. die Laibung der Bohrung 724 berührt.
Ist die Säule 710 bei solchen vorbekannten Ausführungsformen wie der in
Fig. 18 dargestellten nicht beaufschlagt, so drückt Feder 712 mittels
Führungselement 706 Ventilkugel 708 gegen den Sitz 7 l 4, so wie dargestellt.
Wird Spule 710 beaufschlagt, so wird ein magnetischer Fluß erzeugt,
der einen im wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreis von torus
förmiger Gestalt um die Spule 710 bildet. Sieht man in Fig. 18 die
Ausführung in Richtung auf die Zeichenebene an und betrachtet man
zuerst die rechts der zentralen Achse 726 befindliche Seite, so ver
läuft der geschlossene magnetische Fluß nach oben durch den Polschuh
704 in die obere Wand 720, gelangt sodann nach rechts in die Seiten
wand 718 und wieder zurück in die untere Wand 722 und sodann nach
links in die Ventilkugel 708, weiterhin von der ebenen Fläche 728
der Kugel 708 in die Stirnfläche 730 des Polschuhs 704. Betrachtet
man die Seite links von der Achse 726 so erkennt man, daß der ge
schlossene magnetische Fluß sich nach oben durch den Polschuh 704
erstreckt, sodann in die obere Wand 720, weiter nach links zur Sei
tenwand 718, sodann zum Boden 722, nach rechts zum Ankerventil 708
und, von der abgeflachten Fläche 728, zur Stirnfläche 730 des Pol
schuhs 704.
Zufolge des magnetischen Flusses wird Ankerventil 708 gegen den Wider
stand der Feder 712 durch Führungsstift 706 nach oben gezogen. Diese
Aufwärtsbewegung zum Ankerventil 708 hält solange an, bis der Ring
flansch 732 von Führungsstift 706 an dem Polschuhende 730 anliegt.
Ein solcher Flansch 732 dient beim Stand der Technik zum Herstellen
eines Luftspaltes zwischen Anker 708 und Polschuh 704, was wiederum
dazu dient, die Schließzeitdauer des Ventils nach dem Spannungsfrei
machen der Spule zu verringern. Aus dem Stande der Technik ist es be
reits bekannt, die Polschuhflächen abzuflachen oder eine oder mehrere
dieser Flächen mit nichtmagnetischem Material zu beschichten, um den
Spalt zwischen den miteinander zusammenarbeitenden Flächen von Anker
und Polschuh herzustellen. Alle diese bekannten Maßnahmen - also Ab
standshalter in Gestalt eines Flansches oder einer Beschichtung aus
nichtmagnetischem Werkstoff - haben jedoch keine befriedigenden Er
gebnisse bezüglich der Freigabe- und Schließzeiten des Ankers errei
chen können.
Die gestrichelten Linien 734, 736, 738, 740 und 742 in Fig. 18 deuten
Bezugsebenen an, die durch die vorbekannte Ausführungsform - Bezugszei
chen 700 - gelegt sind. Bei der Darstellung gemäß Fig. 20 entsprechen
die gestrichelten Linien 736 a, 738 a, 740 a und 742 a jeweils den genann
ten Bezugsebenen 736, 738, 740 und 742 in Fig. 18. Die Abszisse des
Diagramms gemäß Fig. 20 entspricht der Bezugsebene 734 in Fig. 18,
während die Ordinate die relativen Lagen der gedachten Ebenen entlang
der wirksamen axialen Länge des Magnetkörpers 702 von Fig. 18 bedeutet.
Auf der Abszisse nach rechts verlaufend steigen die Werte der Flußdich
te bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18 an.
Aus der Betrachtung der Flußdichtekurve 744 in Fig. 20 geht hervor, daß
die Flußdichte bei beaufschlagter Spule 710 an der Stelle 734 bei allen
praktischen Anwendungsfällen 0 beträgt; die Flußdichte steigt entlang
Kurvenabschnitt 746 auf einen höheren Wert bei Stelle 736 an, sowie in
Punkt 748 veranschaulicht. Von dort aus nimmt sie entlang Kurvenabschnitt
750 auf einen geringeren Wert bei Stelle 738 ab, veranschaulicht durch
Punkt 752. Sodann steigt sie wiederum langsam an in Kurvenabschnitt 754,
bis sie ein Maximum bei Stelle 740 erreicht, veranschaulicht durch Punkt
756. Schließlich nimmt die Flußdichte entlang Kurvenabschnitt 758 ab,
bis sie die Stelle 742 erreicht, in der Kurve mit 760 bezeichnet.
Fig. 19 zeigt eine vereinfachte Axialschnittansicht eines elektromotori
schen Antriebs, wobei die Erfindung angewandt ist, und zwar in Gestalt
eines Kraftstoffdosier- und Einspritzventils. Zahlreiche Einzelheiten,
die an sich bekannt sind, wie Kraftstoffeinlaß, Spulenaufbau, Dichtungen
usw., sind hier nicht dargestellt, da sie zum Verständnis der Beschrei
bung bezüglich Fig. 19 nicht notwendig sind.
Wie man aus Fig. 19 erkennt, weist der elektromagnetische Antrieb ein
magnetisches Gehäuse 802 auf, einen Polschuh 804, einen Führungsstift
806, ein Ankerventil 808, eine elektrisch beaufschlagbare Spule 810,
eine Rückholfeder 812 sowie einen Ventilsitz 814 mit Flüssigkeitsabgabe
kanal 816. Magnetgehäuse 802 ist zylindrisch im Aufbau. Es hat eine
magnetische Seitenwand 818. Eine Oberwand 821 aus nichtmagnetischem Ma
terial von kreisförmiger Gestalt ist mit dem oberen Ende der Seitenwand
818 verbunden. Polschuh 804 aus magnetischem Material ist von Oberwand
821 getragen. Boden 822 des Gehäuses 802 ist ebenfalls aus magnetischem
Material und ebenfalls kreisförmig. Wie bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 18 weist auch hier der Boden 822 eine Bohrung 824 auf. Die lichte
Weite von Bohrung 824 ist wenigstens annähernd gleich dem Durchmesser
von Ventilkugel 808. Es kann für alle praktischen Anwendungsfälle somit
unterstellt werden, daß die Kugel die Laibung der Bohrung berührt.
Ist Spule 810 nicht beaufschlagt, so drückt Feder 812 mittels des axial
beweglichen Führungsstiftes 806 Ventilkugel 808 gegen den Sitz 814, wo
mit eine Schließung erfolgt. Wird die Spule 810 beaufschlagt und wird so
mit ein magnetischer Fluß erzeugt, so hat dieser eine torusförmige Ge
stalt um Spule 810. Anders jedoch als der geschlossene magnetische Kreis
bei der Ausführungsform nach dem Stande der Technik, so wie in Fig. 18
dargestellt, handelt es sich bei diesem magnetischem Kreis gemäß Fig. 19
um einen offenen magnetischen Kreis. Betrachtet man die Sache in der
Zeichenebene der Fig. 19 und schaut sich zunächst die Seite rechts der
zentralen Achse 826 an, so erkennt man, daß der magnetische Fluß zu
nächst nach oben durch den Polschuh 804 verläuft, sich sodann außerhalb
der nichtmagnetischen Wand 821 erstreckt, während er noch nach rechts
verläuft, und zwar gekrümmt, zur Seitenwand 818, sodann nach unten in
Boden 822 und weiter nach links in Ankerventil 808 (Ventilkugel) und
schließlich von der abgeflachten Fläche von Kugel 808 in die Stirnfläche
830 des Polschuhs 804. Betrachtet man die Seite links der Achse 826, so
verläuft der magnetische Fluß zunächst nach oben durch den Polschuh 804,
tritt sodann über die nichtmagnetische Oberwand 821 hinaus, wobei er
nach links in gekrümmter Weise zur Seitenwand 818 verläuft, sodann zum
Boden 822 und nach rechts in die Ventilkugel 808 und schließlich von de
ren abgeflachten Fläche in die Stirnfläche 830 des Polschuhs 804.
Zurfolge dieses magnetischen Flußverlaufes und magnetischen Feldes wird
Anker-Ventil 808 gegen den Widerstand von Feder 812 mittels Führungsstift
806 nach oben gezogen. Diese Aufwärtsbewegung von Ventilkugel 808 hält
so lange an, bis die abgeflachte Fläche 828 der Ventilkugel 808 an der
Endfläche 830 des Polschuhs anliegt. Der Spalt zwischen der Endfläche
des Polschuhs und dem Anker-Ventil, erzeugt durch Flansch 732 gemäß der
vorbekannten Ausführungsform nach Fig. 18, liegt bei der Ausführungs
form bei Fig. 19 bei vollständig geöffneter Ventilkugel 808 nicht vor.
