DE3738877A1 - Elektromagnetisches kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Kraftstoff­ einspritzventil für Brennkraftmaschinen.

Die JP-Patentveröffentlichung Nr. 11 072/81 zeigt ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil mit einem beweglichen Organ, das am einen Ende einen Ventilkörper und am anderen Ende einen aus Magnetwerkstoff bestehenden Anker trägt. Bei diesem Einspritzventil wird das bewegliche Organ entlang der Achse des Einspritzventils linear hin- und her­ bewegt unter Führung durch zwei Führungen, die an Abschnit­ ten eines den Ventilkörper und den Anker verbindenden Stößels angeordnet und nahe dem Ventilkörper bzw. dem Anker positioniert sind.

Bei diesem Einspritzventil tritt jedoch der Nachteil auf, daß die beiden Führungen nicht ausreichend weit voneinander beabstandet sein können, so daß ungeachtet der Zweipunkt­ lagerung der Ventilkörper nicht exakt auf der Achse des Einspritzventils gehalten werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines elektro­ magnetischen Kraftstoffeinspritzventils, das so ausgelegt ist, daß bei unveränderter Gesamtlänge des Einspritzventils zwei Führungen in einem größeren Abstand voneinander als bei dem konventionellen Einspritzventil angeordnet sind, so daß der Ventilkörper exakt auf der Achse des Einspritzven­ tils gehalten werden kann.

Das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung mit einem beweglichen Organ, das an einem Ende einen Ventilkörper und am anderen Ende einen Anker aus Magnetwerkstoff trägt, mit einem zylindrischen Kern aus einem Magnetwerkstoff, der so angeordnet ist, daß sein fernes Ende dem Anker gegenübersteht, mit einer um den zylindrischen Kern angeordneten elektromagnetischen Spule, die bei Erregung eine elektromagnetische Kraft zwischen dem zylindrischen Kern und dem Anker erzeugt, und mit Führungs­ abschnitten zum Führen der Bewegung des beweglichen Organs in Axialrichtung, wobei die Führungsabschnitte im Bereich des Ventilkörpers und des Ankers des beweglichen Organs angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich des Ankers des beweglichen Organs angeordnete Füh­ rungsabschnitt ein Gleitelement aus nichtmagnetischem Werk­ stoff ist, das zwischen dem Anker und dem Kern angeordnet ist.

Die vorgenannte Aufgabe wird also dadurch gelöst, daß der dem Anker nähere Führungsabschnitt so ausgebildet wird, daß der Anker an dem Kern durch ein Gleitelement geführt wird, das aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht und zwischen Anker und Kern angeordnet ist.

Die genannte Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß als Führung ein Festlegeelement verwendet wird, das den Anker und den Kern konzentrisch zueinander festlegt und aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht.

Bei dem so aufgebauten elektromagnetischen Kraftstoffein­ spritzventil wird der am Ende des beweglichen Organs ange­ ordnete Anker von dem Kern geführt, wobei ein ausreichend großer Abstand zwischen der nahe dem Anker befindlichen Führung und der nahe dem Ventilkörper befindlichen weiteren Führung vorhanden ist, wenn die Länge des gesamten Kraft­ stoffeinspritzventils die gleiche wie bei dem konventionel­ len Kraftstoffeinspritzventil ist.

Bei dieser Anordnung kann das bewegliche Organ in Axial­ richtung in einem solchen Zustand bewegt werden, in dem die Achse des beweglichen Organs exakt mit der Achse des Kraft­ stoffeinspritzventils fluchtet, wodurch Probleme hinsicht­ lich eines unsymmetrischen Kontakts des Ventilkörpers mit dem Ventilsitz und des daraus resultierenden Nachteils mangelnder Reproduzierbarkeit der Charakteristiken der Ein­ spritzmenge nicht auftreten können.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform des elektromagnetischen Kraftstoff­ einspritzventils nach der Erfindung;

Fig. 2 die Art und Weise, wie ein Joch und ein Kern zusammengefügt sind;

Fig. 3 die Art und Weise, wie ein beweglicher Ab­ schnitt zusammengesetzt ist;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch einen wesentlichen Teil des Kraftstoffeinspritz­ ventils nach Fig. 4;

Fig. 6(1) bis 6(3) Querschnitte von Beispielen für die Durchfüh­ rung einer die Verschleißfestigkeit erhöhenden Oberflächenbehandlung des Kraftstoffeinspritz­ ventils; und

