DE3733225A1 - Fluessigkeitsventil und kraftstoff-dosiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Flüssigkeits-Dosiersysteme, wie beispiels­ weise ein Kraftstoff-Dosiersystem für einen Verbrennungsmotor, ins­ besondere betrifft die Erfindung das Ventil, das bei einem solchen Flüssigkeitsdosiersystem verwendet wird, wobei ein einziges Ventil bestimmte Flüssigkeitsmengen gleichzeitig an bestimmte Aufnahme­ bereiche abgibt.

Die Automobilindustrie hat viele Jahre lang, wenn auch nur zum Zwecke des Erlangens von Wettbewerbsvorteilen, ständig Anstrengungen unternommen, um die Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit von Automobil­ motoren zu verbessern. Dennoch wurden die erzielten Verbesserungen von den Behörden als ungenügend bezeichnet; die Behörden haben zunehmend schärfere Bestimmungen bezüglich des Kraftstoffverbrauches wie auch bezüglich der maximal zulässigen Abgasmengen von Kohlen­ monoxyd, Kohlenwasserstoffen und Stickoxyden erlassen.

Um diesen strengeren Bestimmungen zu genügen, wurde schon die Ver­ wendung eines Vergasers mit einem elektromagnetischen Arbeitszyklus­ ventil vorgeschlagen, wobei der Vergaser noch als Ansaugvorrichtung arbeitet, wobei jedoch der Durchsatz des angesaugten Kraftstoffes in geregelter Weise durch das Arbeitszyklusventil in Abhängigkeit von Rückführsignalen verändert wird, die ihrerseits Werte des Motor­ betriebes und andere Bedingungen verkörpern. Derartige Vergaser waren jedoch im wesentlichen nicht dazu in der Lage, die genannten schärferen Anforderungen zu erfüllen.

Im Stande der Technik wurde auch schon die Anwendung eines Kraft­ stoffinjektionssystemes vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Düsen, die an den Einlaßventilen der entsprechenden Zylinder des Motors saßen, Kraftstoff unter Überdruck von einer gemeinsamen Kraftstoff-Dosierquelle empfangen und diesen Kraftstoff direkt in die einzelnen Zylinder des Motors injizieren, und zwar zeitlich auf den Motorbetrieb abgestimmt. Diese Kraftstoffinjektionssysteme waren nicht nur teuer, sondern vermochten auch nicht zu befriedigen, da das System einen Kraftstoffdurchsatz erfordert, der über einen weiten Bereich von Durchsätzen dosiert ist. Diese vorbekannten Injektionssysteme sind nämlich am einen Ende des geforderten Be­ reiches relativ genau, hingegen sind sie recht ungenau am entgegen­ gesetzten Ende des Bereiches. Auch wurden diese vorbekannten In­ jektionssysteme derart gestaltet, daß sie in einen mittleren Teil des Bereiches dosierten Kraftstoffdurchsatzes genau sind, dafür jedoch an den beiden Enden ungenau. Die Anwendung von Rückführ­ mitteln zum Verändern der Dosiercharakteristika derartiger vorbe­ kannter Kraftstoffinjektionssysteme hat das Problem des ungenauen Dosierens ebenfalls nicht gelöst. Da das Problem mit anderen Faktoren verknüpft ist, wie beispielsweise den folgenden: wirksame Öffnungsgröße der Injektordüse, die von der zugeordneten Düsennadel oder dem Ventilglied erforderliche Bewegung; die Trägheit des Düsen­ elementes; der Düsenberstdruck (derjenige Druck, bei dem die Düse öffnet). Es ist klar, daß mit geringerem Durchsatz dosierten Kraft­ stoffes der Einfluß dieser Faktoren größer wird.

Im Stande der Technik wurden auch schon Drosselkörper mit einem oder mehreren Dosierventilen vom elektromagnetischen Arbeitszyklus­ typus vorgeschlagen, die kontinuierlich Kraftstoff in den Luftstrom im Düsenkörper sowie in den Motoreinlaß einsprühten. Wenn auch diese Einrichtungen gut geregelte Durchsätze des Kraftstoffstromes liefer­ ten, so sind sie jedoch nur begrenzt dazu in der Lage, die schärfe­ ren Bestimmungen zu erfüllen. Dies geht zum Teil darauf zurück, daß bei solchen Systemen der Drosselkörper in Kombination mit einem Motoreinlaß oder Induktions-Manifold verwendet wird, durch welchen das Kraftstoff-Luft-Gemisch den einzelnen Zylindern zugeführt wird. Aufgrund Beschränkungen der Konstruktion, aufgrund der Motor­ chmrakteristika, zufolge Kostenfaktoren und schließlich mangels genügender Reproduzierbarkeit von im wesentlichen identischen Ein­ laß-Verteilersystemen erhielten einige Zylinder zu wenig Kraftstoff, während andere die notwendigen stöchiometrischen Kraftstoff-Luft- Verhältnisse erhielten. Der Fettheitsgrad des gesamten Kraftstoff- Zufuhrsystemes muß dabei auf ein solches Kraftstoff-Luft-Verhältnis angehoben werden, das das notwendige stöchiometrische Kraftstoff- Luft-Verhältnis bildet für die ansonsten unterversorgten Zylinder, um einen einwandfreien Betrieb zu erzielen. Hierbei erhalten jedoch die anderen Zylinder eine Kraftstoff-Luft-Versorgung, die zu fett ist, was zu einer schlechten Kraftstoffwirtschaftlichkeit und zur gesteigerten Produktion von Motorabgasen führt.

