DE3738877C2 - Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Kraftstoff­ einspritzventil für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 35 08 317 ist ein gattungsgemäßes Kraftstoff­ einspritzventil bekannt, bei dem der Kraftstoff radial über einen in der Umfangswand des Gehäuses angeordneten Zulauf­ stutzen mit eingebautem Filter in einen zwischen der Magnet­ spulenanordnung und der Gehäusewand gebildeten Ringraum ein­ geführt wird und aus diesem über einen Spalt und einen schrägen Durchlauf in eine Ringkammer strömt, die von einer am Gehäuseunterteil befestigten Außenschale begrenzt wird. Aus dieser Ringkammer strömt der Kraftstoff bei geöffnetem Ventil über einen Radialkanal im unteren Gehäuseansatz di­ rekt in den Raum oberhalb des Ventilsitzes. Der Ventilkörper dieses bekannten Einspritzventils umfaßt eine abgeplattete Ventilkugel als Schließglied, einen Führungsring, der mit seiner unteren Endkante im Gleitsitz auf der ebenen Kugel­ fläche aufliegt und einen in den Führungsring eingepreßten massiven Führungszylinder aus unmagnetischem Material, der im unteren hohlen Ansatz des Gehäuses geführt ist und auf des­ sen Oberseite die Schließfeder einwirkt. Die Ventilkugel und der Führungsring bestehen aus ferromagnetischem Werkstoff und bilden den beweglichen Anker der Magnetspulenanordnung.

Bei diesem bekannten Einspritzventil ist der radiale Kraft­ stoffdurchlaß nicht der Kraftstoffeinlaß, sondern die Aus­ trittsstelle für Dampfblasen. Bei heißer Brennkraftmaschine kann es zu Ansammlungen dieser nur unzureichend abgeführten Dampfblasen kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei dem die Kühlung von Magnetspule und Anker und auch die Dampfblasenabscheidung ge­ genüber einem gattungsgemäßen Einspritzventil verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die besondere Kraftstoffströmung wird erreicht, daß die sich z. B. bei abgestellter heißer Brennkraftmaschine bilden­ den Kraftstoffdampfblasen aus den Bereichen des Ventilglieds ohne Ansammlungen abgeführt werden und gleichzeitig die Magnetanordnung vom gesamten Kraftstoff umströmt und dabei gekühlt wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Unteranspruch 5 angegebene Führungs­ hülse gewährleistet eine genaue Führung des Ankers direkt im Kernunterteil, ohne den Kraftstofffluß aus dem Strömungskanal in den Ringkanal zu behindern.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemä­ ßen Einspritzventils anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführung des Kraftstoffeinspritzventils im Axialschnitt und

Fig. 2 die wesentlichen Teile eines weiteren Ausführungsbei­ spiels im Axialschnitt.