Fig. 7 eine Härtekurve des Werkstoffs, der für die Oberflächenbehandlung zur Erhöhung der Ver­ schleißfestigkeit eingesetzt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3 wird eine erste Ausfüh­ rungsform des Kraftstoffeinspritzventils erläutert. Ein Magnetkreis besteht aus einem zylindrischen Joch 3 mit einem Boden, aus einem Kern 2, der einen Stopfen 2 a, der ein offenes Ende des Jochs 3 verschließt, sowie einen säu­ lenförmigen Abschnitt 2 b, der in der Mitte des Jochs 4 verläuft, aufweist, und aus einem Tauchkolben 4, der dem Kern 2 mit einem Zwischenabstand gegenübersteht. Die Mitte des säulenförmigen Abschnitts 2 b des Kerns 2 ist mit einer Öffnung ausgebildet, in die eine Feder 9 eingesetzt ist, die einen beweglichen Abschnitt 4 A federnd gegen eine in einer Ventilführung 7 ausgebildete Kraftstoffeinleitungs- Sitzfläche 8 preßt, wobei der bewegliche Abschnitt 4 A aus dem Tauchkolben 4, einer Stange 5 und einem Kugelventil 6 besteht. Das Oberende der Feder 9 liegt am Unterende eines Federstellelements 10 an, das in die Mitte des Kerns so eingesetzt ist, daß die eingestellte Belastung verstellbar ist. Zwischen dem Kern 2 und dem Federstellelement 10 ist ein O-Dichtring 11 angeordnet, so daß Kraftstoff nicht von außen durch einen Zwischenrauma zwischen dem Kern 2 und dem Federstellelement 10 strömen kann. Zwischen dem Kern 2 und dem Joch 3 ist ein O-Dichtring 12 angeordnet, so daß durch einen Zwischenraum zwischen beiden kein Kraftstoff ausströ­ men kann. Eine den Magnetkreis erregende Magnetspule 15 ist auf einen Spulenkörper 13 gewickelt, und die Außenseite der Spule 15 ist mit Kunststoff umgossen. Eine Spuleneinheit 16, bestehend aus der Spule 15, dem Spulenkörper 13 und dem Kunststoffmantel, hat ein Anschlußelement 18, das in eine Öffnung 17 eingesetzt ist, die im Bund des Kerns 2 ausge­ bildet ist. Ein O-Dichtring 19 ist zwischen dem Anschluß­ element 18 und dem Kern 2 angeordnet. Die Öffnung 17 ist mit einem Druckring 20 verschlossen, der verhindert, daß ein Gießharz 19 a (nachstehend als Jochgehäuse bezeichnet) auf der Außenseite des Kraftstoffeinspritzventils 1 während seiner Bildung in das Ventilinnere eindringt. Ein ringför­ miger Vorsprung 21 ist mit dem Gießharz 14 einteilig auf dem Außenumfang der Spuleneinheit 16 so gebildet, daß Blasen im Kraftstoff nicht in das Ventilinnere eindringen können. Kraftstoff und Kraftstoffdämpfe werden durch einen Spalt 22 zwischen dem Kern und der Spuleneinheit 16, einen oberen Durchlaß 23 und einen unteren Durchlaß 24 geleitet. Der Außenumfang des Jochs 3 weist eine Ringnut 27 auf, in der ein O-Dichtring 26 aufgenommen ist, so daß kein Kraft­ stoff durch den Zwischenraum zwischen den Kraftstoffein­ spritzventil 1 und einem als Gehäuse dienenden Sockel 25 strömen kann. Ein Einströmkanal 28, durch den Kraftstoff in das Einspritzventil strömt, und ein Ausströmkanal 29, durch den im Kraftstoffeinspritzventil vorhandener, Blasen ent­ haltender überschüssiger Kraftstoff ausströmt, öffnen sich im Joch 3. Eine Ausnehmung 30 zur Aufnahme des beweglichen Abschnitts 4 A öffnet sich am Boden des Jochs 3. Ferner ist am Boden des Jochs 3 ein Ventilführungsaufnahmeteil 32 aus­ gebildet, dessen Durchmesser größer als derjenige der Aus­ nehmung 30 für den Abschnitt 4 A ist und der einen Stopfen 31 und die Ventilführung 7 aufnimmt. Der Außenumfang des Jochs 3 trägt einen ringförmigen Filter 33, der den Ein­ tritt von Staub und Fremdstoffen, die im Kraftstoff oder den Leitungen enthalten sind, vom Einströmkanal 28 in Rich­ tung zum Ventilsitz verhindert. Ein Anschlußelement 34, das Signale von einer Steuereinheit zur Spule 15 überträgt, ist an das Anschlußelement 18 angeschlossen. Diese Anschluß­ elemente 34 und 18 sind am Oberende der elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventilvorrichtung eingegossen, so daß ein isolierstoffgekapselter Steckverbinder 35 geschaffen ist. Der bewegliche Abschnitt 4 a besteht aus dem aus Magnetwerkstoff bestehenden Tauchkolben 4, der mit dem Tauchkolben 4 am einen Ende verbundenen Stange 5, dem mit dem anderen Ende der Stange 5 verbundenen Kugelventil 6 und einem an der oberen Öffnung des Tauchkolbens 4 befestigten und aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehenden Führungs­ ring 36. Der Führungsring 36 ist von einer Innenwandung 37 eines am fernen Ende des Kerns 2 sich öffnenden Hohlab­ schnitts geführt, während das Kugelventil 6 von einer Füh­ rungsfläche 38 der Ventilführung 7 geführt ist. Die zylind­ rische Führungsfläche 38, die das Kugelventil 6 führt, setzt sich zu der Sitzfläche 8 fort, auf der das Kugelven­ til 6 sitzt und deren Mitte mit einem Kraftstoffauslaß ver­ sehen ist. Die Ventilführung 7 hat einen zylindrischen Abschnitt 40, der entgegengesetzt zu der Sitzfläche 8 ver­ läuft und in dem eine Dralldüse 39 für die Kraftstoffzer­ stäubung aufgenommen ist.

