DE3745105C2 - Elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil in einer Brennkraftmaschine.

Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil dieser Art ist aus der Druckschrift DE 32 25 180 A1 bekannt und hat einen Düsenkörper, der eine Axialbohrung und eine Spritzbohrung aufweist, einen im Düsenkörper ausgebildeten Ventilsitz, eine Ventilnadel, die innerhalb der Axialbohrung im Düsenkörper axial geführt ist und die mit dem Ventilsitz die Spritzbohrung verschließend oder öffnend zusammenwirkt, eine die Ventilnadel zur Schließstellung hin belastenden Feder, einen die Ventilnadel zwischen der Schließ- und einer Offenstellung gegen die Druckkraft der Feder bewegenden elektromagnetischen Stellantrieb, und eine innerhalb des Düsenkörpers die Druckkraft der Feder einstellenden Justierhülse, die einen mit einem zwischen dem Ventilsitz und der Ventilnadel ausgebildeten Dosierspalt in Verbindung stehenden Innenkanal hat, wobei der elektromagnetische Stellantrieb einen mit der Ventilnadel verbundenen Anker sowie einen in fester Beziehung zum Düsenkörper angeordneten Stator, in dem die Justierhülse eingesetzt ist, umfaßt.

Aus der weiteren Druckschrift DE 30 28 742 A1 ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem anstelle einer Ventilnadel, ein becherförmiges Element verwendet wird. Das becherförmige Element endet mit einer Bodenwand, die eine darunter befindliche Düsenöffnung öffnet bzw. schließt. Dieses Kraftstoffeinspritzventil hat unter anderem eine die Druckkraft einer Feder einstellende Justierhülse mit einem Kanal, sowie eine zu der Justierhülse vorgelagerte weitere Hülse mit einem als Kraftstoff-Dosiereinrichtung dienenden Durchlaß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, bei dem eine genaue Zumessung des von der Ventilnadel zu dosierenden Kraftstoffs möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Merkmalskombination gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil;

Fig. 2 eine zu Fig. 1 gleichartige Darstellung eines Ein­ spritzventils in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Teilschnitt einer Abwandlung des Einspritz­ ventils von Fig. 2;

Fig. 4 einen Teilschnitt einer weiteren Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Einspritzventils;

Fig. 5 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung für eine weitere Abwandlung eines Einspritzventils gemäß der Erfindung.

Es wird zuerst auf die Fig. 1 Bezug genommen, um ein noch nicht zu der Erfindung gehörendes elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil hinsichtlich seiner Konstruktion und Funktion zu erläutern. Die Fig. 1 zeigt ein Kraftstoff-Zufuhrsystem für eine Brennkraftma­ schine mit einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritz­ ventil 1 in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfin­ dung, das zur Verwendung in z. B. Kraftfahrzeugen geeignet und dem ein Kraftstoffbehälter 2 eingegliedert ist. Durch eine elektromagnetische Pumpe 3 wird Kraftstoff vom Behäl­ ter 2 unter Zwang einer Zufuhrleitung 4 durch ein Filter 5 und dann durch die Leitung 4 einem Druckregelventil 6 zugeführt. Der innerhalb der Zufuhrleitung 4 unter Druck stehende Kraftstoff wird über eine Zweigleitung 7 dem Kraft­ stoffeinspritzventil 1 zugeleitet, das im allgemeinen dazu ausgebildet ist, den Kraftstoff in ein Ansaugrohr oder einen Zylinder der Brennkraftmaschine mit Fremdzündung einzuspei­ sen. Als Kraftstoff wird Benzin verwendet, das einen rela­ tiv niedrigen Dampfdruck hat. Der Zufuhrdruck des Kraft­ stoffs durch das Einspritzventil 1 hat einen relativ nie­ drigen Wert in der Größenordnung von 250 kPa und wird durch das Druckregelventil 6 auf einen konstanten Differenzdruck mit Bezug auf einen Druck innerhalb des Ansaugrohres einge­ regelt.