Das dargestellte Kraftstoffeinspritzventil weist ein zylin­ drisches Gehäuse 3 und einen Kern 2 auf, dessen verbreiterter Mittelteil 2a das obere offene Ende des Gehäuses 3 ver­ schließt. In einem vorgegebenen Zwischenabstand zu einem hohlzylindrischen Unterteil 2b des Kerns 2 ist ein Anker 4 angeordnet, der zusammen mit dem Gehäuse 3 und dem Kern 2 einen Magnetkreis bildet. Im Unterteil 2b des Kerns 2 ist eine zentrale Öffnung ausgebildet, in die eine Feder 9 ein­ gesetzt ist, die eine bewegliche Ventil-Baugruppe 4A federnd gegen eine in einem Düsenmundstück 7 ausgebildete Sitzfläche 8 preßt. Die Baugruppe 4A besteht aus dem Anker 4, einer Stange 5 und einer Ventilkugel 6. Das Oberende der Feder 9 liegt am Unterende eines mittig im Kern 2 eingesetzten Stellglieds 10 an. Zwischen dem Kern 2 und dem Stellglied 10 ist ein O-Dichtring 11 angeordnet, so daß Kraftstoff nicht durch einen Zwischenraum zwischen dem Kern 2 und dem Stellglied 10 strömen kann. Auch zwischen dem Kern 2 und dem Gehäuse 3 ist ein O-Dichtring 12 angeordnet. Eine den Magnetkreis erregende Magnetspule 15 ist auf einen Spulenkörper 13 gewickelt, und die Außenseite der Magnetspule 15 ist mit Kunststoff umgos­ sen. Eine Spuleneinheit 16, bestehend aus der Magnetspule 15, dem Spulenkörper 13 und dem Kunststoffmantel hat ein An­ schlußelement 18, das in eine Öffnung 17 im verbreiterten Mittelteil des Kerns 2 eingesetzt ist. Ein O-Dichtring 19 ist zwischen dem Anschlußelement 18 und dem Kern 2 angeordnet. Die Öffnung 17 ist mit einem Druckring 20 verschlossen, der verhindert, daß ein Gießharz 19a in das Ventilinnere ein­ dringt. Ein Ringwulst 21 aus dem Gießharz ist am Außenmantel 14 der Spuleneinheit 16 zwischen Kraftstoffdurchlaß 28 und einer oberen Auslaßöffnung 29 ausgebildet, um das Eindringen von Kraftstoffblasen in das Ventilinnere zu verhindern. Kraft­ stoff und Kraftstoffdämpfe werden durch einen Spaltraum 22 zwischen dem Kern 2 und der Spuleneinheit 16, einen oberen Durchlaß 23 und einen unteren Durchlaß bzw. Kraftstoffkanal 24 geleitet. In einer äußeren Ringnut 27 des Gehäuses 3 ist ein O-Dichtring 26 auf­ genommen, so daß kein Kraftstoff zwischen dem Gehäuse 3 und einem Sockel 25 strömen kann. Der Kraftstoff tritt durch einen Durchlaß 21 in das Einspritzventil ein und der ggf. Blasen enthaltende überschüssige Kraftstoff wird über einen Durchlaß 25 im Gehäuse 3 abgeführt. Die Ventil-Baugruppe 4A ist in einer zentralen Bohrung 30 des Gehäuses 3 aufgenommen. Ferner ist im Unterteil des Gehäuses 3 eine Ausnehmung 32 ausgebildet, deren Durchmesser größer als derjenige der Boh­ rung 30 für die Ventil-Baugruppe 4A ist und in der eine An­ schlagscheibe 31 und das Düsenmundstück 7 angeordnet ist. Am Gehäusemantel ist ein ringförmiger Filter 33 angeordnet, der den Eintritt von im Kraftstoff enthaltendem Staub und Fremd­ stoffen verhindert. Ein Anschlußelement 34, das Signale von einer Steuereinheit zur Spule 15 überträgt, ist an das An­ schlußelement 18 angeschlossen. Diese Anschlußelemente 34 und 18 sind am Oberende des Einspritzventils eingegossen und bil­ den einen isolierstoffgekapselten Steckverbinder 35. Die Ven­ til-Baugruppe 4A besteht aus dem aus Magnetwerkstoff beste­ henden Anker 4, der mit dem Anker 4 verbundenen Stange 5, der mit der Stange 5 verbundenen Ventilkugel 6 und einer an der oberen Öffnung des Ankers 4 befestigten Führungshülse 36 aus nichtmagnetischem Werkstoff. Die Führungshülse 36 ist an der Innenwand 37 einer Ausnehmung im Kern 2 geführt, und die Ven­ tilkugel 6 ist von einer Führungsfläche 38 im Düsenmundstück 7 geführt. Die zylindrische Führungsfläche 38 geht in die Sitzfläche 8 über, die eine zentrale Spritzbohrung umgibt. Das Düsenmundstück 7 hat einen hohlzylindrischen Abschnitt 40, in dem eine Dralldüse 39 zur Kraftstoffzerstäubung auf­ genommen ist.

Zwischen dem Sockel 25 und dem Außenumfang des Düsenmund­ stücks 7 ist ein O-Dichtring 41 vorgesehen, der in einer Ringnut 54 am Außenumfang des Düsenmundstücks 7 sitzt.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils wird nachstehend erläutert. Die bewegliche Ventil-Baugruppe des Einspritzventils 1 wird durch der Magnetspule 15 zugeführte elektrische Impulse vom Ventilsitz 8 abgehoben, um Kraftstoff einzuspritzen. Wenn die Magnetspule 15 von einem Strom durch­ flossen ist, wird von dem Kern 2, dem Gehäuse 3 und dem Anker 4 ein Magnetkreis gebildet, so daß der Anker 4 in Richtung zum Kern 2 angezogen wird. In der den Anker 4 mit der Ventil­ kugel 6 verbindenden Stange 5 ist eine Längsbohrung 5a aus­ gebildet, durch die das Innere der unmagnetischen Führungs­ hülse 36 und die um die Ventilkugel gebildete Kraftstoffkam­ mer miteinander in Verbindung stehen. Wenn sich der Anker 4 verschiebt, wird die Ventilkugel 6 von der Sitzfläche 8 abge­ hoben, wodurch der Kraftstoffauslaß öffnet. Der Kraftstoff fließt von einer Kraftstoffpumpe mit geregeltem Druck über einen Kraftstoffkanal 57 im Sockel 25 in den Durchlaß 28, den Filter 33 in den Strömungskanal 24 am unteren Abschnitt der Spuleneinheit 16 und trifft auf den Außenumfang des Ankers 4. Weiter fließt der Kraftstoff durch den Zwischenraum zwischen der Anschlagscheibe 31 und der Stange 5 zur Außenseite 50 der Ventilkugel 6 und zum Sitzabschnitt. Der Kraftstoff wird durch eine Wirbelbohrung 58 in der Dralldüse 39 in eine Saug­ leitung eingespritzt.