Zwischen dem Sockel 25 und dem Außenumfang der Ventilfüh­ rung 7 ist ein O-Dichtring 41 angeordnet, um eine herme­ tische Kraftstoffdichtung zu bilden. Bei dieser Ausfüh­ rungsform ist der O-Dichtring in einem Aufnahmeteil 54 in Form einer Ringnut auf dem Außenumfang der Ventilführung 7 aufgenommen.

Die elektromatische Ventilvorrichtung wird in der nach­ stehend erläuterten Weise zusammengebaut. Das Anschluß­ element 18 der Spuleneinheit 16 wird in die im Bund des Kerns 2 gebildete Öffnung 17 eingesetzt, wobei der O-Dicht­ ring 19 bereits auf dem Anschlußelement 18 angeordnet ist, und der Druckring 20 wird dann in die Öffnung 17 von ober­ halb des Anschlußelements 18 eingesetzt. Dann wird der O-Dichtring 12 in die auf dem Außenumfang des Stopfenteils des Kerns gebildete Nut eingesetzt, und dann wird der Kern in das Joch 3 eingesetzt.

In diesem Zustand wird eine einen Stofffluß bewirkende Preßwerkzeughälfte 42 so eingestellt, daß sie in Axialrich­ tung das Oberende des inneren Umfangsteils 43 des Jochs 3 angrenzend an den Kern mit Preßdruck beaufschlagt, wodurch das Metall des Jochs 3 in Radialrichtung plastisch in Nuten 44 fließt, die in der Außenumfangsfläche des Stopfens des Kerns 2 gebildet sind, so daß ein Stofffluß erfolgt, mit dem das Joch 3 und der Kern 2 durch Druckkraft fest zusam­ mengefügt werden. Es ist besonders wichtig, daß die Innen­ wand des die Ventilführung 7 aufnehmenden Teils 32 des Jochs 3 und die Innenwand 37 des Kerns 2 mit hoher Präzi­ sion konzentrisch gemacht werden, da der bewegliche Ab­ schnitt in Axialrichtung hin- und hergeht, während sein Kugelventil 6 an der Führungsfläche 38 der Ventilführung 7 und der nichtmagnetische Ring 36 an der Innenwand 37 im fernen Ende des Kerns 2 geführt werden. Daher findet der Stofffluß in einem Zustand statt, in dem die Innenwand des die Ventilführung aufnehmenden Abschnitts 32 und die Innen­ wand 37 des Kerns 2 mit hoher Genauigkeit miteinander aus­ gerichtet sind, indem eine Druckaufnahme-Werkzeughälfte 45 (Fig. 2) verwendet wird. Danach wird das Anschlußelement 34 am Anschlußelement 18 durch Verstemmen, Löten oder Schwei­ ßen befestigt, und anschließend erfolgt das Umgießen mit Gießharz. Dann wird die Ventilführungsgruppe in der nach­ stehend beschriebenen Weise montiert. Die Ventilführungs­ gruppe umfaßt den beweglichen Abschnitt und die Ventilfüh­ rung. Der bewegliche Abschnitt wird wie folgt gebildet: Das Kugelventil 6 und die Stange 5 aus abschreckgehärtetem nichtrostendem Stahl werden durch Widerstands- oder Laser­ schweißen miteinander verbunden. Dann werden das andere Ende der Stange 5 und der Tauchkolben 4 dadurch zusammen­ gefügt, daß zwischen ihnen ein Stofffluß bewirkt wird, wobei die Innenwand des Tauchkolbens 4 in Nuten 46 im Außenumfang der Stange 5 fließt. Zum Festlegen des Füh­ rungsrings 36 an dem Tauchkolben 4 mittels der einen Stoff­ fluß bewirkenden Preßwerkzeughälfte 48 wird die Oberfläche 47 des Tauchkolbens 4, die nahe dem Kugelventil liegt, in einer Druckaufnahme-Werkzeughälfte aufgenommen, und ein Führungsring-Kontaktabschnitt 49 des Randes des Innenum­ fangs des Tauchkolbens 4 wird in Axialrichtung mit Preß­ kraft beaufschlagt unter Anwendung der einen Stofffluß bewirkenden Preßwerkzeughälfte 48, so daß der Führungsring in seiner Radialrichtung (Fig. 3) mit einer Druckkraft beaufschlagt wird. Dann wird eine Seite 50 des Kugelventils 6 an vier Stellen entlang der Bewegungsachse abgeschliffen unter Bildung von Kraftstoffzufuhrleitungen zwischen der zylindrischen Führungsfläche 38 und dem Kugelventil 6. Der Hub des beweglichen Abschnitts ist durch die Größe des Spalts zwischen einer Aufnahmefläche 51 eines Halses der Stange 5 und dem Stopfen 31 bestimmt. Dieser Spalt wird durch Feinschleifen einer Ventilführungs-Endfläche 52 oder der Aufnahmefläche 51 des Halses der Stange 5 eingestellt.