Im Stande der Technik wurde auch schon die Verwendung eines Drossel­ körpers vorgeschlagen, der lediglich zum Regeln des Durchsatzes der Luft zu einem Motoreinlaß diente, in Kombination mit einer Mehr­ zahl von Magnetventilen zum Dosieren von Kraftstoff, wobei ent­ sprechende dieser Ventile nahe bei entsprechenden Zylindern ange­ ordnet werden, um hierdurch den Kraftstoff einem Induktionssystem an entsprechenden Punkten zuzudosieren, die dicht bei den Einlaß­ ventilen der entsprechenden Zylinder liegen. Bei einer solchen An­ ordnung ist es eine viel verwendete Praxis, eine gemeinsame Verteil­ leitung für unter Druck stehenden Kraftstoff vorzusehen. Diese Ver­ teilerleitung gibt undosierten Kraftstoff an die entsprechenden Ventile, die sodann den Dosiervorgang durchführen. Diese Systeme sind teuer, da nämlich eine Mehrzahl von Hochleistungsventilen und Dosiersystemen erforderlich sind. Außerdem müssen die Ventile als Ventilsätze für den Motor bezüglich des Durchsatzes aufeinander abgestimmt sein. Bei solchen Anordnungen ist es üblich, sämtliche Duty-cycle-Ventile bei Ausfall eines oder mehrerer dieser Ventile auszutauschen, um wiederum einen abgestimmten Satz von Injektoren für den Motor zu erhalten. Falls einer der Injektoren oder ein Ventil nicht mehr einwandfrei arbeitet und falls ein Abgassensor sowie ein Rückführsignalerzeuger vorgesehen sind, so versucht der zugeordnete elektronische Regler je nach den Verhältnissen den Fettheitsgrad des Kraftstoff-Luft-Gemisches der übrigen Injektoren zu verändern, da das Abgas-Rückführ-Signal nicht unterscheiden kann, ob die vom Sensor erfaßte Abgaszusammensetzung auf das gestörte Arbeiten eines oder mehrerer Injektoren zurückgeht, oder ob das gesamte System bezüglich des Kraftstoff-Durchsatzes verändert werden muß.

Die Erfindung ist in erster Linie auf die Lösung der zuvor genannten sowie anderer, damit zusammenhängender Probleme gerichtet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung zusammen mit den zugehörenden, schematisch veranschaulichten Komponenten, die ein Gesamt-Kraftstoffversorgungs- und Dosiersystem für einen Motor bilden.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht der Kraftstoff-Dosiereinrichtung gemäß Fig. 1, teilweise weggebrochen und teilweise im Schnitt.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der in Fig. 2 enthaltenen Ventilein­ richtung.

Fig. 4 ist eine Ansicht des Gegenstandes von Fig. 3 in Richtung der Pfeile 4-4 gesehen.

Fig. 5 ist eine Axialschnittansicht gemäß der Schnittebene 5-5 in Fig. 4.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht gemäß der Schnitt­ linie 6-6 in Fig. 5.

Fig. 7 zeigt in vergrößertem Maßstab ein weiteres Element der Ventileinrichtung gemäß Fig. 2.

Fig. 8 ist eine Ansicht in Richtung der Pfeile 8-8 in Fig. 7.

Fig. 9 zeigt ein weiteres der in Fig. 2 enthaltenen Elemente im Axialschnitt und in vergrößertem Maßstab.

Fig. 10 ist eine Ansicht des Gegenstandes von Fig. 9 in Richtung der Pfeile 10-10 gesehen.

Fig. 11 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Gegenstandes von Fig. 2 wie auch von Teilen von Fig. 1.

Im folgenden soll auf Fig. 1 näher eingegangen werden. Man erkennt daraus die Kraftstoffdosier-und Zuliefereinrichtung 10, einen Ver­ brennungsmotor 12, eine Luftversorgung 14, einen Kraftstoffbehälter 16 sowie einen zugeordneten Regler 18. Motor 12 ist mit einem Mani­ fold-artigen Einlaßkanal 20 versehen, der mit der Umgebungsluft durch den Induktionskanal 22 kommuniziert, der seinerseits eine Drosselklappe 24 aufweist. Ein hier nicht dargestellter Luftreiniger kann mit dem Induktionskanal 22 in Verbindung stehen. Motor 12 hat vier Zylinder und Einlaßkanal 20 kommuniziert an den Stellen 26, 28, 30 und 32 mit den entsprechenden Zylindereinlässen. Wie bekannt, befinden sich an den Einlässen Ventile, die entsprechend dem Motor­ betrieb arbeiten. Eine Abgasleitung 34 steht in leitender Verbindung mit den entsprechenden Zylinderauslässen sowie mit einem Auspuff 36.

Regler 18 weist eine elektronische logische Schaltung auf. Dieser wird wenigstens ein Parametersignal eingespeist, und sie erzeugt dementsprechende Ausgangssignale. So gibt beispielsweise ein auf die Motortemperatur ansprechender Transducer 38 über einen Leiter 40 an den Regler 18 ein Signal, das die Motortemperatur ausdrückt; ein Sensor 42 erfaßt den relativen Sauerstoffgehalt der Abgase in Auspuff 36 und gibt über einen Leiter 44 ein Signal an den Regler 18. Ein auf die Motordrehzahl ansprechender Transducer 46 erzeugt ein Signal bezüglich der Drehzahl und liefert dies über einen Leiter 48 an den Regler 18; die Motorbelastung, die sich beispielsweise durch die Stellung der Drosselklappe 24 ausdrückt, liefert ein Signal über einen Leiter 50, der mit einem vom Fahrrad zu betätigen­ den Fußpedal 52 in Verbindung steht und außerdem über dieselbe Leitung oder eine zugeordnete Leitung 54 an Regler 18. Eine elektrische Spannungsquelle 56 mit einem Schalter 58 ist durch Leiter 60 und 62 an den Regler 18 angeschlossen. Die Ausgangstermi­ nale des Reglers sind jeweils über Leiter 64 und 66 an elektrische Terminale 68 und 70 der Dosiereinrichtung 10 elektrisch ange­ schlossen, die ihrerseits an die entgegengesetzten elektrischen Enden einer zugeordneten elektrischen Feldwicklung angeschlossen sind.