Das elektromagnetische Einspritzventil 1 von Fig. 1 umfaßt einen Ventilkörper 11 und ein Ventilgehäuse 12, das an sei­ nem innenliegenden Endabschnitt abgebogen und gegen den Ventilkörper 11 gepreßt oder verstemmt ist, um die Teile 11 und 12 miteinander zu verbinden. Um den Ventilkörper herum ist im Preßsitz eine Abdeckkappe 13 angeordnet. Wie die Fig. 2 deutlich zeigt, ist der Ventilkörper 11 mit einer Einspritzöffnung oder -bohrung 14, durch die der zugemes­ sene Kraftstoff in den Zylinder oder das Ansaugrohr einge­ spritzt wird, und mit einem als kegelstumpfförmige Fläche ausgebildeten Ventilsitz 16 versehen. Der Ventilkörper 11 weist eine Führungsbohrung 17 (Fig. 1 und 2) auf, in der eine längliche Ventilnadel 20, die zwei Gleitstücke 21 und 22 aufweist, aufgenommen ist. Die Gleitstücke sind in die Führungsbohrung 17 mit einem Spalt von wenigen µm zwischen der Wandfläche der Führungsbohrung 17 und den Wandflächen der Gleitstücke 21 und 22 eingesetzt, so daß die Ventilnadel 20 stoßfrei und glatt gleiten kann.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist zwischen ein inneres, zur Ein­ spritzbohrung 14 entferntes Ende des Ventilkörpers 11 und das Ventilgehäuse 12 ein ringförmiger Anschlag 31 fest eingefügt, gegen den ein Ringbund 32 an der Ventilnadel 20 anstoßen kann, um die Offenstellung der Ventilnadel 20 zu bestimmen, welcher sich an seinem inneren Endabschnitt durch den Anschlag 31 in das Ventilgehäuse 12 erstreckt.

Innerhalb des Ventilgehäuses 12 ist ein elektromagneti­ scher Stellantrieb 35 angeordnet, der der Ventilnadel 20 eine Bewegung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung vermittelt. Der Stellan­ trieb 35 umfaßt einen mit dem inneren Endabschnitt der Ven­ tilnadel 20 verbundenen Anker 36, einen mit Bezug zum Ventilgehäuse 12 und damit zum Ventilkörper 11 ortsfest angeordneten Stator 37 und eine um den Stator 37 herumge­ wickelte Elektromagnetspule 38. Eine Rückstell-Schraubenfe­ der 39 belastet den Anker 36 zu seiner geschlossenen Stel­ lung hin, d. h. in Fig. 1 abwärts. Bei Zufuhr eines Stroms zur Elektromagnetspule 38 wird eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die ein Anziehen des Ankers gegen die Druck­ kraft der Rückstellfeder 39 zum Stator 37 hin bewirkt. Wenn der Ringbund 32 gegen den Anschlag 31 stößt, dann nimmt die Ventilnadel 20 die Offenstellung ein. Bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zur Magnet­ spule 38 wird die Ventilnadel 20 vom Stator 37 durch die Druckkraft der Rückstellfeder 39 wegbewegt. Wenn die An­ schlagkante 23 der Ventilnadel 20 gegen den Ventilsitz 16 stößt, dann nimmt die Ventilnadel 20 die Schließstellung ein. Die Magnetspule 38 ist über einen Anschluß 41 an ein elektronisches Steuergerät (ZE) 42, das mit einem Mikrocomputer versehen ist, angeschlossen. Die ZE 42 ist imstande, eine Stromzufuhr zur Magnetspule 38 zu steuern.