Weiterhin muß darauf verwiesen werden, daß die Flußdichte im oberen Be
reich der Vorrichtung 800 wesentlich geringer als jene der Vorrichtung
700 gemäß Fig. 18 ist; dies geht auch darauf zurück, daß es bei dem Ge
rät gemäß Fig. 19 keine obere Wand aus magnetischem Material gibt - so
wie 720 in Fig. 18, sondern daß die durch die Tragwand 821 aus nicht
magnetischem Material ersetzt ist. Sind obere Endwand und Seitenwand
zusammen mit dem Polschuh einer elektromagnetischen Vorrichtung der
stationäre Teil einer solchen elektromagnetischen Einrichtung während
Anker und untere Endwand die bewegten Teile sind, so wird klar, daß
beim Stande der Technik gemäß Fig. 18 ein geschlossener Magnetkreis
in dem stationären Teil vorhanden ist. Bei der Erfindung ist dies umge
kehrt; bei elektromagnetischen Einrichtungen gemäß der Erfindung be
steht ein offener magnetischer Kreis im stationären Teil. Bei der Aus
führungsform gemäß Fig. 19 ist die obere Wand 821 aus nichtmagneti
schem Werkstoff. Dies führt zu einem Anstieg der Flußleckage in jenem
Bereich mit einer entsprechenden Verminderung der Flußdichte. Die An
wendung nichtmagnetischen Materiales bei dem stationären Teil des elek
tromagnetischen Gehäuses führt eben zu dem genannten offenen Magnet
kreis (magnetic open loop flux path). Außerdem erzeugt die Anwendung
nichtmagnetischen Werkstoffes für den stationären Teil eine Unterbrechung
oder Diskontinuität des Flusses in diesem stationären Teil.
Die gestrichelten Linien 834, 836, 838, 840 in Fig. 19 veranschaulichen
gedachte Ebenen, die durch die Vorrichtung 800 gelegt sind. Das Schau
bild von Fig. 21 weist ebenfalls gestrichelte Linien 834 a, 836 a, 838 a
und 840 a auf, die den genannten Ebenen 834, 836, 838 und 840 in Fig. 19
entsprechen. In Fig. 21 entspricht die Abszisse der Ebene 834 in Fig. 19,
während die Ordinate die einzelnen Stellen der Ebenen entlang der wirk
samen axialen Länge des Magnetgehäuses 802 in Fig. 19 bedeutet. In Fig.
19 steigt die Flußdichte entlang der Ordinate in Richtung nach rechts an.
Eine Betrachtung der Flußdichtekurve 844 in Fig. 21 veranschaulicht, daß
die Flußdichte bei beaufschlagter Spule 810 an der Stelle 834 bei allen
praktischen Anwendungsfällen in der Größenordnung von 0 liegt. Sie steigt
in einem Kurvenabschnitt 846 auf einen Wert auf der Ebene 836 an, darge
stellt durch Punkt 848. Die Kurve fällt im nachfolgenden Abschnitt 850
zunächst geringfügig, steigt sodann jedoch wieder an, um in der Ebene
838 - Stelle 852 - ein Maximum zu erreichen. Sodann nimmt die Kurve auf
dem Abschnitt 854 wieder ab, bis sie in der Ebene 840 an Stelle 856 ei
nen wesentlich geringeren Wert erreicht. Schließlich geht der Wert auf
Null zurück, siehe Stelle 860.
Aus dem Vergleich der Schaubilder gemäß der Fig. 20 und 21 wird klar,
daß der geschlossene Magnetkreis gemäß dem Stande der Technik eine sehr
hohe Flußdichte von Punkt 752 bis Punkt 756 erzeugt, und daß bei Nicht
beaufschlagung der Feldspule die Abbauzeitdauer viel größer als beim
Schaubild gemäß Fig. 21 ist. Außerdem erkennt man aus diesem Vergleich,
daß die Flußdichte bei Anwendung der Erfindung an Stelle 848 einen höhe
ren Wert erreicht, als bei Nichtanwendung - siehe Fig. 20, Punkt 748;
durch die Erfindung wird somit die Anzugszeit des Ankers verkürzt. Die
Schaubilder 20 und 21 veranschaulichen grafisch das folgende: Wendet man
gemäß der Erfindung einen offenen magnetischen Kreis im stationären Teil
der elektromagnetischen Vorrichtung an, wobei der stationäre Teil geo
metrisch eine Konfiguration einer Umdrehung um ihre Achse ist, so ergibt
sich:
- a) Eine im Vergleich zum Stand der Technik größere Flußdichte in dem Bereich, wo diese am meisten erforderlich ist, um den Anker anzu ziehen;
- b) dieser höhere Wert der Flußdichte wird wesentlich schneller erreicht, als beim Stande der Technik;
- c) die Größe der Flußdichte im verbleibenden Teil des stationären Be reiches wird gegenüber dem Stande der Technik wesentlich verringert, womit auch die Flußabbauzeitdauer drastisch gesenkt wird (flux decry time), sobald die Feldspule nicht mehr beaufschlagt wird, was zu ei nem schnelleren Zurückkehren des Ankers führt, nämlich des Ventils 808 zum Ventilsitz hin.
Hieraus folgt daß die erfindungsgemäße elektromagnetische Einrichtung
viel kürzere Öffnungszeiten und Anzugszeiten aufweisen, daß die Schließ
zeitdauer (Rückkehr des Ankers) ebenfalls wesentlich kleiner als beim
Stande der Technik sind.
In Fig. 22 sind sämtliche Komponenten, die gleich oder ähnlich jenen von
Fig. 19 sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, mit dem Zusatz "b"
wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil erwähnt wird, so ist die Arbeits
weise der Vorrichtung gemäß Fig. 22 genau dieselbe wie jene gemäß Fig. 19;
auch die charakteristische Flußdichte ist so wie in Fig. 21 beschrieben
und in Bezugnahme hierauf dargestellt.
Vergleicht man die Ausführungsform nach Fig. 19 mit jener nach Fig. 22, so
erkennt man, daß die Vorrichtung gemäß Fig. 22 eine Oberwand 870 aus magne
tischem Material von Kreisgestalt hat, wenigstens in Wirkverbindung stehend
mit der zylindrischen Seitenwand 818 b. Bei der Ausführungsform nach Fig. 22
ist die erfindungsgemäße Charakteristik des magnetischen offenen Kreises
durch eine Trageinrichtung 872 aus nichtmagnetischem Material zum Tragen
des Polschuhs 804 b erzeugt. Die einander gegenüberliegenden axialen Enden
der Trageinrichtung 872 und des Polschuhs 804 b sind auf geeignete Weise an
einander befestigt, beispielsweise durch Löten. Bei der Ausführungsform ge
mäß Fig. 22 erstreckt sich Teil 872 durch die Oberwand 870 hindurch. Hier
bei sind das nichtmagnetische Teil 872 und die Oberwand 870 mit Gewinden
versehen, womit Polschuh 804 b in seiner Lage eingestellt werden kann. Die
Vorrichtung gemäß Fig. 22 kann dadurch abgewandelt werden, daß die Oberwand
870 kontinuierlich ausgeführt und an der Innenseite der magnetischen Ober
wand 870 befestigt ist.
In jedem Falle hat die Vorrichtung gemäß Fig. 22 einen magnetisch offenen
Kreis (magnetic open loop) oder einen magnetisch unterbrochenen Kreis mit
Hilfe eines Spaltes aus nichtmagnetischem Material im stationären Teil der
elektromagnetischen Einrichtung 800 b. Im Falle des nichtmagnetischen Materia
les hat der Spalt die Gestalt der Trageinrichtung 872 für den Polschuh 804 b.
In Fig. 23 sind alle gleichen oder ähnlichen Elemente mit den Elementen der
Fig. 19 und 22 mit denselben Bezugszeichen und dem Zusatz "c" versehen.
Falls nicht ausdrücklich das Gegenteil erwähnt, arbeitet die Vorrichtung ge
mäß Fig. 23 wiederum so wie jene gemäß Fig. 19. Auch ist die Flußdichten
charakteristik so wie in Fig. 21 dargestellt und in Bezug hierauf beschrie
ben.
Vergleicht man die Ausführungsformen gemäß der Fig. 22, 23 und 19 so er
kennt man, daß die Ausführungsform gemäß Fig. 23 eine Oberwand 870 c aus
magnetischem Material hat. Diese ist von Kreisgestalt, wie auch die untere
Wand 822 c. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 23 wird die erfindungsgemäße
Charakteristik des offenen magnetischen Kreises durch Weglassen der gesam
ten zylindrischen Seitenwand oder eines zylindrischen Teiles hiervon er
reicht, wie beispielsweise bei 718, 818, 818 b in den Fig. 18 bzw. 19 bzw.
22 veranschaulicht. Der praktische Aufbau würde natürlich so aussehen, daß
die Oberwand 870 c und die Unterwand 822 c entsprechend getragen sind, um
irgendwie in einem festen räumlichen Verhältnis zueinander zu stehen. Außer
dem versteht es sich, daß ein Teil oder Teile der ringförmigen Seitenwand
vorhanden sind, so wie durch die gestrichelten Linien 818 c veranschaulicht.
In jedem Falle wird der erfindungsgemäße offene magnetische Kreis durch ei
nen Spalt aus nichtmagnetischem Material im stationären Teil erzeugt, und
zwar zwischen der Oberwand 870 c und der Unterwand 822 c oder zwischen den
kreisförmigen oder ringförmigen Stirnwänden 819 und 823 der ringförmigen
Seitenwand 818 c. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 23 versteht es sich,
daß das nichtmagnetische Material, das den "Spalt aus nichtmagnetischem
Material" im stationären Teil bildet, ein gasförmiges Medium sein kann,
beispielsweise Luft.