Eine Pumpe 72 entnimmt Kraftstoff aus Behälter 16 und fördert ihn über eine Leitung 74 zur Dosiereinrichtung 10. Die Pumpe kann im Behälter angeordnet sein. Eine Rückführleitung 56 führt über­ schüssigen Kraftstoff zu einem Bereich stromaufwärts von Pumpe 72, beispielsweise zum Behälter 16.

Die Luftversorgung 14 liefert Luft über eine Leitung 78 unter Druck zur Dosiereinrichtung 10.

Leitungen 80, 82, 84 und 86 für Kraftstoff-Luft-Emulsion liefern diese Emulsion von der Dosiereinrichtung zu Aufnahmebereichen bei den einzelnen Zylindereinlässen, ganz allgemein im Bereich der Induktionsteile 26, 28, 30 und 32.

Im folgenden soll näher auf die Fig. 2 bis 11 eingegangen werden. Wie man sieht, umfaßt die Dosiereinrichtung ein Gehäuse 88 mit einer zylindrischen Bohrung 90, in der ein Ring 92 gleitend gelagert ist. Er besteht aus Stahl und hat eine Umfangsnut zur Aufnahme eines O-Rings 94, der das Überströmen von Flüssigkeit (in diesem Falle Kraftstoff) verhindert.

Eine Hülse 96 aus magnetischem Werkstoff ist von Bohrung 90 eng umschlossen und liegt axial an der oberen Stirnfläche 98 des Ringes 92 an - siehe Fig. 2. Die obere Stirnfläche 98 hat eine Ringnut, die einen O-Ring 100 aufnimmt, der dann ein Überströmen von Kraft­ stoff verhindert, wenn die Stirnfläche 102 der Spule 104 an Stirn­ fläche 98 anliegt.

Spule 104 trägt eine Feldwicklung 106, die, wie oben erwähnt, elektrisch an die Klemmen 68 und 70 angeschlossen ist (Fig. 1). Die gesamte Einrichtung, umfassend Ring 92, Hülse 96, Spule 104, Wicklung 106 sowie Leiter 68 und 70 sind in Bohrung 90 untergebracht und durch eine Klemme 108 sowie Schrauben 110 gesichert.

Ein Führungsschaft- und Düsenelement 112 (im folgenden "Führungs­ schaft" genannt) ist in einer dem Gehäuse 88 angeformten Ausnehmung eingelassen und liegt an einem Gehäuse 114 eines Verteilers 115 an. Ein Dichtungsring 116 zwischen Gehäuse 88 und Führungsschaft 112 verhindert das Überströmen von Kraftstoff.

Eine Hülse 118 ist auf Führungsschaft 112 geführt und relativ zu diesem beweglich. Bei Beaufschlagung von Wicklung 106 bewegt sich Hülse 118 nach oben - in Fig. 2 gesehen - gegen einen Polschuh 117 entgegen dem Widerstand einer Feder 119. Hierbei gibt das flansch­ artige untere Ende die Strömungskanäle, die dem Führungsschaft 112 angeformt sind, frei.

Ein Druckregler 120 weist eine erste Kammer 122 auf, die dem Gehäuse 88 eingeformt ist sowie eine zweite Kammer 124, die sich innerhalb eines Gehäusedeckels 126 befindet, mit einer auf Druck ansprechen­ den, beweglichen Membran 128. Diese ist an ihrem Umfang eingespannt und trennt somit die beiden Kammern 122 und 124. Ein Düsenträger 130 liegt mit einem Ringteil 132 auf der Seite der Kammer 122 von Membran 128 an, während sich ein weiterer Teil 134 hiervon durch Membran 128 sowie durch eine Stützplatte 136 hindurch erstreckt, an welcher Teil 134 befestigt ist. Eine Feder 138 liegt mit einem Ende an Stützplatte 136 an, während ihr anderes Ende sich mit einem Federkäfig in Eingriff befindet, der von einer Justierschraube ge­ tragen ist.

Düsenträger 130 weist eine Ausnehmung auf, in der sich eine Ventil­ kugel 146 befindet. Diese hat eine Ventilfläche 148. Kugel 146 ist dadurch in der Trägerausnehmung gehalten, daß ein Teil 150 des Trägers an der Kugel 146 anliegt. Träger 130 hat weiterhin eine Sackbohrung, in welche eine Druckfeder 152 eingelassen ist, um die Ventilkugel 146 ständig anzudrücken. Aufgrund der Reibungskräfte wird der Tendenz der Kugel 146 entgegengearbeitet, jene Ausrichtung zu verlassen, die am günstigsten ist zum Zusammenarbeiten mit einem Ventilsitz 154 von Ventilsitzelement 156. Dieses befindet sich in einer Bohrung 158 in Gehäuse 88. Eine weitere Bohrung 160 dient zum Vervollständigen der leitenden Verbindung zwischen Ventilsitz­ element 156, Bohrung 158 und Leitung 76.

Der durch Leitung 74 ankommende Kraftstoff strömt durch den Ringraum zwischen der inneren zylindrischen Fläche 164 von Hülse 166 von Spule 104 und den Außenflächen 161 und 162 der Polschuhe 117 und 118, wie auch durch die innere zylindrische Fläche 168 des Ringes 92. Der derart durch den Ringraum strömende Kraftstoff gelangt schließlich in Kammer 170, von wo aus er, wie noch im einzelnen zu beschreiben sein wird, dem Motor zudosiert wird. Eine Leitung 172 kommuniziert mit Kammer 170 und sorgt somit für einen Kraft­ stoffluß aus Kammer 170 in Kammer 122, in welcher der Druck des Kraftstoffes auf die Membran 128 wirkt. Sobald der Druck des Kraft­ stoffes einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird Membran 128 entgegen dem Widerstand von Feder 138 weiter nach rechts bewegt. Hierdurch wird die Ventilkugel 146 vom Ventilsitz 154 abgehoben, so daß ein Teil des Kraftstoffes auf einem Nebenweg über Ventilsitz­ element 156, Bohrung 158, Bohrung 160 und Rückführleitung 76 strömen kann. Dieses Öffnen und Schließen der Ventilkugel 146 dient dazu, ein im wesentlichen konstantes Kraftstoffdosier-Druckdifferential aufrecht zu erhalten.