Die in dieser Weise zusammengebaute Ventilführungsgruppe wird zusammen mit dem Stopfen 31 in den Ventilführungs- Aufnahmeteil 32 des Jochs 3 der elektromagnetischen Ventil­ anordnung eingesetzt. Die Ventilführungsgruppe und die Ven­ tilanordnung werden dadurch miteinander festgelegt, daß zwischen ihnen ein Stofffluß bewirkt wird, indem die Innen­ umfangswand am fernen Ende des Jochs 3 zum plastischen Fließen in Nuten 53 im Außenumfang der Ventilführung 7 gebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dicke des Stop­ fens 31 so eingestellt, daß gewährleistet ist, daß das ferne Ende des Tauchkolbens 4 das ferne Ende des Kerns 2 nicht kontaktiert, wenn der bewegliche Abschnitt angezogen wird, und daß ein vorbestimmter Luftspalt zwischen beiden vorhanden ist. Anschließend werden das Federeinstellelement 10 mit der an seinem fernen Ende befestigten Feder 9 und der auf dem Außenumfang befestigte O-Dichtring 11 in die in der Mitte des Kerns 2 der elektromagnetischen Ventilanord­ nung gebildete Öffnung von der der Ventilführung 7 entge­ gengesetzten Richtung eingesetzt, und der Filter 33 sowie der O-Dichtring 26 werden dann auf dem Außenumfang des Jochs 3 befestigt, bevor die Einspritzmengenprüfung durch­ geführt wird, bei der die Ventilanordnung in eine Einspann­ vorrichtung gleicher Form wie der Sockel 25 eingespannt ist. Bei der Einspritzmengenprüfung wird die Dralldüse 39, die eine vorbestimmte Einspritzmenge bei vollem Hub des beweglichen Abschnitts gewährleistet, ausgewählt und in dem Dralldüsen-Aufnahmeteil 40 der Ventilführung 7 durch Stoff­ fluß befestigt. Dann wird das Ansprechverhalten des beweg­ lichen Abschnitts dadurch bestimmt, daß die Belastung der Feder 9 geändert wird, so daß in einer bestimmten Periode und einer bestimmten Ventilöffnungszeit eine vorbestimmte Einspritzmenge gewährleistet ist. Danach wird das Federein­ stellelement 10 am Kern befestigt, indem der Außenumfang eines oberen Vorsprungs 55 des Kerns 2 in dessen Radial­ richtung durch die in dem Gießharzgehäuse gebildete Öffnung mit Preßdruck beaufschlagt wird, wodurch sich die Innenwand des Kerns in Nuten 56 des Federeinstellelements 10 ein­ beißt.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils wird nachstehend erläutert. Der bewegliche Abschnitt des Ein­ spritzventils 1 wird durch der elektromagnetischen Spule 15 zugeführte elektrische Signale aktiviert, wodurch der Ven­ tilsitz geöffnet und geschlossen und dadurch Kraftstoff eingespritzt wird. Die der Spule 15 zugeführten elektri­ schen Signale sind Impulse. Wenn die Spule 15 von einem Strom durchflossen ist, wird von dem Kern 2, dem Joch 3 und dem Tauchkolben 4 ein Magnetkreis gebildet, so daß der Tauchkolben 4 in Richtung zum Kern 2 angezogen wird. Die Mitte der den Tauchkolben 4 und das Kugelventil 6 verbin­ denden Stange 5 ist mit einer Durchgangsöffnung 5 a ver­ sehen, durch die das Innere des nichtmagnetischen Rings und der um das Kugelventil gebildete Kraftstoffkanal miteinan­ der in Verbindung stehen. Wenn sich der Tauchkolben 4 ver­ schiebt, bewegt sich das damit einstückig ausgeführte Kugelventil 6 ebenfalls von der Sitzfläche 8 der Ventil­ führung 7 weg, wodurch der Kraftstoffauslaß geöffnet wird. Der Kraftstoff, dessen Druck von einer Kraftstoffpumpe und einem Kraftstoffdruckregler (nicht gezeigt) geregelt wird, strömt aus einem Kraftstoffkanal 57 in den Sockel 25, dann in das Innere der elektromagnetischen Ventilanordnung aus dem Einströmkanal 28 durch den Filter 33, durch den Kanal 24 am unteren Abschnitt der Spuleneinheit 16, den Außenum­ fang des Tauchkolbens 4, den Zwischenraum zwischen dem Stopfen 31 und der Stange 5, und zur Außenseite 50 des Kugelventils 6 und wird dem Sitzabschnitt zugeführt. Der Kraftstoff wird durch eine Wirbelöffnung 58 der Dralldüse 39 in eine Saugleitung eingespritzt, wenn das Ventil geöff­ net wird.

In Fig. 2 beaufschlagt die einen Stofffluß bewirkende Preß­ werkzeughälfte 42 das Joch in axialer Richtung mit einer Kraft. Die auf den Kern 2 aufgebrachte Kraft wirkt jedoch nur in Radialrichtung, wodurch die Innenwand des Jochs 3 zum plastischen Fließen in die Nut 44 gebracht wird. Da­ durch ist eine exakte Konzentrizität des Kerns 2, der Ven­ tilführung 7 und des beweglichen Abschnitts 4 A zu erzielen, indem einfach die Druckaufnahme-Werkzeughälfte 45 verwendet wird, um die exakte Konzentrizität der Innenwand 37 am fernen Ende des Kerns 2 und der Innenwand des Ventilfüh­ rungs-Aufnahmeteils 32 am fernen Ende des Jochs 3 zu erreichen.

Dieser Effekt ist auch mit einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 4 zu erreichen.

Bei dieser Ausführungsform wird der Außenumfang des oberen Randes des Jochs 3 entweder an mehreren Stellen oder am gesamten Umfang in Radialrichtung mit Druck beaufschlagt, so daß die Innenwand des Jochs 3 sich in einen Vorsprung einbeißt, der am Außenumfang des Kerns 2 gebildet ist und auf einer Verlängerung der einwirkenden Druckkraft liegt, wodurch das Joch 3 am Kern befestigt wird.