Am Stator 37 ist einstückig ein Flansch 43 ausgebildet, der am innenliegenden Ende des Ventilgehäuses 12 befestigt ist. Ein Anschlußstück 44, das mit der Zweigleitung 7 zu verbinden ist, bildet einen Teil des Flansches 43 und ragt von dessen zum Stator 37 entgegengesetzt liegender Stirn­ fläche vor. Innerhalb des Anschlußstücks 44 ist ein Filter 46 gehalten. Zur Einstellung der Druckkraft der Rückstell­ feder 39 ist im Stator 37 eine Justierhülse 47 angeordnet. Ein Innenkanal 48 in der Justierhülse 47 steht an seinem stromaufwärtigen Ende über das Anschlußstück 44 mit der Zweigleitung 7 in Verbindung, während das stromabwärtige Ende des Kanals 48 über eine im Anker 36 ausgebildete Zen­ trumsbohrung 49, einen um die Außenumfangsfläche des Ankers 36 herum verlaufenden Spalt, einen ebenflächigen Abschnitt 51 des Ventilkolbens 20, eine Zentrumsbohrung 52 im An­ schlag 31 und einen Kraftstoffkanal 53 zwischen dem Ventil­ kolben 20 sowie der Wandfläche der Führungsbohrung 17 mit dem oben erwähnten Kraftstoff-Dosierspalt 24 in Verbindung steht. Somit wird, wenn die Ventilnadel 20 ihre Offen­ stellung einnimmt, der unter Druck stehende, von der Zweigleitung 7 zur Einspritzbohrung 14 geführte Kraft­ stoff in den Zylinder oder das Ansaugrohr durch einen zwischen dem Ventilsitz 16 und der Ventilnadel ausgebildeten Dosier­ spalt eingespritzt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des vorstehend beschrie­ benen Kraftstoff-Einspritzventils 1 erläutert. Wird von der ZE 42 der Magnetspule 38 des elektromagnetischen Stell­ antriebs 35 Strom nicht zugeführt, so nimmt die Ventil­ nadel 20 durch die Druckkraft der Rückstellfeder 39 die Schließstellung ein. In dieser Schließ­ stellung stößt die Anschlagkante der Ventilnadel 20 gegen den Ventilsitz 16 am Ventilkörper 11, um eine Kraft­ stoffzufuhr zur Maschine zu unterbrechen.

Wenn von der ZE 42 der Magnetspule 38 Strom zugeführt wird, dann wird der Ventilkolben 20 gegen die Kraft der Rückstell­ feder 39 zum Stator 37 hin angezogen und um den Hubweg H bewegt, bis der Ringbund 32 gegen den Anschlag 31 stößt, womit die Ventilnadel 20 die Offenstel­ lung einnimmt. Der unter Druck stehende Kraftstoff gelangt von der Zweigleitung 7 durch das Filter 46, den Innenkanal 48, die Zentrumsbohrung 49, den ebenflächigen Abschnitt 51, die Zentrumsbohrung 52, den Kraftstoffkanal 53 und den Kraftstoff-Dosier­ spalt 24 in die Einspritzbohrung 14, um in den Zylinder oder das Ansaugrohr eingespritzt zu werden.

Die Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform des elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Erfindung, wobei eine Düsenbohrung 257, die als eine Kraft­ stoff-Dosiereinrichtung dient, in der Justierhülse 47 ausge­ bildet und ein O-Ring 570 zwischen die Justierhülse 47 so­ wie den Stator 37 eingefügt ist.

Bei der Anordnung in der Ausführungsform von Fig. 2 ist es schwierig, den dem Dosierspalt zugeführten Kraftstoff lediglich durch den Durchtrittsquerschnitt der Düsenbohrung 257 zu bestimmen, weil ein Spalt zwischen der Justierhülse 47 und dem Stator 37 vorhanden ist. Im Hinblick hierauf ist es durch Einsetzen des O-Ringes 570 zwischen die Ju­ stierhülse 47 und den Stator 37, wie das bei der Ausfüh­ rungsform von Fig. 2 der Fall ist, möglich, den Kraftstoff allein durch den Durchtrittsquerschnitt der Düsenbohrung 257 zu dosieren, weil kein Kraftstoff durch den Spalt zwi­ schen der Justierhülse 47 und dem Stator 37 durchlecken kann. Insofern kann der Kraftstoff durch die Düsenbohrung 257 genau zugemessen werden.