Die Ventil-Baugruppe 4A des dargestellten Kraftstoffein­ spritzventils wird von der Ventilkugel 6 und der im Anker 4 befestigten Führungshülse 36 geführt, so daß eine ausrei­ chende Führungslänge auch dann sichergestellt ist, wenn die Gesamtlänge der Ventil-Baugruppe 4A aus Gründen der Gewichts­ verringerung verkürzt ist. Da die Führungshülse aus nichtma­ gnetischem Werkstoff besteht, können die zum Anziehen der Ventil-Baugruppe benötigte Zeit verringert, das Ansprechver­ halten verbessert und der dynamische Bereich für die Ein­ spritzmenge erweitert werden. Die Führungshülse 36 kann auch auf dem Außenumfang des Kerns 2 geführt sein und kann jede Form haben, sofern sie an wenigstens drei Stellen am Kern entlanggleitet. Außerdem kann die Führungshülse statt im An­ ker am Kern befestigt sein.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist der Hub der Ventilkugel 6 bestimmt durch den Spalt G zwischen einer unte­ ren Endfläche 2d des Kernunterteils 2a und einer oberen End­ fläche 4a des Ankers 4. Somit wird die Ventil-Baugruppe um einen Abstand hin- und herbewegt, der gleich dem Spalt G ist. Dabei schlägt die untere Endfläche 2d des Kerns 2 ständig ge­ gen die obere Endfläche des Ankers 4, wodurch diese Endflä­ chen 2d und 4a von Kern 2 und Anker 4 im Lauf der Zeit einem Verschleiß unterliegen. Um verschleißbedingten Hubänderungen entgegenzuwirken, können die Endflächen mit einem wider­ standsfähigen Belag beschichtet sein.

Claims (5)

1. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, bestehend aus
einem Gehäuse (3) aus magnetisierbarem Material mit einem radialen Kraftstoffdurchlaß (28), der am Außen­ umfang einer im Gehäuse (3) befestigten Magnetspule (15) endet,
einem Kern (2) aus magnetisierbarem Material, dessen verbreiterter Mittelteil (2a) mit der Innenwand des Gehäuses (3) oberhalb der Magnetspule (15) dicht verbun­ den ist und dessen hohlzylindrischer Unterteil (2b) in den zentralen Innenraum der Magnetspule (15) hineinragt, und
einem in der zentralen Bohrung (30) des Gehäuses (3) axial verschiebbaren und in Schließrichtung federbela­ steten, im Kern (2) geführten Anker (4), der mit einer die Ausspritzöffnung (58) steuernden im Düsenmundstück (7) geführten Ventilkugel (6) verbunden ist,
wobei der radiale Kraftstoffdurchlaß (28) im Gehäuse (3) mit einem vom Boden der Ringspule (16) und einer radialen Fläche im Gehäuse (3) begrenzten Kraftstoff­ kanal (24) in Strömungsverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Ventil der Kraftstoff in das Ventil durch den Kraftstoffdurchlaß (28) eintritt, durch einen zwi­ schen Magnetspule (15) und Gehäuse (3) gebildeten Spalt­ raum in den Strömungskanal (24) geführt wird, auf den Außenmantel des Ankers (4) trifft und weiter entlang des Außenmantels des mit einer Stange (5) fest verbundenen Ankers (4) in einen die Stange (5) umgebenden und zur Spritzöffnung (58) führenden axialen Ringkanal (30) strömt, wobei die Ventilkugel (6) mit dem unteren Ende der Stange (5) fest verbunden ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (15) durch einen an ihrem Außen­ mantel (14) angeformten Ringwulst (21) im Gehäuse (3) abgestützt ist, der zwischen dem Kraftstoffdurchlaß (28) und einer oberen Auslaßöffnung (29) für den überschüssi­ ge Gasblasen enthaltenden Kraftstoff angeordnet ist.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Verlängerung des Ringraums (30) nach oben zwischen dem Innenmantel der Magnetspule (15) und dem Außenmantel des Kernunterteils (2b) ein Spaltraum (22) zum Ableiten von aufsteigenden Dampfblasen ausgebildet ist, der über Querkanäle (23) am oberen Spulenende mit der Auslaßöffnung (29) verbunden ist.

4. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Kraftstoffeinlaß (28) ein Filter (33) ange­ ordnet ist.

5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vom auftreffenden Kraftstoff beaufschlagten Abschnitt des Ankers (4) eine Führungshülse (36) aus un­ magnetischem Material angeordnet ist, die mit ihrem freien Teil in den hohlzylindrischen Unterteil (2b) des Kerns (2) eingreift.