Bei diesem Verfahren ist auch sichergestellt, daß der Kern 2 nur in Radialrichtung mit Kraft beaufschlagt wird, so daß der Kern 2 in bezug auf andere Teile konzentrisch gehalten ist.

Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 1 in dem Sockel 25 in einem Zustand aufgenommen ist, in dem der O-Dichtring 26 in der im Außenumfang des Kerns 2 an einer über dem Abschnitt des Kerns 2, an dem dieser mit dem Joch 3 fest verbunden ist, liegenden Stelle gebildeten Ringnut 27 angeordnet ist, wie das hier der Fall ist, kann der O-Dichtring 26 den Aus­ tritt von Kraftstoff aus dem Raum zwischen dem Innenumfang des Sockels 25 und dem Außenumfang des Kerns 2 sowie zwi­ schen dem Verbindungsabschnitt des Kerns 2 und dem Joch 3 verhindern.

Bei dieser Ausführungsform können die Konzentrizität zwi­ schen dem Stopfen des inneren Festlegeelements und dem beweglichen Organ sowie die Ausrichtung des säulenförmigen Abschnitts entlang der Bewegungsachse des beweglichen Organs sichergestellt werden, so daß ein elektromagneti­ sches Einspritzventil geschaffen wird, dessen bewegliches Organ mit hoher Genauigkeit bewegbar ist und die Regelung der Einspritzmenge mit höchster Präzision erlaubt.

Da ferner das innere und das äußere Festlegeorgan mitein­ ander an einer Stelle zusammengefügt sind, die unter oder näher dem Kraftstoffauslaß aus der Dichtung zwischen dem inneren Festlegeorgan und dem Gehäuse liegt, kann die Dich­ tung, die einen Kraftstoffaustritt aus einem Zwischenraum zwischen dem inneren Festlegeorgan und dem Gehäuse verhin­ dert, auch als Dichtung für den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Festlegeorgan wirken, wodurch die Zahl der benötigten Dichtungselemente verringert wird.

Der bewegliche Abschnitt des angegebenen Kraftstoffein­ spritzventils wird also entlang dem Außenumfang des Kugel­ ventils und dem Außenumfang des auf dem Innenumfang des Tauchkolbens befestigten Führungsrings geführt, so daß eine ausreichende Führungslänge auch dann sichergestellt ist, wenn die Gesamtlänge des beweglichen Abschnitts aus Gründen der Gewichtsverringerung verkürzt ist. Ferner ist der Füh­ rungsring, da er aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht, laufruhig verschiebbar, wodurch die zum Anziehen des beweg­ lichen Abschnitts benötigte Zeit verringert wird und das Ansprechverhalten verbessert und der dynamische Bereich für die Einspritzmenge erweitert werden. Ferner wird die Repro­ duzierbarkeit unter Erhöhung der Stabilität verbessert. Da das Kugelventil stark zentripetal ist, kann der in jedem Führungsabschnitt gebildete Zwischenraum weniger fein als bei dem konventionellen Einspritzventil ausgebildet sein. Die zum maschinellen Bearbeiten der Teile erforderliche Zeit kann stark verringert werden, da bei der vorliegenden Ausführungsform mit Stofffluß gearbeitet wird, wodurch eine exakte Fositionierung von Teilen sichergestellt wird, die nicht mit der bei dem bekannten Einspritzventil erforder­ lichen hohen Präzision bearbeitet werden müssen.

Da gemäß der vorstehenden Beschreibung das Kugelventil des beweglichen Abschnitts dieser Ausführungsform in dem zen­ tralen Führungsloch der Ventilführung geführt ist, während der bewegliche Abschnitt auf einer dem Kugelventil entge­ gengesetzten Seite durch ein zwischen dem Tauchkolben und dem Kern vorgesehenes nichtmagnetisches Material geführt ist, kann auch dann eine ausreichende Führungslänge sicher­ gestellt werden, wenn Größe und Gewicht des beweglichen Abschnitts zur Erweiterung des dynamischen Bereichs ver­ ringert sind, so daß eine Schrägstellung des beweglichen Abschnitts in bezug auf die Achse des Kraftstoffeinspritz­ ventils verhindert wird. Wenn das Gewicht des beweglichen Abschnitts verringert ist, kann die zum Anziehen benötigte Zeit verringert werden, wodurch das Ansprechverhalten ver­ bessert und der dynamische Bereich für die Einspritzmenge erweitert werden. Wenn keine Schräglage des beweglichen Abschnitts auftritt, wird seine Bewegung stabil, wodurch die Reproduzierbarkeit der Charakteristiken der Einspritz­ menge verbessert wird. Eine Verringerung der durch Schräg­ lage bewirkten unsymmetrischen Belastungen vermindert einen übermäßigen Verschleiß des Führungsabschnitts und verbes­ sert dadurch dessen Beständigkeit.