Wenn bei der Anordnung, wobei der O-Ring 570 zwischen die Justierhülse 47 und den Stator 37 eingesetzt ist, die Ju­ stierhülse 47 übermäßig stark nach unten gedrückt wird, so wird es schwierig, die Justierhülse 47 zurückzuholen. Demzufolge wird bei dieser Ausführungsform ein Gewindeab­ schnitt 571 an der Innenumfangsfläche der Justierhülse 47 ausgebildet, um diese zurückholen zu können. Als andere Maßnahmen für ein Zurückholen der Justierhülse 47 können Kehlen 572 und 573 zur Anwendung kommen, die entweder an der Außen- oder Innenumfangsfläche der Justierhülse 47 aus­ gebildet werden, wie in den Fig. 3 bzw. 4 gezeigt ist.

Wenngleich für die Ausführungsform der Fig. 2 der zwischen die Justierhülse 47 und den Stator 37 eingesetzte O-Ring 570 zur Anwendung kommt, so können andere Dichtungseinrich­ tungen verwendet werden, solange sie eine Leckage von Kraft­ stoff durch den Spalt zwischen der Justierhülse 47 und dem Stator 37 verhindern können.

Darüber hinaus können anstelle des Dichtungsglieds eine Mehrzahl von Kehlen 574 an der Außenumfangsfläche der Ju­ stierhülse 47 ausgestaltet werden, wie die Fig. 5 zeigt. In diesem Fall wird die Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffs über die und an Kehlen 574 erhelbich verändert, um den Druck­ abfall zu vergrößern, so daß es für den Kraftstoff schwierig ist, durch den Spalt zwischen der Justierhülse 47 und dem Stator 37 zu treten.

Claims (8)

1. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil (1) mit einem Düsenkörper (11), der eine Axialbohrung (17) und eine Spritzbohrung (14) aufweist, einem im Düsenkörper (11) ausgebildeten Ventilsitz (16), einer Ventilnadel (20), die innerhalb der Axialbohrung (17) im Düsenkörper (11) axial geführt ist und die mit dem Ventilsitz (16) die Spritzbohrung (14) verschließend oder öffnend zusammenwirkt, einer die Ventilnadel (20) zur Schließstellung hin belastenden Feder (39), einem die Ventilnadel (20) zwischen der Schließ- und einer Offenstellung gegen die Druckkraft der Feder (39) bewegenden elektromagnetischen Stellantrieb (35), einer innerhalb des Düsenkörpers (11) die Druckkraft der Feder (39) einstellenden Justierhülse (47), die einen mit einem zwischen dem Ventilsitz und der Ventilnadel ausgebildeten Dosierspalt in Verbindung stehenden Innenkanal (48) hat, und einer im Innenkanal (48) der Justierhülse (47) angeordneten Kraftstoff-Dosiereinrichtung (257), wobei der elektromagnetische Stellantrieb (35) einen mit der Ventilnadel (20) verbundenen Anker (36) sowie einen in fester Beziehung zum Düsenkörper (11) angeordneten Stator (37), in dem die Justierhülse (47) eingesetzt ist, umfaßt, und wobei zwischen einer Außenumfangsfläche der Justierhülse (47) sowie einer Innenumfangsfläche des Stators (37) eine Dichtungsvorrichtung (570, 574) vorgesehen ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall an einer als Kraftstoff-Dosiereinrichtung dienenden Düsenbohrung (257) und dem Dosierspalt zu 20% bis 50% von der Düsenbohrung (257) übernommen wird.

3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsvorrichtung eine Dichtung (570) der Berührungsbauart ist.

4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein O-Ring (570) die Dichtung bildet.

5. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenumfangsfläche eines Endabschnitts der Justierhülse (47) ein Gewindeabschnitt (571) zur Demontage der Justierhülse im Stator (37) ausgebildet ist.

6. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenumfangsfläche eines Endabschnitts der Justierhülse (47) eine Kehle (572, 573) zur Demontage der Justierhülse im Stator (37) ausgebildet ist.

7. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsvorrichtung eine berührungslose Dichtungsanordnung (574) ist.

8. Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung eine Mehrzahl von in der der Innenumfangsfläche des Stators (37) entsprechenden Außenumfangsfläche der Justierhülse (47) ausgebildeten Kehlen (574) umfaßt.