Noch im Hinblick auf die Fig. 19, 22 und 23, jedoch unter Bezugnahme auf
die Fig. 16 und 17, läßt sich feststellen, daß der erfindungsgemäße offe
ne magnetische Kreis auch bei den Ausführungsformen der Fig. 16 und 17 vor
handen ist. Zum Beispiel hat die Ausführungsform gemäß Fig. 16 eine unte
re magnetische Stirnwand 92, eine ringförmige zylindrische Seitenwand 96
aus magnetischem Material und natürlich einen Polschuh 117. Am anderen En
de befindet sich jedoch ein Spalt aus nichtmagnetischem Material, der in
diesem Falle aus der Umgebungsluft besteht. Die magnetische Ringwand 96 ist
nämlich nicht geschlossen oder überbrückt durch eine obere magnetische
Stirnwand, noch ist Polschuh 117 an die magnetische zylindrische Seitenwand
96 angeschlossen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 17 ist der Spalt aus nichtmagnetischem
Material durch Tragelement 406 gebildet, das eine obere Wand der elektro
magnetischen Vorrichtung bildet. Obwohl Tragelement 406 am oberen Ende
der zylindrischen Seitenwand 404 aus magnetischem Material befestigt ist,
ist auch hier der erfindungsgemäße offene magnetische Kreis vorhanden, da
Tragelement 406 aus nichtmagnetischem Material den Spalt bildet. Überein
stimmend mit dem in Fig. 22 veranschaulichten Konzept ist auch Polschuh
536 gemäß Fig. 17 magnetisch gegen die magnetische zylindrische Seiten
wand 404 isoliert, und zwar dadurch, daß er von dem nichtmagnetischen Trag
element 406 getragen ist.
Es versteht sich jedoch, daß die beiden Ausführungsformen gemäß der Fig.
16 und 17 die charakteristische Flußdichtekurve von Fig. 21 haben,
wonach die Flußdichte rascher erzeugt wird als beim Stande der Technik und
sich außerdem in jenem Bereich befindet, wo dies am wirksamsten ist, um
den Anker anzuziehen, weiterhin im Hinblick auf die Erzeugung einer ver
besserten Flußfeldleckage wird die Abbauzeit (decay time) in einem bestim
mten oder geregelten Bereich weitgehend verringert. Dies hat wiederum zur
Folge, daß der Anker bei Beendigung der Spulenbeaufschlagung rasch freige
geben und durch die Feder zurückgeholt wird. Verglichen mit dem besten
Stande der Technik haben die erfindungsgemäßen Ausführungsformen einen ganz
überlegenen elektromagnetischen Wirkungsgrad und arbeiten bei viel höheren
Frequenzen. Dies führt wiederum zu rascheren Anzieh- und Freigabezeitspannen
des Ankers und im Hinblick auf die Ventilfunktionen gesehen zu kürzeren
Öffnungs- und Schließzeiten.
Weiter oben war von einer "Bandbreite der Ungewißheit" bei elektromagneti
schen Strömungsventilen die Rede. Fig. 21 soll grafisch die Vorzüge veran
schaulichen, die sich bei elektromagnetischen Ventilen gemäß der Erfindung
ergeben, verglichen mit dem Stande der Technik. Die Darstellung veranschau
licht ganz allgemein den Einfluß der Magnetkraftentwicklung und der Abbau-
(oder Verzögerungs-)zeiten für zwei Arten von Elektromagnetventilen, und
zwar die eine Art nach dem Stand der Technik, die andere nach der Erfindung.
Die Bandbreite der Unsicherheit ist zum Zwecke der Darstellung bei beiden
Arten als gleich angenommen.
Die Ordinate zeigt die zunehmende Größe der Magnetkraft, erzeugt durch den
magnetischen Fluß in der elektromagnetischen Vorrichtung, während die Abs
zisse die Zeit darstellt. Die untere horizontale gestrichelte Linie 900
zeigt den untersten Wert der erzeugten Magnetkraft, die zeitweise funktio
nal wirksam ist, um das erforderliche Ergebnis zu erzeugen. Für die Zwecke
der Definition und Veranschaulichung sei unterstellt, daß sie das untere
Niveau oder die untere Größe der Magnetkraft in der genannten Bandbreite der
Ungewissheit darstellt. Die obere gestrichelte Linie 902 veranschaulicht den
größten Wert der erzeugten Magnetkraft, die zeitweise funktional wirksam ist,
um das erforderliche Ergebnis zu erzielen. Zum Zwecke der Definition und der
Darstellung sei unterstellt, daß sie das obere Niveau der Magnetkraft in dem
genannten Band der Ungewissheit ist. Die Spannweite 904 stellt die Gesamt-
Bandbreite der Ungewissheit dar.
Da elektromagnetische Vorrichtungen gemäß der Erfindung keinen permanenten
Luftspalt zwischen Anker und Polschuh benötigen, und da der Raum zwischen
Polschuh und Anker in nichtbeaufschlagtem Zustand wenigstens nahe bei der
Stelle des größten magnetischen Flusses liegt, ist der magnetische Wirkungs
grad weitgehend angehoben, verglichen mit dem Stande der Technik. Dies führt
wiederum dazu, daß sich der magnetische Fluß viel schneller aufbaut, was zu
viel kürzeren Ankeranzugszeiten und damit Ventilöffnungszeiten führt.
Durch die Erfindung wird ferner eine hohe Reluktanz erzeugt, und zwar wieder
um aufgrund des erfindungsgemäßen offenen magnetischen Kreises, der im sta
tionären Teil einen Spalt aus nichtmagnetischem Material vorsieht. Wegen der
sehr hohen Reluktanz der Elektromagnete gemäß der Erfindung erzeugen diese
Elektromagnete einen sehr starken Flußabbau (flux decay), was wiederum zu
einer schnelleren Freigabe des Ankers führt. Demgemäß ist die Zeitdauer für
das Schließen des Ventiles viel kleiner.
Man beachte somit diese genannten Betriebscharakteristika von Elektromagneten,
insbesondere elektromagnetischen Ventilen gemäß der Erfindung bzw. gemäß dem
Stande der Technik. Im Hinblick hierauf möge Kurve 906 in Fig. 24 die
Magnetkraftentwicklung (oder deren Anstieg bei Spulenbeaufschlagung)
eines Elektromagneten veranschaulichen, wobei die Erfindung angewandt
wurde. Kurve 908 in Fig. 24 soll hingegen die Magnetkraftentwicklung
eines herkömmlichen Elektromagnetventiles zeigen. Wie man sieht, ist
im Einklang mit den obigen Darstellungen die Zeitspanne der Magnetkraft
entwicklung gemäß Kurve 906 viel kleiner (rascherer Verlauf), als jene
gemäß Kurve 908.
Sind die sodann herrschenden Bedingungen und Parameter wie zuvor be
schrieben für die Bandbreite der Unsicherheit bestimmend, und zwar der
art, daß der Ankeranzug (beim Ventilöffnen) am untersten Wert der Magnet
kraft stattfindet, veranschaulicht durch Linie 900, so wird der Anker
nach der Erfindung angezogen, d.h. das Ventil geöffnet, an Stelle 910.
Stelle 910 entspricht auf der Abszisse einer Zeitspanne von T-1. Sind
die herrschenden Bedingungen und Parameter jedoch derart, daß der Anker
zur Ventilöffnung beim größten Wert der Magnetkraft angezogen werden soll,
dargestellt durch die gestrichelte Linie 902, so wird der Anker gemäß der
Erfindung angezogen und das Ventil geöffnet bei Stelle 912. Auf der Abs
zisse entspricht die Stelle 912 einer Zeitspanne T-2.
Im folgenden soll demgegenüber der Stand der Technik betrachtet werden.
Wird hierbei der Anker zum Zwecke des Öffnens des Ventiles beim gerings
ten Wert der Magnetkraft angezogen, veranschaulicht durch Linie 900, so
findet dies an Stelle 914 statt. Dies entspricht auf der Abszisse einer
Zeitspanne von T-3. Findet der Ankeranzug und damit das Öffnen des Venti
les bei größter Magnetkraft statt, veranschaulicht durch Linie 902, so
fände dies statt an Stelle 910, entsprechend einer Zeitspanne von T-4.
Vergleicht man die Öffnungs- und Schließzeiten, so zeigt Kurve 918 in
Fig. 29 den magnetischen Flußabbau bei Elektromagneten gemäß der Erfin
dung, während Kurve 920 den Flußabbau bei vorbekannten elektromagnetischen
Vorrichtungen zeigt. Wie zuvor schon ausgeführt ist der Flußabbau in Zeit
einheiten ausgedrückt rascher bei Kurve 918 als bei Kurve 920.
Sind die Bedingungen bei Betrachtung von Kurve 918 derart, daß bei grös
ster Magnetkraft - Linie 902 - der Anker freigegeben und das Ventil ge
schlossen wird, so fände dies bei der Erfindung (Ventil geschlossen) an
Stelle 922 statt. Auf der Abszisse entspricht dies einer Zeitspanne von
T-5. Soll das Schließen bei geringster Magnetkraft, also gemäß dem Wert
900, stattfinden, so würde der Anker gemäß der Erfindung freigegeben und
das Ventil geschlossen an Stelle 924. Dies entspricht auf der Abszisse
einem Wert von T-6.
Soll bei einer Vorrichtung gemäß dem Stande der Technik der Anker frei
gegeben und das Ventil geschlossen werden bei größter Magnetkraft - Li
nie 902 -, so findet dies an Stelle 926 statt, entsprechend einem Wert
von T-7 auf der Abszisse. Bei geringster Magnetkraft - Linie 900 - fände
dies an Stelle 928 statt, entsprechend einem Abszissenwert von T-8.