Da die Entfernung zwischen den beiden Führungsabschnitten ausreichend groß gemacht werden kann, ohne daß die Gesamt­ länge des Kraftstoffeinspritzventils nach der Erfindung vergrößert wird, kann die Bewegung des beweglichen Ab­ schnitts in Axialrichtung mit einem hohen Maß an Präzision mit der Ventilachse koinzident gemacht werden. Daher können Probleme, die mit dem Verlust der Reproduzierbarkeit der Kennlinien der Einspritzmenge verbunden sind, was durch die Bewegung des beweglichen Abschnitts in Axialrichtung in schräger Lage sowie durch den unsymmetrischen Kontakt zwi­ schen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz bewirkt ist, be­ seitigt werden, und es können gleichbleibende Kraftstoff­ einspritzfunktionen gewährleistet werden.

Bei dieser Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt entlang der Innenwand des Kerns geführt, wobei der nicht­ magnetische Führungsring am fernen Ende des Ankers befe­ stigt ist. Der Führungsring kann jedoch auch auf dem Außen­ umfang des Kerns geführt sein.

Der Führungsring muß nicht unbedingt zylindrisch sein. Er kann jede Form haben, in der er an wenigstens drei Stellen am Kern entlanggleitet.

Außerdem kann der Führungsring statt auf dem Anker auf dem Kern befestigt sein, so daß er den Anker führt.

Der Führungsring kann als Gleitschicht aus nichtmagneti­ schem Material ausgebildet sein, die auf dem Außenumfang des Ankers vorgesehen ist. In diesem Fall kann die Gleit­ schicht durch Beschichten anstatt durch Einsetzen eines Rings gebildet sein.

Dabei kann die nichtmagnetische Gleitschicht auch auf der Oberfläche des Kerns ausgebildet sein, an der der Anker entlanggleitet, also entweder auf der Innen- oder der Außenumfangsfläche des Kerns.

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen wesentlichen Teil des Kraftstoffeinspritzventils. Die Fig. 6(1) bis 6(3) zei­ gen im Querschnitt Beispiele für die Oberflächenbehandlung des Tauchkolbens, der ein Bestandteil des Magnetkreises des Kraftstoffeinspritzventils ist, und die Grafik von Fig. 7 zeigt den Härteverlauf eines Mehrschichtüberzugs auf dem Tauchkolben nach den Fig. 6(1) bis 6(3). Die Größe des Zwischenraums zwischen der Sitzfläche 8 und dem Kugelventil 6 bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil ist gleich dem Hub der Ventilanordnung. Der Hub der Ventilanordnung ist bestimmt durch den Zwischenraum G zwischen einer unteren Endfläche 2 d des säulenförmigen Abschnitts 2 a des Kerns 2 und einer oberen Endfläche 4 a des Tauchkolbens 4 (Fig. 5). Mit anderen Worten wird die Ventilanordnung des Kraftstoff­ einspritzventils um einen Abstand hin- und herbewegt, der gleich dem Zwischenraum G ist. Wenn somit das Ventil geöff­ net wird, trifft die untere Endfläche 2 d des Kerns 2 auf die obere Endfläche des Tauchkolbens 4, wodurch der Hub der Ventilanordnung bestimmt wird.

Da ein solches Aufeinandertreffen sich ständig wiederholt, unterliegen die Endflächen 2 d und 4 a von Kern 2 und Tauch­ kolben 4 im Lauf der Zeit einer Veränderung bzw. einem Ver­ schleiß. Die veränderten Endflächen ändern den Ventilhub, wodurch sich mit der Zeit eine Änderung der Einspritzmenge und eine Verschlechterung des Betriebs der Brennkraftma­ schine einstellen.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß es diese Nachteile dadurch überwindet, daß auf die untere Endfläche 2 d und einen Innenumfangsabschnitt 2 b des Kerns 2 und/oder die obere Endfläche 4 a und einen Außenumfangs­ abschnitt 36 a eines Zylinderteils 36 des Tauchkolbens 4 Mehrschichtüberzüge aufgebracht werden, um die Abriebfe­ stigkeit zu verbessern.

Die Fig. 6(1) bis 6(3) zeigen Beispiele für das Aufbringen dieser Mehrschichtüberzüge. Bei dem Beispiel nach Fig. 6(1) ist der Kern 2 weniger hart als der Tauchkolben 4 und unterliegt daher beim Aufeinandertreffen einem stärkeren Verschleiß. In diesem Fall sind die Endfläche 2 a des Kerns und sein Innenumfang 2 b, der nahe der Endfläche 2 a liegt, mit einem Mehrfachüberzug versehen, der aus einer Chrom­ schicht 116 als Außenschicht und einer Nickelschicht 117 als Innenschicht besteht. Die Grafik von Fig. 7 zeigt den Härteverlauf dieses Mehrfachüberzugs. Danach sind die Härte der Chromschicht 116, der Nickelschicht 117 und des Kerns 2 in dieser Reihenfolge eingestellt, wobei die Chromschicht die größte Härte aufweist. Die Härte der Nickelschicht 117 unterscheidet sich von derjenigen der Chromschicht 116, so daß die äußere Chromschicht 116 als abriebfeste Schicht dient, während das Auftreffen von Belastungen auf die äußere Chromschicht 116 durch die elastische Wirkung der Nickelschicht 117 gedämpft wird, so daß die Beständigkeit der Chromschicht 116 gegenüber dem Fall, daß nur eine Chromschicht vorgesehen ist, erhöht und das Auftreten von Rissen und Ablöseerscheinungen verhindert wird. Der Luft­ spalt G des Kraftstoffeinspritzventils ist durch die Dicke des Mehrfachüberzugs bestimmt.