Eine Leitung 174 in Gehäuse 88 nimmt Druckluft aus Leitung 78 auf und fördert diese zu einem Aufnahmebereich des Verteilers 115.

Verteilergehäuse 114 weist eine obere Montagefläche 176 auf - in Fig. 2 gesehen -, die an eine entsprechende Fläche 178 von Gehäuse 88 anmontiert wird. Die untere Fläche 188 von Gehäuse 114 ist konisch mit einem Neigungswinkel in der Größe von 9,0 Grad, gemessen gegen die Vertikale.

Eine Ringnut 190 ist dem Gehäuse 114 von dessen oberer Fläche 176 her angeformt, so daß nach dem Befestigen von Gehäuse 114 an Gehäuse 88 diese Nut eine Verteilerkammer wird. Eine zweite Nut 192 radial außerhalb von Nut 190 nimmt einen O-Ring 194 auf, der nach der Montage von Gehäuse 88 an Gehäuse 114 eine Flüssigkeitsdichtung zwischen diesen beiden herstellt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind Paßmittel vorgesehen, um zwischen den einzelnen Komponenten eine vorbestimmte Lage einzu­ halten. Dies soll noch im einzelnen beschrieben werden. An dieser Stelle sei lediglich darauf verwiesen, daß dem Gehäuse 88 und dem Gehäuse 114 Sackbohrungen angeformt sein können, mit entsprechenden Paßstiften zusammenarbeitend.

Wie man erkennt, sind vier in gleichem Winkelabstand angeordnete, im wesentlichen zylindrische Kanäle in Gehäuse 114 vorgesehen, von denen lediglich die Kanäle 200 und 204 dargestellt sind. Die Achsen der Kanäle treffen sich in einem gemeinsamen Punkt, der auf der vertikal sich erstreckenden Achse 208 liegt.

Jeder dieser Kanäle, wie beispielsweise Kanal 200, weist einen ersten zylindrischen Kanalabschnitt 210 auf, an den sich, wie man aus Fig. 11 erkennt, eine weitere, erweiterte zylindrische Bohrung 212 anschließt, und schließlich eine abermals erweiterte zylindrische Bohrung 214.

Wie man am besten aus den Fig. 2 und 11 erkennt, sind dem Gehäuse 114 von der Fläche 176 her weiterhin Schlitze oder Aussparungen angeformt - hier nur 220 und 224 gezeigt -, die dazu dienen, die leitende Verbindung zwischen der Luftverteilerkammer 190 und den entsprechenden Kanälen, beispielsweise 200 und 204 dann herzu­ stellen, wenn die Gehäuse 114 und 88 aneinander montiert sind. Diese Schlitze, die wie Kanäle wirken, kommunizieren mit den Kanälen 200, 204 sowie den beiden anderen, hier nicht dargestellten, vor­ zugsweise an und in den entsprechenden Kanalabschnitten 210.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 80, 82, 84 und 86 für den Transport des Kraftstoff-Luft-Gemisches jeweils mit einem Endfitting 216 ausgestattet, der in den vier Bohrungen, beispielsweise 200 und 204, dichtend eingesetzt ist. Die Endfittings 216 sind nach dem Einhau in Gehäuse 114 durch Klemmplatten 218 festgehalten.

Nach dem Zusammenbau von Gehäuse 114 mit Gehäuse 88 ist eine leiten­ de Verbindung zwischen Leitung 174 und Luftverteilerkammer 190 her­ gestellt.

Im folgenden soll näher auf die Fig. 3 bis 6 und 11 eingegangen werden. Wie man sieht, hat Führungsschaft 112, der aus Edelstahl besteht, einen Schaftteil 260, der einteilig mit einem Düsenkopf 262 ausgebildet ist. Düsenkopf 262 hat zwei unterschiedliche Stärken. Er weist einen radial äußeren Teil 264 von verringerter Stärke auf sowie einen radial inneren Teil 266 von relativ größerer Stärke und Dicke. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gehen diese beiden Abschnitte 264 und 266 durch eine geneigte oder konische Fläche 268 ineinander über; die Neigung der Fläche gegen die Achse 270 liegt in der Größenordnung von 45 Grad.

Teil 266 des Düsenkopfes weist eine Ringnut 272 auf, die koaxial zur Achse 270 angeordnet ist und die nach oben offen ist - siehe Fig. 5. Eine Anzahl von Kanälen 274, 276, 278 und 280 ist dem Düsen­ kopf 262 angeformt, und zwar derart, daß deren obere Enden - wie­ derum in Fig. 5 gesehen - mit der Ringnut 272 kommunizieren, und daß deren untere Enden 284, 286, 288 und 290 an Stirnfläche 282 des Düsenkopfes 262 münden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es vier solcher Kanäle 274, 276, 278 und 280, die - in Fig. 6 gesehen - im Abstand von 90 Grad auf Ringnut 272 gruppiert sind. Wie man aus Fig. 5 erkennt, haben sie gegen die Achse 270 einen Neigungswinkel von 9,0 Grad.

Aus den Fig. 3 und 5 erkennt man, daß Führungsschaftteil 260 einen zylindrischen Abschnitt 292 an seinem unteren Ende aufweist, der einen verkleinerten Durchmesser hat. Eine V-artige Ringnut 294 ist Kopfteil 266 angeformt, und zwar dem zylindrischen Abschnitt 292 unmittelhar benachbart und radial innerhalb der Verteilernut 272.

In Fig. 4 erkennt man diametral einander gegenüberliegende Paßnuten 296 und 298 in Düsenkopf 262. Diese sind dazu bestimmt, mit Paß­ stiften zusammen zu arbeiten.