Für die Zwecke der Bezugnahme seien die folgenden Definitionen einge
führt:
a) T-1 und T-2 werden mit Δ T 1;
b) T-3 und T-4 sind Δ T 2;
c) T-5 und T-6 sind Δ T 3;
d) T-7 und T-8 sind Δ T 4.
Die Betrachtung von Fig. 24 zeigt, daß Δ T 1 wesentlich kleiner als Δ T 2
ist. Dies bedeutet natürlich, daß der Anzug des Ankers (Ventilöffnung) ge
mäß der Erfindung eine größere Gleichförmigkeit und Beständigkeit als beim
Stande der Technik hat. In gleicher Weise ist Δ T 3 wesentlich kleiner als Δ T 4, was bedeutet, daß das Freigeben des Ankers (Ventil schließen) bei
der Erfindung wiederum eine größere Gleichförmigkeit und Beständigkeit hat,
als beim Stande der Technik, wobei beide auf die Zeitspanne bezogen sind,
obwohl das genannte Band der Unsicherheit beim Stand der Technik und Er
findung als gleich angenommen wurden.
Nun noch zur Arbeitsgeschwindigkeit oder Ansprechgeschwindigkeit. Wie man
sieht, ist die Zeitspanne des ganzen Vorganges, ungeachtet dessen ob der
Anker bei Stelle 910 oder bei Stelle 912 angezogen wird (bzw. T-1 und T-2)
weit geringer als T-3 oder T 4 beim Stande der Technik. Die Freigabezeit
des Ankers gemäß der Erfindung, ungeachtet dessen ob diese an Stelle 922
oder Stelle 924 stattfindet, bzw. die Zeitspanne, während welcher dieser
Vorgang abläuft (T-5 bzw. T-6) ist weit geringer als die Zeitspannen T-7
oder T-8 beim Stande der Technik.
Es geht somit aus dem Gesagten hervor, daß elektromagnetische Vorrichtun
gen gemäß der Erfindung unter anderem magnetisch wirkungsvoller sind,
rascher arbeiten, wesentlich gleichförmiger sind, was die Zeitspanne des
Anziehens und Freigebens des Ankers anbetrifft, und wesentlich gleichförmi
ger und beständiger bezüglich ihrer Arbeitscharakteristika sind als elektro
magnetische Vorrichtungen gemäß dem Stande der Technik.
Fig. 25 veranschaulicht die Anker-Ventil-Öffnungszeiten und -Schließzeiten
zweier Elektromagnetventile, die bezüglich aller Einzelheiten miteinander
identisch sind, ausgenommen der Tatsache, daß die eine Einrichtung den er
findungsgemäßen magnetischen offenen Kreis verwendet, so wie oben beschrie
ben, während die andere Einrichtung den geschlossenen Kreis gemäß dem Stan
de der Technik benutzt.
In Fig. 25 bedeutet die Ordinate die Zeitachse, während die Abszisse die
Kraft der Rückholfeder angibt. Kurve 1000 veranschaulicht die Schließzeit
eines vorbekannten Elektromagnetventils mit einem geschlossenen Magnetkreis,
während Kurve 1002 die Öffnungszeit dieses Elektromagnetventils darstellt.
Kurve 1004 veranschaulicht die Schließzeit eines Elektromagnetventils mit
offenem Magnetkreis gemäß der Erfindung, während Kurve 1006 die Schließzeit
desselben Magnetventils zeigt. Wie man ganz klar erkennt, sind die Öffnungs-
und Schließzeiten gemäß der Erfindung nicht nur wesentlich, sondern drastisch
kleiner als die entsprechenden Zeiten der vorbekannten Elektromagnetventile.
Bei der Prüfung von elektromagnetischen Einrichtungen gemäß der Erfindung
hat sich ein weiterer, ganz unerwarteter Vorteil gezeigt. Fig. 26 veranschau
licht diesen grafisch. Man erkennt dort die Öffnungs- und Schließzeiten für
drei elektromagnetische Vorrichtungen mit offenem magnetischem Kreis gemäß
der Erfindung, aufgetragen über der Kraft der Rückholfeder. Die drei Vor
richtungen unterscheiden sich lediglich in dem magnetischen Material, aus
dem der stationäre Teil gebildet wurde. Die drei Materialien sind
die folgenden:
a) Kohlenstoffstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt;b) Siliconstahl;c) rostfreier Stahl (grade 416 US-Norm).Keiner dieser Stähle war vergütet.
Die Ordinate in Fig. 26 ist die Zeitachse, während auf der Abszisse
die Kraft der Rückholfeder aufgetragen ist. Die Kurven 2000 und 2002
stellen jeweils die Öffnungszeit bzw. Schließzeit für eine elektro
magnetische Einrichtung gemäß der Erfindung mit Kohlenstoffstahl nie
drigen Kohlenstoffgehaltes dar. Die Kurven 2004 und 2006 veranschau
lichen jeweils die Schließzeit bzw. Öffnungszeit einer elektromagne
tischen Einrichtung unter Verwendung von Silikonstahl. Die Kurven
2008 und 2010 zeigen die Schließzeit bzw. Öffnungszeit einer elektro
magnetischen Einrichtung gemäß der Erfindung unter Verwendung von
rostfreiem Stahl (grade 416 US-Norm).
Fig. 26 veranschaulicht die Tatsache, daß trotz Verwendung dreier
völlig verschiedener magnetischer Materialien bei einem solchen Elek
tromagneten mit offenem magnetischem Kreis die erzeugten Kurven dicht
beieinander liegen, ganz besonders dann, wenn man sie mit den entsprechen
den Kurven vergleicht, die von Vorrichtungen nach dem Stande der Technik
erzeugt wurden, wobei Materialien verwendet wurden, die in ähnlicher Wei
se voneinander abwichen. Hieraus ergibt sich, daß das Vorsehen eines
Spaltes aus nichtmagnetischem Material zum Erzeugen des erfindungsgemäßen
offenen magnetischen Kreises zu elektromagnetischen Vorrichtungen führt,
die nur sehr wenig auf Änderungen oder Schwankungen der magnetischen Ei
genschaften der verwendeten Materialien zum Bilden des stationären Teiles
ansprechen.
Während des Prüfens und Experimentierens hat sich gezeigt, daß der erfin
dungsgemäße offene magnetische Kreis die besten Ergebnisse dann liefert,
wenn wenigstens eine gewisse minimale Beziehung zu der konkreten Ausfüh
rungsform beachtet wird, bei welcher ein solcher Kreis verwirklicht ist.
Erst dann ergeben sich die gesamten Vorzüge der geregelten Flußleckage
(controlled flux leakage), der raschen Ankeranzugszeit und des raschen
Flußabbaus sowie der Ankerfreigabe.
Außerdem hat man festgestellt, daß der Spalt in dem sonst magnetischen
Material des stationären oder nicht bewegten Teiles des elektromagnetischen
Antriebes in der Größenordnung von wenigstens 40 Prozent des Abstandes zwi
schen der Außenfläche des Polschuhs und der Innenfläche des äußeren Magnet
gehäuses sein sollte. Die Messung wird hierbei in einer Ebene vorgenommen,
die senkrecht zur Achse des Polschuhs liegt und durch den axialen Mittel
punkt der zugeordneten Spule hindurchläuft. Nur beispielshalber sei auf
Fig. 16 eingegangen, wobei die imaginäre Meßebene senkrecht zur Achse 208
verlaufen würde, sodann durch Polschuh 117 und durch den axialen Mittelpunkt
der Spule 106. Der radiale Abstand (im folgenden "Meßabstand" genannt) zwi
schen einer solchen gedachten Ebene zwischen Außenfläche von Polschuh 117
und Innenfläche des äußeren hülsenförmigen Gehäuses 96 wären zu messen,
und der magnetische Spalt, der oberhalb Spule 106 vorliegt, müsste sodann
eine radiale Länge von wenigstens 40 Prozent des genannten Meßabstandes haben.
Betrachtet man Fig. 17, so würde die gedachte Meßebene senkrecht zur Achse
des Polschuhs 536 verlaufen, sodann durch Polschuh 536 hindurch und durch
den axialen Mittelpunkt von Spule 526. Der Meßabstand entlang dieser gedach
ten Ebene zwischen Außenfläche von Polschuh 508 und Innenfläche von Gehäuse
404 wäre zu messen und der "magnetische Spalt" so wie zuvor definiert, um
fassend die nichtmagnetische Tragwand 406, hätte sodann eine radiale Länge
von wenigstens 40 Prozent des genannten Meßabstandes zu haben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 19 würde die gedachte Ebene senkrecht zur Achse
826 von Polschuh 804, sodann durch Polschuh 804 hindurch und durch den
axialen Mittelpunkt der Spule 810. Der Meßabstand entlang dieser gedachten
Ebene zwischen Außenfläche von Polschuh 804 und Innenfläche von Gehäuse 802
wäre sodann zu messen, und der "magnetische Spalt" gebildet aus dem ring
förmigen nichtmagnetischen Teil 821, müsste sodann eine radiale Länge von
wenigstens 40 Prozent des genannten Meßabstandes haben.