Bei dem Beispiel nach Fig. 6(2) liegt der Fall umgekehrt, d. h. der Tauchkolben 4 ist weicher als der Kern 2, und der Tauchkolben 4 unterliegt beim Aufeinandertreffen einem Ver­ schleiß. In diesem Fall sind die obere Endfläche 4 a des Tauchkolbens 4 sowie der Außenumfang 36 a seines zylindri­ schen Abschnitts, der nahe der oberen Endfläche 4 a liegt, mit einem Mehrschichtüberzug versehen, der aus den gleichen Schichten wie bei dem Beispiel von Fig. 6(1) besteht (Chromschicht 116 und Nickelschicht 117).

Bei dem Beispiel nach Fig. 6(3) haben der Tauchkolben 4 und der Kern im wesentlichen gleiche Härte und unterliegen in­ folgedessen beim Aufeinandertreffen einem Verschleiß. In diesem Fall sind Kern 2 und Tauchkolben 4 mit dem Mehr­ schichtüberzug beschichtet, der aus den gleichen Schichten wie vorher besteht, so daß die Abriebfestigkeit erhöht und das Auftreffen von Kräften auf die Chromschicht 116 ge­ dämpft werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen besteht der Mehrfachüberzug aus der Chromschicht 116, die als Ober­ flächenhärtungsschicht wirkt, und der Nickelschicht 117, die Auftreffkräfte dämpft bzw. absorbiert (also als weiche Schicht wirkt). Die Härte der beiden Schichten kann aber auch dann unterschiedlich gemacht werden, wenn der Mehr­ fachüberzug eine als Oberflächenhärtungsschicht dienende Chromoxidschicht und eine als Stoßdämpfungsschicht dienende Chromschicht umfaßt.

Die Oberflächenbehandlung kann ferner wie folgt durchge­ führt werden: Auf der Oberfläche, deren Abriebfestigkeit zu erhöhen ist, wird eine Nickelschicht gebildet, und in der Nickelmatrix der Nickelschicht im Bereich der Fläche werden während der Bildung der Nickelschicht harte Teilchen (wie Chromoxid, Siliciumoxid und Aluminiumoxid) dispergiert. In diesem Fall besteht die Oberflächenhärtungsschicht aus einer Nickelschicht mit in einer Nickelmatrix dispergierten harten Teilchen, und die Stoßdämpfungsschicht besteht aus einer Nickelschicht.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, den Abrieb von aufein­ andertreffenden Flächen durch Aufbringen der Oberflächen­ härtungsschicht zu vermeiden. Ferner ist es möglich, auf die Oberflächenhärtungsschicht wirkende Stoßkräfte durch die Wirkung der Stoßdämpfungsschicht zu absorbieren, wo­ durch in wirksamer Weise eine Rißbildung und ein Ablösen der Oberflächenhärtungsschicht verhindert wird. Die Ober­ flächenhärtungsschicht und die Stoßdämpfungsschicht können selektiv jeweils entweder auf dem beweglichen Organ oder dem Kern oder auf beiden vorgesehen sein, was vom Werkstoff von beweglichem Organ und Kern abhängt. Wenn z. B. das bewegliche Organ härter als der Kern und daher der Kern abriebgefährdet ist, können die Schichten kernseitig aufge­ bracht werden. Im umgekehrten Fall werden beide Schichten auf dem beweglichen Organ vorgesehen. Wenn sowohl das be­ wegliche Organ als auch der Kern abriebgefährdet sind, wer­ den die zwei Schichten auf beide aufgebracht.

Claims (11)

1. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil mit:
einem beweglichen Organ, das an einem Ende einen Ventil­ körper und am anderen Ende einen Anker aus Magnetwerkstoff trägt;
einem zylindrischen Kern aus einem Magnetwerkstoff, der so angeordnet ist, daß sein fernes Ende dem Anker gegenüber­ steht;
einer um den zylindrischen Kern angeordneten elektromagne­ tischen Spule, die bei Erregung eine elektromagnetische Kraft zwischen dem zylindrischen Kern und dem Anker er­ zeugt; und
Führungsabschnitten zum Führen der Bewegung des beweglichen Organs in Axialrichtung, wobei die Führungsabschnitte im Bereich des Ventilkörpers und des Ankers des beweglichen Organs angeordnet sind;
dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich des Ankers (4) des beweglichen Organs angeordnete Führungsabschnitt ein Gleitelement (36) aus nichtmagnetischem Werkstoff ist, das zwischen dem Anker (4) und dem Kern (2) angeordnet ist.

2. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement aus nichtmagnetischem Werkstoff ein Zylinderkörper (36) ist, dessen eines Ende am Anker (4) befestigt ist und dessen anderes Ende am Innenumfang des zylindrischen Kerns (2) entlanggleitet.

3. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil mit:
einem beweglichen Organ, das an einem Ende einen Ventil­ körper und am anderen Ende einen Anker aus Magnetwerkstoff trägt;
einem zylindrischen Kern aus einem Magnetwerkstoff, der so angeordnet ist, daß sein fernes Ende dem Anker gegenüber­ steht;
einer um den zylindrischen Kern angeordneten elektromagne­ tischen Spule, die bei Erregung eine elektromagnetische Kraft zwischen dem zylindrischen Kern und dem Anker erzeugt; und
Führungsabschnitten zum Führen der Bewegung des beweglichen Organs in Axialrichtung, wobei die Führungsabschnitte im Bereich des Ventilkörpers und des Ankers des beweglichen Organs angeordnet sind;
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Kern (2) und dem Anker (4) ein Festlege­ element (36) vorgesehen ist, das Kern und Anker in koaxia­ ler Lage festlegt und das den im Bereich des Ankers (4) positionierten Führungsabschnitt bildet.

4. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlegeelement ein Festlegekörper (36) aus nicht­ magnetischem Werkstoff ist, dessen eines Ende am Anker (4) festgelegt und dessen anderes Ende so in den zylindrischen Kern (2) eingesetzt ist, daß es entlang dem Innenumfang des Kerns (2) verschiebbar ist.

5. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine der Berührungsflächen (2 d oder 4 a) von beweglichem Organ (4 A) und Kern (2), an denen beide auf­ einandertreffen, oder beide Berührungsflächen mit einer verschleißfesten Oberflächenhärtungsschicht (116) überzogen sind, und daß zwischen der Oberflächenhärtungsschicht (116) und der Berührungsfläche eine Stoßdämpfungsschicht (117) zur Dämpfung des Stoßes beim Aufeinandertreffen des beweg­ lichen Organs und des Kerns aufgebracht ist.

6. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhärtungsschicht eine Chromschicht (116) und die Stoßdämpfungsschicht eine Nickelschicht (117) ist.

7. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhärtungsschicht eine Chromoxidschicht und die Stoßdämpfungsschicht eine Chromschicht ist.

8. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhärtungsschicht eine Nickelschicht mit darin dispergierten harten Teilchen und die Stoßdämpfungs­ schicht eine Nickelschicht ist.

9. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil mit einer elektromagnetischen Ventilanordnung, die aufweist:
ein zylindrisches, am Boden offenes Joch aus Magnetma­ terial;
eine in dem Joch gehaltene ringförmige elektromagnetische Spule;
einen Kern mit einem Stopfen zum dichten Verschließen des offenen Endes des Jochs und mit einem Säulenabschnitt, der in die Mitte der ringförmigen Spule eingesetzt ist, wobei der Kern aus Magnetwerkstoff besteht;
einen am Unterende des Jochs vorgesehenen Kraftstoffauslaß; ein bewegliches Organ mit einem Anker, der im Zusammenwir­ ken mit dem Joch und dem Kern Teil eines geschlossenen Magnetkreises der elektromagnetischen Spule ist, sowie mit einem Ventilelement, das den Kraftstoffauslaß öffnet bzw. schließt; und
eine Feder, die das bewegliche Organ normalerweise in die Richtung beaufschlagt, in der das Ventilelement des beweg­ lichen Abschnitts den Kraftstoffauslaß schließt;
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektromagnetische Ventilanordnung in einem Gehäuse (25) mit einer Dichtung zwischen beiden aufgenommen ist;
daß ein zwischen dem Gehäuse (25) und dem Joch der elektro­ magnetischen Ventilanordnung gebildeter Zwischenraum einen Kraftstoffkanal bildet, wobei die Dichtung (12) zwischen dem Außenumfang des Stopfens (2 a) des Kerns (2) und dem Innenumfang des Gehäuses (25) angeordnet ist und das Joch (3) und der Kern (2) an einer Stelle (43) aneinander be­ festigt sind, die näher an dem Kraftstoffauslaß aus der Dichtung liegt; und
daß ein nichtmagnetisches Gleitelement (36) zur Führung der Bewegung des Ankers (4) entweder am Anker (4) oder am Kern (2) angeordnet ist.

10. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Jochs (3) gegen einen am Außenumfang des Kerns (2) vorgesehenen Vorsprung preßt, wodurch der Kern (2) an dem Joch (3) festgelegt ist.

11. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil mit:
einem zylindrischen, am Boden offenen Joch aus Magnet­ material;
einer in dem Joch gehaltenen ringförmigen elektromagneti­ schen Spule;
einem Kern mit einem Stopfen zum dichten Verschließen des offenen Endes des Jochs und mit einem Säulenabschnitt, der in die Mitte der ringförmigen Spule eingesetzt ist, wobei der Kern aus Magnetwerkstoff besteht;
einem am Unterende des Jochs vorgesehenen Kraftstoffauslaß;
einem beweglichen Organ mit einem Anker, der im Zusammen­ wirken mit dem Joch und dem Kern Teil eines geschlossenen Magnetkreises der elektromagnetischen Spule ist, sowie mit einem Ventilelement, das den Kraftstoffauslaß öffnet bzw. schließt;
einer Feder, die das bewegliche Organ normalerweise in die Richtung beaufschlagt, in der das Ventilelement des beweg­ lichen Abschnitts den Kraftstoffauslaß schließt; und
einem Kraftstoffzuführkanal, durch den dem Kraftstoffauslaß Kraftstoff zuführbar ist;
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Zusammenfügen des Innenumfangs des Jochs (3) mit dem Außenumfang des Stopfens (2 a) des Kerns (2) die Innen­ wand des Jochs (3) gegen einen am Kern (2) gebildeten Vor­ sprung preßt; und
daß entweder am Kern (2) oder am Anker (4) ein nichtmagne­ tisches Gleitelement (36) angeordnet ist, das die Bewegung des Ankers (4) führt.