Aus den Fig. 7 und 8 sieht man, daß Hülse 118 einen zylindrischen Hülsenkörper 346 aufweist, deren innere Mantelfläche 348 den Führungsteil 260 von Führungsschaft 112 gleitend umschließt. An das untere Ende von Hülse 118 ist ein Ringflansch 350 angeschlossen. Diese hat eine obere Stirnfläche 352, an der das eine Ende von Feder 119 anliegt, so wie in Fig. 2 gezeigt, und eine untere Stirn­ fläche 354, die als Ventilsitz für des Ventilsitzelement 356 dient (siehe die Fig. 3, 5 und 6), und die die Kraftstoffverteiler­ nut 272 umgibt. Hülsenkörper 346 weist einen axial sich erstrecken­ dem Teil 271 verringerten Außendurchmessers auf. Dieser ist mit Bohrungen 360, 361, 362 und 363 versehen, die sich im unteren Ende von Hülse 118 befinden. Das obere Ende von Hülse 118 weist einen Absatz 365 auf, durch den eine axiale Erstreckung 367 gebildet ist. Hülse 118 besteht aus magnetischem Werkstoff und dient, wie noch gezeigt werden wird, nicht nur als Ventilelement, sondern auch als Anker.

Aus den Fig. 9 und 10 erkennt man den Polschuh 117, der im wesentlichen aus einer Zylinderhülse 121 mit einem oberen Ende 123 und einem umteren Ende 125 sowie einem Innengewinde 127 besteht. Die äußere zylindrische Fläche 129 hat Abflachungen 131 und 133 zum Ansetzen eines Werkzeuges. Eine axial sich erstreckende Bohrung 135 ist in den Hülsenkörper 121 von unten her eingebracht. Auch der Polschuh 117 besteht aus magnetischem Werkstoff.

In Fig. 11 sind lediglich zwei Kanäle zum Transportieren des Kraft­ stoff-Luft-Gemisches aus der Mehrzahl von Kanälen dargestellt. Zum Zwecke der größeren Klarheit ist lediglich ein Paßstift 300 gestrichelt dargestellt. Er ist in eine Sackbohrung 190 vom Gehäuse 114 eingepreßt und greift in Aussparung 296 von Düsenkopf 262 ein, ferner in eine fluchtende Sackbohrung 302 in Gehäuse 88. Eine ähn­ liche Paßverstiftung besteht aus einer Paßnut 298 in Düsenkopf 262, aus Sackbohrungen entsprechend den Bohrungen 198 und 302 sowie einem Paßstift ähnlich dem Stift 300. In zusammengebautem Zustand gemäß der Fig. 2 und 11 bilden die Achsen der in dem Fig. 3 bis 10 dargestellten Elemente eine einzige Achse 303.

Wie man aus Fig. 11 erkennt, ist jeder Endfitting 216, der aus Kunststoff bestehen kann, im wesentlichen als Becher 304 mit radial sich erstreckenden Flanschen 306 am offenen Ende ausgebildet, ferner mit einem axial sich erstreckenden zylindrischen Teil 309 vom verringertem Durchmesser. Ein Endabschnitt 310 einer Hülse 312 ist im Inneren 314 des Becherteiles 304 aufgenommen und gehalten. Ein Strömungskanal 316 durch Hülse 312 fluchtet somit mit einem konischen Kanal 318 in Gehäuseteil 308, und zwar derart, daß das äußere offene Ende 320 gegen die zugeordnete Düse gerichtet ist, beispielsweise die Düse 274 oder 278; der Kanal 318 verjüngt sich dabei, so daß das innere Ende 322 einen Querschnitt aufweist, etwa gleich dem Querschnitt von Kanal 316. Hülse 312 kann ebenfalls aus Kunststoff bestehen. Die Endfittings 216 können während des Her­ stellungsverfahrens direkt auf das Ende von Hülse 312 aufgeschmolzen werden, um hierdurch gleichzeitig eine Dichtung und Verbindung zu erzielen. Sind Endfitting 216 und die zugeordnete Hülse im Gehäuse 114 montiert, so ist Endfitting 216 in den Bohrungen 210 und 212 eng umschlossen, während Flansch 306 durch Halteklemmen 218 in die Bohrung 214 eingepreßt und darin gehalten ist. Ein Dichtungsring 324 ist zwischen den in entsprechenden Schultern von Endfitting 216 und dem Bohrungen 200 und 204 eingepreßt und gehalten. Jede Transportleitung 80, 82, 84 und 86 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch weist einen Abgabe-Endfitting auf, der am Motorinduktionssystem befestigt ist, beispielsweise in der Verteilerleitung 20.

Wie bereits erwähnt, ist die Hülse 118 gleichzeitig Ventilelement und Anker. Bei Beaufschlagen der Wicklung 106 wird Hülse 118 demge­ mäß - in den Fig. 2 und 11 gesehen - entgegen der Kraft der Feder 119 nach oben bewegt. Dabei werden die Kraftstoffverteiler­ leitung 272 und die Dosierkanäle 274, 276, 278 und 280 gegen den überatmosphärischen Kraftstoff in Kammer 170 geöffnet, so daß dieser Kraftstoff durch die genannten Kanäle hindurchströmt und dabei dosiert wird und schließlich durch die Auslässe 284, 286, 288 und 290 austritt (siehe Fig. 4).

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hängt der Durchsatz dosierten Kraftstoffes im wesentlichen vom relativen Prozentsatz der Zeit­ spanne ab, während eines willkürlichen Zeitzyklus, während welcher Hülse 118 an Ventilsitzelement 356 von Düsenkopf 262 anliegt, ver­ glichen mit dem Prozentsatz der Zeitspanne, während welcher Hülse 118 hiervon abgefahren ist.