Bei Fig. 22 würde die gedachte Ebene senkrecht zur Achse 826b von Polschuh
804 b verlaufen, durch Polschuh 804 b hindurch sowie durch den axialen Mittel
punkt der Spule 810 b. Der Meßabstand entlang der gedachten Ebene zwischen
Außenfläche von Polschuh 804 b und Innenfläche von Gehäuse 802 b wäre zu
messen und der magnetische Spalt, gebildet durch den nichtmagnetischen Zy
linder 872, hätte sodann einen Mindestdurchmesser von 40 Prozent des ge
nannten Meßabstandes zu haben. Würde der Durchmesser von Teil 872 deutlich
kleiner, als 40 Prozent des Meßabstandes, so wäre es günstig, die wirksame
axiale Länge des Teiles 872, gemessen von der Innenfläche der oberen Wand
870 zum wirksamen oberen Ende des Polschuhs 804 b, wenigstens 40 Prozent
des Meßabstandes zu machen.
Betrachtet man Fig. 23 so würde die gedachte Ebene senkrecht zur Achse des
Polschuhs 804 c verlaufen, durch Polschuh 804 c hindurch sowie durch den
axialen Mittelpunkt von Spule 810 c. Der Meßabstand in diesem Ausführungs
beispiel verliefe entlang der gedachten Ebene zwischen Außenfläche von Pol
schuh 804 c und der Innenfläche einer imaginären zylindrischen äußeren Ge
häusewand, falls eine solche vorgesehen wäre, den ringförmigen äußeren Um
fang der oberen und unteren Wände 870 c und 822 c dicht umschließen. In die
sem Falle wäre der magnetische Spalt zwischen den Innenflächen der oberen
und der unteren Endwände 870 c und 822 c gleich groß wie der Meßabstand oder
wenigstens 40 Prozent hiervon. Ist die Vorrichtung gemäß Fig. 23 entweder
mit einem zylindrischen herabhängenden Wandteil 818 c oder einem zylindrischen,
stehenden Wandteil 818 c oder beiden ausgestattet, so würde sich der Meßab
stand in ähnlicher Weise bestimmen, wie durch Messen bis zur Innenfläche der
imaginären Erstreckung der herabhängenden oder stehenden zylindrischen Wand
teile. Der magnetische Spalt, im wesentlichen zylindrisch, hätte eine axiale
Länge zwischen den Flächen 819 und 823 von wenigstens 40 Prozent des Meßab
standes.
In Beschreibung und Ansprüchen wurden durchgehend die folgenden Ausdrücke
verwendet:
- a) Spalt aus nichtmagnetischem Material;
- b) magnetische Unterbrechung;
- c) offener magnetischer Kreis;
- d) nennenswerter Spalt aus nichtmagnetischem Material;
- e) nennenswerte nichtmagnetische Unterbrechung;
- f) nennenswerte nichtmagnetische Unterbrechung;
- g) nennenswerter Spalt;
- h) magnetische Nicht-Verbindung.
Es versteht sich, daß diese Ausdrücke einen Abstand oder eine Länge von we
nigstens 40 Prozent des "Maßabstandes" bedeuten, so wie oben beschrieben.
Wann immer einer der genannten Ausdrücke verwendet wurde, so ist damit nicht
ausgeschlossen, daß dieser ausschließlich auf die betreffende Komponente an
wendbar ist.
Claims (26)
1. Elektromagnetischer Motor mit einem stationären Magnetkörper (92, 96 oder
404 oder 802 oder 802 b oder 802 c) wenigstens teilweise aus magnetischem
Werkstoff bestehend, mit einer Rotationsachse (117 oder 536 oder 804 oder
804 b oder 804 c), mit einem Polschuh, der in Bezug auf den Magnetkörper
zentral und stationär angeordnet ist, mit einer elektrischen Spule (106
oder 526 oder 810 oder 810 b oder 810 c), die bei elektrischer Beaufschla
gung ein Magnetfeld erzeugt, mit einem Anker (118 oder 534 oder 808 oder
808 b oder 808 c) mit einer Querwand (92 oder 414 oder 822 oder 822 b oder
822 c), die sich quer zur Umlaufachse erstreckt und wenigstens teilweise
den Anker aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit dem Polschuh
(117 oder 536 oder 804 oder 804 b oder 804 c) bei Beaufschlagen der Spule
in Berührung gelangt, daß der Magnetkörper und der Polschuh einen magne
tischen Fluß um die elektrische Spule (106 oder 526 oder 810 oder 810 b
oder 810 c) bei deren Beaufschlagung erzeugen, daß der magnetische Kreis
einen nichtbewegten Teil und einen bewegten Teil des elektromagnetischen
Antriebs umfaßt, daß der bewegte Teil des elektromagnetischen Antriebs
eine Querwand (92 oder 414 oder 822 oder 822 b oder 822 c) sowie den Anker
(118 oder 534 oder 808 oder 808 b oder 808 c) umfaßt, daß der nichtbewegte
Teil des elektromagnetischen Antriebs den Polschuh (117 oder 536 oder
804 oder 804 b oder 804 c) und den stationären magnetischen Körper (96 oder
404 oder 802 oder 802 b oder 802 c) umfaßt, und daß zusätzliche Mittel (Raum
zwischen 96 und 117 oder 406 oder 821 oder 872 oder 819 bis 823) vorgesehen
sind, die eine wesentliche nichtmagnetische Unterbrechung im nichtbewegten
Teil des elektromagnetischen Antriebs erzeugen, um die Fluß-Leckage zu ver
bessern, und damit die Flußverfallszeit im magnetischen Kreis zu verringern.
2. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker wenigstens teilweise hülsenförmig ist (118).
3. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzlichen Mittel, die die magnetische Unterbrechung bilden,
einen wesentlichen Spalt aus nichtmagnetischem Material (Raum zwischen
96 und 117 oder 406 oder 821 oder 872 oder 819 bis 823) in dem nichtbe
wegten Teil bilden.
4. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das nichtmagnetische Material des wesentlichen Spaltes aus nichtmag
netischem Material ein gasförmiges Medium umfaßt.
5. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzlichen Mittel, die die magnetische Unterbrechung bilden,
einen Spalt aus nichtmagnetischem Material in dem nichtbewegten Teil um
fassen, und daß der Spalt aus nichtmagnetischem Material zwischen dem
stationären magnetischen Körper und dem Polschuh angeordnet ist (Raum
zwischen 96 und 117 oder 406 oder 821 oder 872).
6. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzlichen Mittel, die die magnetische Unterbrechung bilden,
einen Spalt aus nichtmagnetischem Material umfassen, und daß das nicht
magnetische Material des Spaltes aus nichtmagnetischem Material (406
oder 821 oder 872) den Polschuh (536 oder 804 oder 804 b) tragen, und
zwar in festem Verhältnis in Bezug auf den stationären, magnetischen
Körper (404 oder 802 oder 802 b).
7. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der stationäre magnetische Körper eine zylindrische Wand (818 c) um
faßt, die im wesentlichen radial außerhalb der Spule angeordnet ist,
daß die zusätzlichen Mittel, die die magnetische Unterbrechung bilden,
einen Spalt aus nichtmagnetischem Material (819 bis 823) umfassen und
daß der Spalt aus nichtmagnetischem Material in der zylindrischen Wand
(818 c) vorliegt.
8. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der stationäre magnetische Körper weiterhin eine erste axiale
Stirnwand bildet, die als Rotationskörper um die Rotationsachse gebil
det ist und sich an einem ersten axialen Ende der Spule befindet, eine
zweite axiale Stirnwand (970 c), die als Rotationskörper um die Rotations
achse gebildet ist und sich an einem zweiten axialen Ende der Spule be
findet, gegenüberliegend dem ersten axialen Ende der Spule, daß die ers
te axiale Stirnwand (822) die Querwand umfaßt, und daß die zusätzlichen
Mittel, die die magnetische Unterbrechung bilden, einen Spalt aus nicht
magnetischem Material zwischen der ersten und der zweiten axialen Stirn
wand (Fig. 23) umfassen, um eine magnetische Unterbrechung zwischen die
sen zu schaffen.
9. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der stationäre magnetische Körper eine zylindrische Wand aus magne
tischem Material sowie Stirnwände (92 oder 414 oder 822 oder 822 b) um
faßt, daß die zylindrische Wand im wesentlichen radial außerhalb der Spu
le (106 oder 526 oder 810 oder 810 b) angeordnet ist, daß die axialen Stirn
wände die Querwand umfassen, daß die axialen Stirnwände an einem axialen
Ende der Spule nahe beim Anker (118 oder 534 oder 808 oder 808 b) und beim
Polschuhträger (112 oder 406 oder 821 oder 872) angeordnet ist, daß der
Polschuhträger den Polschuh in Bezug auf die zylindrische Wand und die
axiale Stirnwand stationär hält, und daß der Polschuhträger die magneti
sche Unterbrechung zwischen dem Polschuh und der zylindrischen Wand her
stellt, um zwischen diesen beiden eine magnetische Unterbrechung zu schaffen.
10. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Polschuhträger einen schaftartigen Teil (112) umfaßt, der sich axial
in Bezug auf die axiale Stirnwand (92) und durch diese hindurch erstreckt,
sodaß die Spule (106) den Schaft (112) auf dessen Umfang und in einem Ab
stand umgibt, daß der Polschuh (117) im wesentlichen zylindrisch gestaltet
und vom Schaft (112) getragen ist, und daß der Anker (118) im wesentlichen
hülsenförmig und auf dem Schaft (112) geführt ist, sodaß er sich relativ
zu diesem zu bewegen vermag.
11. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Stirnwand (92) ringförmig und von der zylindrischen
Wand (96) abnehmbar ist.
12. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Polschuhträger eine zweite axiale Stirnwand (406 oder 821)
aufweist, die in einem axialen Abstand zur ersten axialen Stirnwand
(414 oder 822) angeordnet ist, daß die Spule (526 oder 810) axial zwi
schen den beiden Stirnwänden angeordnet ist, und daß die zweite Stirn
wand (406 oder 821) aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht.
13. Elektromagnetischer Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Polschuh (536) von der zweiten Stirnwand (406) getragen und in
Bezug auf diese positionierbar ist (416, 511).
14. Ventileinheit zum Freigeben oder Absperren einer Flüssigkeitsströmung,
mit einem stationären magnetischen Körper (92, 96 oder 404 oder 802
oder 802 b oder 802 c), der wenigstens teilweise aus magnetischem Werk
stoff besteht und der eine erste Umdrehungsachse hat, einen Polschuh
(117 oder 536 oder 804 oder 804 b oder 804 c), der in Bezug auf den Mag
netkörper zentral und in Bezug auf diesen stationär angeordnet ist,
mit einer elektrischen Spule (106 oder 526 oder 810 oder 810 b oder 810 c),
die bei Beaufschlagung ein Magnetfeld erzeugt, mit einem Ventilsitz
(356 oder 418 oder 814 oder 814 b oder 814 c), mit einem Strömungskanal
(274, 274 b, 278, 280 oder 420 oder 816) im Ventilsitz, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Polschuh eine Polschuhfläche (125 oder 538 oder 830
oder 830 b oder 830 c) umfaßt, daß ein Anker-Ventil-Element (118 oder
534 oder 808 oder 808 b oder 808 c) zwischen der Polschuhfläche und dem
Ventilsitz vorgesehen ist, daß sich eine Querwand (92 oder 414 oder 822
oder 822 b oder 822 c) quer zur Achse der Umdrehung erstreckt und wenigs
tens teilweise das Anker-Ventil-Element aufnimmt, daß elastische Mit
tel (119 oder 544 oder 812 oder 812 b oder 812 c) vorgesehen sind, die
normalerweise elastisch auf das Anker-Ventil-Element in einer ersten
Richtung einwirken, um dieses gegen den Sitz anzudrücken, sodaß die
Strömung durch den Strömungskanal unterbrochen wird, daß das Anker-
Ventil-Element bei Bewegung in einer zweiten Richtung, die der ersten
entgegenläuft mit der Polschuhfläche (125 oder 538 oder 830 oder 830 b
oder 830 c) bei Beaufschlagung der Spule in Berührung gelangt, sodaß
die Strömung durch den Strömungskanal abgesperrt wird, daß der
Magnetkörper (92, 96 oder 404 oder 802 oder 802 b oder 802 c) und
der Polschuh dahingehend arbeiten, daß ein magnetischer Kreis
um die elektrische Spule bei deren Beaufschlagung erzeugt wird,
daß der Kreis aus einem nichtbewegten Teil und einem bewegten
Teil besteht, daß der bewegte Teil eine Querwand (92 oder 414
oder 822 oder 822 b oder 822 c) und das Anker-Ventil-Element (118
oder 534 oder 808 oder 808 b oder 808 c) umfaßt, daß der nichtbe
wegte Teil den Polschuh (117 oder 536 oder 804 oder 804 b oder
804 c) und den stationären magnetischen Körper (96 oder 404 oder
802 oder 802 b oder 802 c) umfaßt, daß ein Spalt (Raum zwischen
96 und 117 oder 406 oder 821 oder 872 oder 819 bis 823) aus nicht
magnetischem Material mit einer zweiten Achse der Umdrehung, die
im wesentlichen mit der ersten Achse der Umdrehung fluchtet, vor
gesehen ist, daß der Spalt aus nichtmagnetischem Material eine
magnetische Unterbrechung im nichtbewegten Teil darstellt, um
die Flußleckage im Bereich des Spaltes aus nichtmagnetischem Ma
terial zu verbessern und damit die Flußabbauzeit in dem magneti
schen Kreis bei Beaufschlagung der Spule zu verringern und es den
elastischen Mitteln zu erlauben, das Anker-Ventil-Element in die
erste Richtung zu bewegen.
15. Ventileinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spalt (Raum zwischen 96 und 117 oder 406 oder 821 oder 871) aus
nichtmagnetischem Werkstoff zwischen dem stationären magnetischen
Körper und dem Polschuh vorgesehen ist, um die magnetische Unter
brechung zwischen dem stationären magnetischen Körper und dem
Polschuh zu bilden (Fig. 16, 17, 19 und 22).
16. Ventileinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spalt aus nichtmagnetischem Material (406 oder 821 oder 872) den
Polschuh (536 oder 804 oder 804 b) in festem Verhältnis zu dem sta
tionären magnetischen Körper (404 oder 802 oder 802 b) trägt.
17. Kraftstoff-Dosier-Ventileinheit zum Dosieren von Kraftstoff für
einen Verbrennungsmotor, mit einem magnetischen Gehäuse (92, 96)
aus wenigstens teilweise magnetischem Werkstoff, das eine zylin
drische Wand (96) umfaßt, eine quer angeordnete axiale Stirnwand
(92) einen Polschuh (117), der in Bezug auf das Magnetgehäuse zen
tral und stationär angeordnet ist, und der eine Polschuhendfläche
(125) umfaßt, mit einer elektrischen Spule (106), die bei Beauf
schlagung ein Magnetfeld erzeugt, mit einem Anker-Ventil-Element
(118) wobei die axiale Stirnwand wenigstens teilweise das Anker-
Ventil-Element aufnimmt, und das Anker-Ventil-Element eine Anker-
Ventil-Endfläche (367) aufweist, wobei das Anker-Ventil-Element
dahingehend bewegbar ist, daß ihre Endfläche mit der Endfläche
(125) des Polschuhs bei Beaufschlagung der Spule (106) in Berührung
gelangt, daß ein Schaft (112) in Bezug auf das Magnetgehäuse (92,
96) zentral und stationär zu diesem angeordnet ist und einen Ventil
sitzteil (262, 266 und 356) sowie einen axial sich erstreckenden
Tragteil (260, 238) umfaßt und mit einem Strömungskanal (274, 276,
278, 280) im Ventilsitz, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh
(117) im wesentlichen zylindrisch und von dem Tragteil getragen ist,
daß das Anker-Ventil-Element (118) im wesentlichen hülsenförmig und
vom Tragteil getragen ist, um eine Relativbewegung zwischen den bei
den zuzulassen, daß das Anker-Ventil-Element (118) einen Ventilteil
(350, 354) umfaßt, der zeitweise mit dem Ventilsitz (266, 356) in
Eingriff gelangt, um die Strömung durch den Strömungskanal (274,
276, 278, 280) abzusperren, daß elastische Mittel (119) vorgesehen
sind, die das Anker-Ventil-Element (118) in einer ersten Richtung
und in einer ersten Position verbringen, wobei der Ventilteil (350,
354) zum Anlegen am Sitz (266, 356) gelangt, daß bei Beaufschlagen
der Spule (106) das Anker-Ventil-Element (118) gegen die Kraft der
elastischen Mittel (119) in einer zweiten Richtung entgegen der ers
ten Richtung und in eine zweite Position bewegt werden, wobei die
Anker-Ventil-Endfläche (367) mit der Endfläche (125) des Polschuhs
in Eingriff gelangt und der Ventilteil (350, 354) vom Ventilsitz
(266, 356) hinwegbewegt wird, sodaß Flüssigkeit durch den Strömungs
kanal (274, 276, 278, 280) fließen kann, daß das Magnetgehäuse (92,
96) und der Polschuh (117) dahingehend zusammenarbeiten, daß ein
magnetischer Kreis um die elektrische Spule (106), bei deren Beauf
schlagung gebildet wird, daß der magnetische Kreis einen nichtbe
wegten Teil und einen bewegten Teil umfaßt, daß der bewegte Teil
die axiale Stirnwand (92) und das Anker-Ventil-Element (118) um
faßt, daß der nichtbewegte Teil den Polschuh (117) und den statio
nären magnetischen Körper (92, 96) umfaßt, daß ein kontinuierlicher
Spalt (Ringraum zwischen 117 und 96) aus nichtmagnetischem Material
vorgesehen ist, der eine magnetische Unterbrechung im nichtbewegten
Teil bildet, um die Flußleckage im Bereich des Spaltes aus nicht
magnetischem Teil zu verbessern, und damit die Flußabbauzeit (flux
decay time ) in dem magnetischen Kreis bei Nichtbeaufschlagen der
Spule (106) zu verringern und es den elastischen Mitteln (119) zu
ermöglichen, das Anker-Ventil-Element (118) in die erste Richtung
zurückzubewegen.
18. Kraftstoff-Dosier-Ventileinrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Strömungskanal eine Anzahl (274, 276, 278,
280) von Kraftstoffströmungskanälen umfaßt.
19. Kraftstoff-Dosier-Ventileinrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Polschuh (117) axial verschraubbar ist (127,
238), um eine Einstellung relativ zu dem Tragteil vorzunehmen.