Dies hängt ab vom Ausgang des Reglers 18, der der Wicklung 106 ein­ gespeist wird, und hängt wiederum von den verschiedenen Parameter­ signalen ab, die von Regler 18 aufgenommen werden. Erfaßt beispiels­ weise Sauerstoffsensor und Transducer 42 die Notwendigkeit einer weiteren Brennstoffanreicherung im Kraftstoff-Luft-Gemisch, das dem Motor zugeführt wird, und gibt ein diesbezügliches Signal an den Regler 18, so fordert Regler 18 seinerseits an, daß Hülse 118 während einer längeren prozentualen Zeitspanne geöffnet wird, um den notwendigen, gesteigerten Durchsatz dosierten Kraftstoffes be­ reitzustellen. Es versteht sich demgemäß, daß bei jeglichen ge­ gebenen Parametern und/oder Indizes des Motorbetriebes und/oder der Umgebungsbedingungen Regler 18 auf Signale anspricht, die hier­ durch erzeugt wurden, und daß er eine entsprechende Beaufschlagung bzw. Nicht-Beaufschlagung der Wicklung 106 veranlaßt - was eine entsprechende Bewegung von Hülse 118 nach sich zieht, um hierdurch den gewünschtem Durchsatz an Kraftstoff für Motor 12 bereitzu­ stellen.

Nimmt man beispielsweise an, daß Wicklung 106 sich im nicht beauf­ schlagten Zustand befindet, so drückt Feder 119 die Hülse 118 ent­ lang des Führungsteiles 260 nach unten. Hierdurch gelangt die Ventilsitzfläche 354 mit der zusammenarbeitenden Fläche 356 des Düsenkopfes 262 zum Anliegen, wodurch ein Kraftstoffstrom aus Kammer 170 in den Verteilerraum 272 sowie in die Kanäle 274, 276, 278 und 280 unterbunden bleibt.

Wird Wicklung 106 beaufschlagt, so wird ein magnetischer Fluß er­ zeugt, der Hülse 118 einschließt. Diese reagiert hierauf damit, daß sie entlang des Führungsteils 260 entgegen dem Widerstand der Feder 119 nach oben gezogen wird, und zwar so lange, bis Hülse 118 an Polschuh 117 anliegt, womit der gesamte Hub von Hülse 118 durch­ laufen ist. Dieser gesamte Hub zwischen der vollständig geschlosse­ nen und der vollständig offenen Position kann beispielsweise 0,05 mm betragen. Während der gesamten Öffnungs- als auch Schließ­ bewegung ist Hülse 118 ständig von Führungsteil 260 geführt.

Während des Motorbetriebes, der den Leerlauf umfaßt, wird aus Quelle 14 Leitung 174 Druckluft zugeführt. Die Luft wird sodann der Luftverteilerkammer 190 zugeführt, die die vier Kanäle umgibt, vom denen die Kanäle 200 und 204 dargestellt sind. Die entsprechen­ den Verbindungskanäle, von denen nur 220 und 224 gezeigt sind, dienen zum Fördern von Druckluft aus der Verteilerkammer 190 zu den einzelnen Kanälen wie beispielsweise 200 und 204, von wo aus die Druckluft zur im wesentlichen konischen Öffnung 318 eines jedem Endfittings 216 gelangt. Gleichzeitig wird Hülse 118 in rascher Folge zyklisch geöffnet und geschlossen. Während der Zeit, während sie geöffnet ist, gelangt unter Druck stehender Kraftstoff aus Kammer 100 durch die dosierenden Düsen 274, 276, 278 und 280. Der Kraftstoff, der durch diese Düsen hindurchdosiert ist, tritt aus den Auslaßöffnungen 284, 286, 288, 290 auf einem Strömungswege aus, die im idealen Falle co-linear mit den entsprechenden Achsen der genannten Düsen 274, 276, 278 und 280 verläuft, die ihrerseits im Idealfall mit den Achsen der Endfittingkammern 318 in dem Kanälen, wie beispielsweise 200 und 204, fluchten.

Wie man weiterhin erkennt, insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 11, strömen sowohl die Druckluft als auch der dosierte und aus den Dosierkanälen, beispielsweise 274 und 278, austretende Kraftstoff in ein und derselben Richtung in die konische Kammer 318, die als Misch- und/oder Sammelkammer arbeitet. Dosierter Kraft­ stoff und Luft, die in Kammer 318 strömen, werden in dieser Kammer 318 gesammelt, wo sie eine gewisse Durchmischung erfahren und zu einem resultierenden Strom vom Kraftstoff und Luft axial innerhalb Kammer 318 und zu Kanal 316 erden. Dieser Strom aus miteinander vermischter Luft und Kraftstoff kann als Gemisch betrachtet werden, bei dem die Luft als Haupttransportmedium für den Kraftstoff durch Transportleitung 316 dient, bis zum Punkt der endgültigen Abgabe an den Motor.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Druck der dem Verteiler zugeführtem Luft beispielsweise 15,0-40,0 psig bei Standardbedingungen, während der geregelte Druck des Kraftstoffes in Kammer 170 in der Größenordnung vom weiteren 1,0 at Differential liegen kann, in Bezug auf dem dann herrschenden Druck der von Quelle 14 herangeführten Luft.

Der Durchmesser eines jeden Kanals 316 liegt in der Größenordnung vom 0,8 bis 1,5 mm.