20. Kraftstoff-Dosier-Ventileinrichtung zum Dosieren von Kraftstoff für
einen Verbrennungsmotor, mit einem magnetischen Gehäuse (404 oder
802 oder 802 b) das wenigstens teilweise aus magnetischem Material
besteht, von im wesentlichen becherförmiger Gestalt ist und eine
axial sich erstreckende hülsenförmige zylindrische Seitenwand (404
oder 818 oder 818 b) aufweist, die an einem axialen Ende offen ist
und eine sich quer erstreckende axiale Stirnwand (414 oder 822 oder
822 b) an einem zweiten axialen Ende dem ersten axialen Ende gegen
überliegend aufweist, mit einem Polschuh (536 oder 804 oder 804 b),
der in Bezug auf das Magnetgehäuse zentral und fest angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh wenigstens teilweise hülsen
förmig und von im wesentlichen zylindrischer Gestalt ist und eine
Polschuhendfläche (538 oder 830 oder 830 b) aufweist, daß eine elektri
sche Spule (526 oder 810 oder 810 b) vorgesehen ist, die bei Beauf
schlagung ein magnetisches Feld bildet, daß ein Anker-Ventil-Element
(534 oder 808 oder 808 b) vorgesehen ist, das eine Anker-Ventil-End
fläche (540 oder 828 oder 828 b) umfaßt und derart bewegbar ist, daß
diese Endfläche mit dem Polschuh (538 oder 830 oder 830 b) bei Beauf
schlagung der Spule (526 oder 810 oder 810 b) in Berührung gelangt,
daß eine Trageinrichtung (406 oder 821 oder 872) aus nichtmagnetischem
Material mit der zylindrischen Seitenwand an deren erstem axialen En
de in Wirkverbindung gelangt, daß der Polschuh (536 oder 804 oder 804 b)
mit der Trageinrichtung (406 oder 821 oder 872) in Wirkverbindung
steht und von dieser getragen ist, daß eine Kraftstoffabgabeöffnung
(420 oder 816 oder 816 b) vorgesehen ist, daß ein Ventilsitz (418 oder
814 oder 814 b) um die Kraftstoffabgabeöffnung herum gebildet ist, daß
das Anker-Ventil-Element (534 oder 808 oder 808 b) im wesentlichen zwi
schen Ventilsitz (418 oder 814 oder 814 b) und Polschuh vorgesehen und
derart angeordnet, daß die Endfläche des Anker-Ventil-Elementes der
Endfläche des Polschuhs zugewandt ist, daß eine Ventilführung (542
oder 806 oder 806 b) im Polschuh gleitend gelagert ist und ein axiales
Führungsende aufweist, daß elastische Mittel (544 oder 812 oder 812 b)
mit dem Ventilführungsmittel (542 oder 806 oder 806 b) in Wirkverbin
dung stehen, um das axiale Führungsende mit der Endfläche (540 oder
828 oder 828 b) des Anker-Ventil-Elementes in Eingriff zu bringen und
das Anker-Ventil-Element in einer ersten Richtung in eine erste Posi
tion zu verbringen, in welcher dieses Element mit dem Sitz in Eingriff
gelangt, um die Strömung abzusperren, und daß bei Beaufschlagung der
Spule (526 oder 810 oder 810 b) das Anker-Ventil-Element (534 oder 808
oder 808 b) und das Ventilführungsmittel entgegen der Kraft der elasti
schen Mittel in eine zweite Richtung und in eine zweite Position ver
bracht werden, in welcher die Endfläche des Anker-Ventil-Elementes mit
der Endfläche des Polschuhs in Eingriff gelangt und eine Strömung von
Kraftstoff durch den Kraftstoffabgabekanal zugelassen wird.
21. Kraftstoff-Dosier-Ventil zum Dosieren von Kraftstoff für einen Ver
brennungsmotor mit einem magnetischen Gehäuse (404 oder 802 oder 802 b),
der wenigstens teilweise aus magnetischem Werkstoff besteht, von im
wesentlichen becherförmiger Gestalt ist und eine axial sich erstrecken
de Seitenwand (404 oder 818 oder 818 b) aufweist, die an einem ersten
axialen Ende offen und an einem zweiten, dem ersten axialen Ende ge
genüberliegenden axialen Ende eine quer sich erstreckende axiale
Stirnwand (414 oder 822 oder 822 b) aufweist, einen Polschuh (536 oder
804 oder 804 b), der in Bezug auf das Magnetgehäuse zentral und fest
angeordnet ist und der wenigstens teilweise hülsenförmig und von zy
lindrischer Gestalt ist und eine Endfläche (538 oder 830 oder 830 b)
aufweist, mit einer elektrischen Spule (526 oder 810 oder 810 b), die
bei Beaufschlagung ein Magnetfeld erzeugt, mit einem Anker-Ventil-
Element (534 oder 808 oder 808 b), die eine Endfläche (540 oder 828
oder 828 b) umfaßt und derart bewegbar ist, daß die Endfläche mit der
Endfläche (538 oder 830 oder 830 b) des Polschuhs bei Beaufschlagung
der Spule in Eingriff gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trag
einrichtung (406 oder 821 oder 872) aus nichtmagnetischem Werkstoff
im wesentlichen am ersten axialen Ende vorgesehen ist, daß der Pol
schuh (536 oder 804 oder 804 b) mit der Trageinrichtung in Wirkver
bindung verbringbar und von diesem getragen ist, daß ein Kraftstoff
abgabekanal (420 oder 816 oder 816 b) vorgesehen ist, daß ein Ventil
sitz (418 oder 894 oder 894 b) um den Kraftstoffabgabekanal gebildet
ist, daß wenigstens ein Teil des Anker-Ventil-Elementes (534 oder
808 oder 808 b) im wesentlichen zwischen dem Ventilsitz (418 oder 814
oder 814 b) und dem Polschuh (536 oder 804 oder 804 b) vorgesehen und
derart angeordnet ist, daß die Endfläche des Anker-Ventil-Elementes
der Endfläche des Polschuhs gegenüberliegt, daß elastische Mittel
(544 oder 812 oder 812 b) mit dem Anker-Ventil-Element in Eingriff
bringbar sind und um das Element in einer ersten Richtung in eine
erste Position zu verbringen, in welcher das Element mit dem Sitz
in Eingriff gelangt, um die Strömung durch den Kraftstoffabgabekanal
abzusperren, und daß bei Beaufschlagung der Spule (526 oder 810 oder
810 b) das Anker-Ventil-Element entgegen der Kraft der elastischen
Mittel (544 oder 812 oder 812 b) in einer zweiten Richtung entgegen
der ersten Richtung und in eine zweite Position verbracht wird, in
welcher das Element mit der Endfläche des Polschuhs in Berührung ge
langt und eine Strömung von Kraftstoff ermöglicht wird.
22. Kraftstoffzufuhrsystem für einen Verbrennungsmotor (12) mit einer ein
zigen Kraftstoff-Dosier-Ventileinrichtung (10), die einer Mehrzahl von
Zylindern des Motors Kraftstoff zuliefert, mit Einlaßkanälen der Zylin
der an einem Ende (Beispiel 340) einer einzelnen Leitung (Beispiel 80),
wobei das gegenüberliegende Ende (Beispiel 310) einer jeden Kraftstoff
leitung mit dem Kraftstoff-Dosier-Ventil zusammengeschaltet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-Dosier-Ventileinrichtung eine Anzahl
von Kraftstoffabgabekanälen (274, 276, 278, 280) aufweist, die der An
zahl von Kraftstoffleitungen (80, 82, 84, 86) entspricht, daß eine Luft
kammer (210) mit den Abgabekanälen zur Zulieferung von überatmosphäri
scher Luft vorgesehen ist, daß Mittel (Beispiel: 200) vorgesehen sind,
die jeweilige der Kraftstoffleitung mit jeweiligen der Abgabekanäle über
die Luftkammer und die darin enthaltene überatmosphärische Luft verbin
den, daß der aus den Kraftstoffabgabekanälen abgegebene Kraftstoff und
die überatmosphärische Luft ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bilden, das durch
die Kraftstoffleitungen (80, 82, 84, 86) strömt, daß ein elektromagneti
scher Antrieb einen feststehenden magnetischen Körper (92, 96) umfaßt,
der wenigstens teilweise aus magnetischem Material besteht und derart ge
staltet ist, daß er eine Rotationsachse hat, daß ein Polschuh (117) in
Bezug auf den magnetischen Körper (92, 96) zentral und fest angeordnet
ist, daß eine elektrische Spule (106) bei Beaufschlagung ein Magnetfeld
erzeugt, daß ein Anker (118) vorgesehen ist, daß eine Querwand im wesent
lichen senkrecht zur Rotationsachse verläuft und wenigstens teilweise
(168) den Anker (118) aufnimmt, daß der Anker mit dem Polschuh (117) bei
Beaufschlagen der Spule (106) in Eingriff gelangt, daß der Magnetkörper
und der Polschuh dahingehend zusammenarbeiten, daß sie einen Kreis magne
tischen Flusses um die elektrische Spule bei deren Beaufschlagung bilden,
daß der magnetische Kreis einen nichtbewegten und einen bewegten Teil des
elektromagnetischen Antriebes umfaßt, daß der bewegte Teil die Querwand
(92) und den Anker (118) umfaßt, daß der nichtbewegte Teil den Polschuh
(117) und den stationären magnetischen Körper (92, 96) umfaßt, daß zu
sätzliche Mittel (nichtmagnetischer ringförmiger Abstand zwischen 117 und
96) vorgesehen sind, die eine magnetische Unterbrechung im nichtbewegten
Teil des elektromagnetischen Antriebes bilden, um die Flußleckage zu ver
bessern und damit die Flußabbauzeit in dem magnetischen Kreis zu verrin
gern, daß der Anker (118) ein Ventilelement (350, 354) umfaßt, um ab
wechselnd ein Strömen von Kraftstoff durch die Kraftstoffabgabe
kanäle (274, 276, 278, 280) zu erlauben oder zu beenden, und daß
die zusätzlichen Mittel, die die magnetische Unterbrechung bilden,
einen Spalt (nichtmagnetischer Spalt zwischen 117 und 96) des nicht
magnetischen Materiales im nichtbewegten Teil (117, 92, 96) bilden.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft
stoff-Dosier-Ventileinrichtung (10) einen Einlaß (74) zur Aufnahme
von Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle aufweist, daß der Kraft
stoff sodann den Abgabekanälen (274, 276, 278, 280) zuströmt und
daß der Kraftstoff in den Abgabekanälen durch den Spalt (nichtmagne
tischer Spalt zwischen 117 und 96) aus nichtmagnetischem Material
fließt.