Wegen der relativ großen Werte des Druckes der von Luftquelle 14 herangeförderten Luft ist auch die Geschwindigkeit in den Transport­ kanälen 316 relativ hoch. Dies führt nicht nur dazu, daß das Kraft­ stoff-Luft-Gemisch hier hindurchtransportiert wird, sondern auch zu einer Durchmischung in wenigstens zwei Phasen, was zu einer kontinuierlichen Mischwirkung bezüglich dieses Gemisches bei dessen Strömen führt bis zur Abgabe im Aufnahmebereich 366. Zufolge dieser hohen Strömungsgeschwindigkeit, sowie zufolge der Flußphasenver­ änderungen und des kontinuierlichen Durchmischens ist die mittlere Tropfengröße an der Abgabestelle des Gemisches zum Motor etwa 10 bis 30 Mikron mit dem Ergebnis, daß die Abgasemission des Motors bei magerem Betrieb stark verringert wird.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Druck der Luft, beispielsweise im Verteiler 190 und in den Kanälen 200 und 204 usw., der Druckregelkammer 124 mitgeteilt, so daß das Druckdifferential über die Membran 128 gleich dem Dosierdruckdifferential über die Dosierauslässe 274, 276, 278 und 280 ist. Auf diese Weise bleibt das Kraftstoffdosierdifferential im wesentlichen konstant, unge­ achtet der Veränderungen der Größe des Druckes der Luft, die der Luftverteilerkammer 190 zugeführt wird. Die Druckregelkammer 124 kann auf jegliche geeignete Weise an Druckluft angeschlossen sein, beispielsweise durch ein Leitungssystem in Gehäuse 88 und in Ge­ häusedeckel 126, der mit dem Abgabeende von Leitung 174 kommuniziert Die leitende Verbindung ist in Fig. 2 durch eine Leitung 368 ver­ wirklicht, die im wesentlichen außerhalb angeordnet ist, wobei ein Ende mit Kammer 124 kommuniziert und ein zweites mit der Luftver­ teilerkammer 190.

Wie sich aus den Fig. 2 und 11 ergibt, ist Hülse 118 aus mag­ netischem Material auf Führungsschaft 112 bei ihrer Bewegung in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Achse 208, sauber geführt und um diesen Schaft frei verdrehbar. Polschuh 117 ist an Führungs­ schaft 112 angeschraubt und axial derart justiert, daß der gewünsch­ te Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 125 und 367 von Polschuh 117 und Hülse 118 hergestellt wird. Eine Mutter 400 ist auf Führungsschaft 112 aufgeschraubt und gegen das obere Ende von Polschuh 117 geschraubt, nachdem der Polschuh derart justiert wurde, daß der gewünschte Spalt hergestellt wurde, um hierdurch Polschuh 117 in dieser justierten oder kalibrierten Position zu sichern. Der obere Teil von Führungsschaft 112 kann auch ohne Gewinde 238 ausgeführt sein (siehe Fig. 3); Polschuh 117 kann seine kalibrierte Position durch einen Preßsitz beibehalten. Außerdem braucht das Gewinde im oberen Teil des Führungsschaftes 112 nur von geringer axialer Länge zu sein; Polschuh 117 kann auf den gewindefreien Teil im Preßsitz aufgebracht und dennoch mit dem Gewindeteil verschraubt sein, wodurch eine axiale Justierung des Polschuhs 117 durch Verschrauben möglich ist. Auch hierbei kann wiederum eine Sicherungsmutter 400 vorgesehen werden.

Aus Fig. 11 erkennt man ferner, daß der unter Druck stehende Kraft­ stoff nicht nur die Ringkammer 364, sondern auch die Ringnut 294 anfüllt, die in direkter leitender Verbindung mit Kammer 364 steht, und zwar auch dann, wenn Hülse 118 geschlossen ist (siehe Fig. 3). Hierdurch vermag Kraftstoff aus zwei radialen Richtungen zum Kraftstoffverteilerring 272 zu gelangen, wann immer Hülse 118 in ihrer Offenstellung verbracht wird. Wird Hülse 118 nach oben bewegt, so wie in den Fig. 2 und 11 dargestellt, strömt unter Druck stehender Kraftstoff in Kanal 294 rasch radial nach außen zwischen die einander gegenüberliegenden Flächen 354 von Hülse 118 und 356 von Düsenkopf 262 zum Ringkanal 272. Gleichzeitig strömt Kraftstoff aus Kammer 170 außerhalb Fläche 268 (Fig. 3 und 5) rasch radial nach innen zwischen die einander zugewandten Flächen 354 und 356 zum selben Ringkanal 272. Auf diese Weise ist sicher­ gestellt, daß der gesamte Kraftstoffverteilerkanal 272 gefüllt wird, und daß auf ihn der Druck des Kraftstoffes in Kammer 170 immer dann einwirkt, wenn Hülse 118 in die Offenstellung verbracht wird. Zu­ folge des Vorsehens eines solchen Kraftstoffverteilers 272 werden sehr geringe Strömungsgeschwindigkeiten wie auch ein stabiler Fluß zu den Kanälen 274, 276, 278 und 280 erreicht.

Im Hinblick auf das Vorausgesagte versteht es sich, daß durch die Erfindung u.a. ein einziges Kraftstoff-Dosierventilelement 118 geschaffen wird, das den Kraftstoff wirksam einer Mehrzahl von im Abstand angeordneten Kraftstoffaufnahmebereichen zuführt, und zwar in einer Art und Weise, wobei nur sehr geringe Schwankungen zwischen den Durchsätzen dosierten Kraftstoffes wie auch zwischen zwei verschiedenen Kraftstoffaufnahmebereichen herrschen. Außerdem erkennt man, daß das Ventilelement gemäß der Erfindung beim bevor­ zugten Ausführungsbeispiel vom Arbeitszyklustypus ist (duty-cycle- type) mit einem Arbeitszyklus im Bereich von 50-200 oder mehr Zyklen pro Sekunde. Obgleich der Kraftstoff, der dosiert wird, demgemäß zyklisch begrenzt und eingeleitet wird, besteht letzten Endes die Wirkung darin, einen praktisch kontinuierlichen Fluß verschiedener Durchsätze zu schaffen, je nach Beaufschlagung oder Nichtbeaufschlagung der Wicklung, herbeigeführt durch Regler 18.

Außerdem erkennt man, daß es aufgrund der Erfindung nicht mehr not­ wendig ist, irgendein Mittel oder eine Maßnahme zum positiven Ver­ hindern einer Verdrehbewegung zwischen Düsenkopf 262 und Hülse 118 vorzusehen, da Ventilsitz 354 ungeachtet der jeweiligen relativen Winkelposition immer noch an der zugeordneten Ventilsitzfläche 356 anliegt, um die Kanäle 274, 276, 278 und 280 freizugeben oder ab­ zusperren.

Die Kanäle 274, 276, 278 und 280 wurden in den Figuren gegen die Achse 208 geneigt dargestellt. Dies muß jedoch nicht unbedingt so sein, vielmehr können die Kanäle auch jede anders gewünschte Neigung oder auch überhaupt keine Neigung in Bezug auf die Achse 208 haben, je nach Anwendungsfall.

Die Kanäle wurden ferner als im wesentlichen gleich oder in ihrem Dosiercharakteristika gleich dargestellt. Auch dies muß nicht so sein, vielmehr könnten die Kanäle in allen möglichen Beziehungen, beispielsweise bezüglich ihrer Dosiercharakteristika, voneinander abweichen.

Claims (15)

1. Ventileinrichtung für strömende Flüssigkeiten, umfassend einen Düsenkopf (262), eine Mehrzahl von Kanälen (274, 276, 278, 280) im Düsenkopf (262), mit jeweils einem stromaufwärtigen Einlaß­ ende und einem stromabwärtigen Auslaßende (284, 286, 288, 290), einer Ventilsitzfläche (356), getragen von dem Düsenkopf, einem Ventilelement (Hülse 118), das einen Ventilsitz (354) aufweist, der zu gewissen Zeitpunkten am Ventilsitzelement (356) dichtend anliegt, wobei die Hülse (118) in einer ersten Richtung beweg­ bar ist, um ein gegenseitiges Anliegen der beiden Flächen (354, 356) herbeizuführen und die Strömung der Flüssigkeit durch die Kanäle (274, 276, 278, 280) abzusperren, und wobei die Hülse (118) in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung bewegbar ist, um die Kanäle (274, 276, 278, 280) zu öffenen und eine Flüssigkeitsströmung hierdurch zu erlauben, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bewegungsrichtungen eine einzige Bewegungsachse (303) umfassen, daß ein Flüssigkeitsverteilerkanal (272) dem Ventilsitzelement (356) im Düsenkopf (262) angeformt ist, um im wesentlichen die Bewegungsachse zu umgeben, daß das jeweilige stromaufwärts gelegene Einlaßende der Kanäle (274, 276, 278, 280) mit dem Strömungsverteilerkanal (272) in leiten­ der Verbindung steht, daß ein Führungsmittel (112, 260) zum Führen der Hülse (118) während dessen Bewegung in einer der beiden Richtungen vorgesehen ist, und daß Mittel (119, 106) zum Erzeugen der Bewegung der Hülse (118) in den beiden Richtun­ gen vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Erzeugen der Bewegung der Hülse (118) in den beiden Richtungen ein erstes (119) und ein zweites (106) Mittel umfaßt, daß das erste Mittel eine Feder (119) umfaßt, und daß das zweite Mittel eine elektrisch beaufschlagte Wicklung (106) zum Erzeugen eines magnetischen Flusses umfaßt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (118) einen Hülsenkörper (346) umfaßt, und daß das Führungsmittel (112) die Hülse (118) im Inneren des Hülsen­ körpers (348) führt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse einen Hülsenkörper (346) aufweist, daß der Ventilsitz (354) von dem Hülsenkörper getragen ist an einem axialen Ende, daß dem Ventilsitzelement (356) gegenüberliegt, und daß das Führungsmittel (112) die Hülse führend erfaßt, und zwar im Inneren (348) des Hülsenkörpers (346).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (354) in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsachse (303) verläuft.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (118) zylindrisch ist, daß der Ventilsitz (354) an einem Ende der Hülse (118) getragen ist, und zwar der Ventilsitzfläche (356) gegenüberliegend, und daß das Führungsmittel (112) den zylindrischen Körper (346) der Hülse (118) führend erfaßt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (354) in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsachse (303) verläuft.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (112, 260) mit dem Düsenkopf (262) einteilig ausgebildet ist (Fig. 3, 5).

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (112, 260) vom Düsenkopf (262) getragen ist und sich radial innerhalb der Kanäle (274, 276, 278, 280) befindet.

10. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (118) einen hülsenförmigen Körper (346) aufweist, daß der Ventilsitz (354) von einem axialen Ende des hülsenförmigen Körpers (346) getragen ist und sich der Ventilsitzfläche (356) gegenüberliegend befindet, daß die Führungseinrichtung (112, 260) die Hülse im Inneren (348) des hülsenförmigen Körpers (346) führend erfaßt, und daß sich die Feder (119) mit dem Ventil­ element (118, 352) im Bereich des genannten axialen Endes in Eingriff befindet.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (118) einen Anker umfaßt, daß die Führungsein­ richtung einen Schaftteil (238) umfaßt, der sich entlang der Bewegungsachse (303) erstreckt und der einen Polschuh (117) aufweist, der von dem Schaft (238) getragen ist, und daß der Polschuh derart angeordnet ist, daß sich die Hülse (118) zwischen Polschuh (117) und Düsenkopf (262) befindet.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh (117) von und um den Schaft (238) getragen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh (117) von hülsenförmiger Gestalt (121) mit dem Schaft (238) verschraubt ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzfläche im wesentlichen ringförmig die Bewegungsachse (303) umgibt, daß zwischen Ventilelement und Führungselement eine Ringkammer (364) vorgesehen ist, die im wesentlichen radial innerhalb der ringförmigen Ventilsitzfläche (356) angeordnet ist, und daß Auslässe (360, 361, 362, 363) im Ventilelement vorgesehen sind, um eine leitende Verbindung zwischen der Flüssigkeit, die sich radial außerhalb der Hülse (118) und der Ringkammer (364) befindet, herzustellen.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringnut (294) im Düsenkopf (262) radial innerhalb der Ventil­ sitzfläche (356) vorgesehen ist, die sich in den Düsenkopf (262) hinein erstreckt, und zwar bis zu einer gewissen Tiefe unterhalb der Ventilsitzfläche (356) und daß die Ringnut (294) und die Ringkammer (364) miteinander kommunizieren.