24. Vorrichtung zur gleichmäßigen Abgabe von Kraftstoff an einen Mehr
zylinder-Verbrennungsmotor (12) mit einer Anzahl von Leitungen, die
jeweils zu entsprechenden Einlässen der einzelnen Zylinder geführt
sind, mit einer Kraftstoff-Dosiervorrichtung (10) zum Heranführen
dosierter Mengen von Kraftstoff je nach dem Bedarf der einzelnen Zy
linder, mit Mitteln zum Definieren einer Kraftstoffkammer (170), ei
ner Anzahl von Kanälen (274, 276, 278, 280), die von der Kraftstoff
kammer (170) ausgehen, und zwar jeweils einer für jeden Zylinder des
Motors, und die jeweils an entsprechende Leitungen (Beispiel: 80) zum
Einlaßkanal (Beispiel: 366) eines Zylinders führen, ferner mit Mitteln
(210) zum Einführen überatmosphärischer Luft in einen Bereich strom
abwärts eines jeden Kanales (274, 276, 278, 280) und stromaufwärts
einer jeden Leitung (80, 82, 84, 86) zum Abgeben von dosiertem Kraft
stoff, der aus jedem Kanal austritt, wobei die überatmosphärische
Luft und der dosierte Kraftstoff ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bilden,
das durch jede Leitung dem Einlaßkanal eines entsprechenden Zylinders
zugeliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung
(10) einen elektromagnetischen Antrieb aufweist, der einen stationären
magnetischen Körper (92, 96) bildet, der seinerseits wenigstens teil
weise aus magnetischem Material besteht, eine Umlaufachse aufweist,
daß ein Polschuh (117) in Bezug auf den magnetischen Körper (92, 96)
zentral angeordnet und fest ist, daß eine elektrische Spule (106)
bei Beaufschlagung ein Magnetfeld erzeugt, daß ein Anker (118) vor
gesehen ist, daß eine Querwand (92) sich quer zur Umdrehungsachse
erstreckt und wenigstens teilweise den Anker (118) aufnimmt, daß
der Anker mit dem Polschuh (117) bei Beaufschlagung der Spule (106)
in Berührung gelangt, daß der magnetische Körper (92, 96) und der
Polschuh (117) dahingehend zusammenarbeiten, daß sie einen Kreis ei
nes magnetischen Flusses um die elektrische Spule (106) bei deren
Beaufschlagung bilden, daß der magnetische Kreis einen nichtbewegten
und einen bewegten Teil aufweist, daß der bewegte Teil die Querwand
(92) und den Anker (118) umfaßt, und der nichtbewegte Teil den Pol
schuh (117) und den stationären magnetischen Körper (92, 96), daß
zusätzliche Mittel (nichtmagnetischer Ringraum zwischen 117 und 96)
eine magnetische Unterbrechung im nichtbewegten Teil bilden, um die
Flußleckage zu verbessern und damit die Flußabbauzeit im magnetischen
Kreis zu verringern, und daß der Anker (118) ein Ventilelement (350,
354) aufweist, um abwechselnd die Strömung von Kraftstoff durch die
Kanäle (274, 276, 278, 280) zu erlauben bzw. zu beenden, und wobei
die zusätzlichen Mittel, die die magnetische Unterbrechung bilden,
einen Spalt umfassen (nichtmagnetischer Spalt zwischen 117 und 96)
aus nichtmagnetischem Material im nichtbewegten Teil (117, 96, 92).
25. Kraftstoff-Dosier- und Zufuhrsystem zum Dosieren und Zuführen von
Kraftstoff zu einer Mehrzahl von Zylindern eines Verbrennungsmotors
mit einer einzigen Kraftstoff-Dosier-Ventileinrichtung (10) mit ei
nem einzigen positionierbaren Ventil (350, 354), einem Ventilsitz
(356), in Bezug auf welchen das Ventil zyklisch bewegbar ist in ei
ner Offen- und einer Schließstellung, einer Anzahl von Transportlei
tungen (80, 82, 84, 86) zum Heranführen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches
zu den Zylindern, wobei die Anzahl der Leitungen der Anzahl der Zylin
der entspricht, einer Reihe von Kraftstoff-Dosieröffnungen (274, 276,
278, 280), einer Kraftstoffquelle (170) unter überatmosphärischem
Druck zum Zuführen von Kraftstoff zu den Kraftstoff-Dosieröffnungen,
wenn das Ventil (350, 354) in die Offenstellung bewegt ist, um dosier
ten Kraftstoff an die einzelnen Kraftstoff-Dosieröffnungen abzugeben,
ferner mit einer Luftkammer (210), die sich stromaufwärts der Trans
portleitungen befindet und mit diesen kommuniziert, aber stromab
wärts der Kraftstoff-Dosieröffnungen, sodaß durch diese Kraftstoff
hindurchströmt, wobei die Luftkammer (210) mit einer unter über
atmosphärischem Druck stehenden Luftquelle steht, sodaß überatmos
phärische Luft in die Luftkammer gelangt, wobei überatmosphärische
Luft und dosierter Kraftstoff in der Luftkammer miteinander ein
Kraftstoff-Luft-Gemisch bilden, das durch die Transportleitung zu
den Zylindern strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-
Dosier-Ventileinrichtung einen elektromagnetischen Antrieb umfaßt,
der einen stationären magnetischen Körper (92, 96) aufweist, der
wenigstens teilweise aus magnetischem Material besteht, der eine
Umdrehungsachse (208, 303) aufweist, daß ein Polschuh (117) in Be
zug auf den Körper (92, 96) zentral und fest angeordnet ist, daß
eine elektrische Spule (106) bei Beaufschlagung ein Magnetfeld er
zeugt, daß ein Anker (118) vorgesehen ist, daß sich eine Querwand
(92) senkrecht zur Achse der Umdrehung erstreckt und wenigstens
teilweise den Anker (118) aufnimmt, daß der Anker mit dem Polschuh
bei Beaufschlagung der Spule (106) in Berührung gelangt, daß der
magnetische Körper (92, 96) und der Polschuh (117) dahingehend zu
sammenarbeiten, daß sie einen Kreis aus einem magnetischem Fluß um
die elektrische Spule (106) bei deren Beaufschlagung bilden, daß
der magnetische Kreis einen nichtbewegten und einen bewegten Teil
umfaßt, daß der bewegte Teil die Querwand (92) und den Anker (118)
umfaßt, daß der nichtbewegte Teil den Polschuh (117) und den sta
tionären magnetischen Körper (92, 96) umfaßt, daß zusätzliche Mit
tel (nichtmagnetischer Ringraum zwischen 117 und 96) vorgesehen
sind, um eine magnetische Unterbrechung in dem nichtbewegten Teil
zu bilden, um die Flußleckage zu verbessern und damit die Flußab
bauzeit in dem magnetischen Kreis zu verringern, daß der Anker (118)
ein Ventilelement (350, 354) umfaßt, um abwechselnd die Strömung
durch die Kraftstoff-Dosieröffnungen (274, 276, 278, 280) zu erlau
ben bzw. zu unterbinden, und daß die genannten zusätzlichen Mittel
die die magnetische Unterbrechung bilden, einen Spalt (nichtmagne
tischer Spalt zwischen 117 und 96) aus nichtmagnetischem Material
im nichtbewegten Teil umfassen.
26. Ventileinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Polschuh (117) im wesentlichen hülsenförmig ist, daß die Strömungs
kanalmittel eine Anzahl von Strömungskanälen (274, 276, 278, 280)
aufweisen, daß ein Kraftstoffabgabekörper (262, 264, 266) vorgesehen
ist, daß wenigstens einige der Kraftstoffkanäle (274, 276, 278, 280)
im Kraftstoffabgabekörper vorgesehen sind, und zwar derart, daß sie
über den Umfang und in gegenseitigem Winkelabstand angeordnet sind,
daß die Ventileinrichtung einen Einlaß (74) zur Aufnahme von Kraft
stoff von einer zugeordneten Kraftstoffquelle aufweist, daß der Kraft
stoff sodann zu der Anzahl von Strömungskanälen (274, 276, 278, 280)
strömt, und daß der Kraftstoff beim Strömen durch die Strömungskanäle
durch den Spalt aus nichtmagnetischem Material hindurchströmt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |