DE3834446A1

DE3834446A1 - Elektromagnetisches einspritzventil in patronenbauweise

Info

Publication number: DE3834446A1
Application number: DE3834446A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Mesenich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-10
Filing date: 1988-10-10
Publication date: 1990-04-12
Also published as: KR960010294B1; DE68913209D1; DE68913209T2; EP0438479A1; KR900702219A; EP0438479B1; WO1990004098A1; JPH04502947A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil in Miniaturbauweise, das zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr von Verbrennungskraftmaschinen dient. Der Kraftstoffdruck beträgt vorzugsweise 1-4 bar.

Aufgabenstellung und Stand der Technik

Zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr von Verbrennungsmotoren ist bereits eine Vielzahl von elektromagnetischen Einspritzventilen bekannt. Bei diesen Einspritzventilen wird eine hohe Zumeßgenauigkeit angestrebt. Die angestrebten Zumeßgenauigkeiten können nur mit sehr kurzen Anzugs- und Abfallzeiten erreicht werden. Die Anzugs- und Abfallzeiten der besten bekannten Ventile betragen abhängig von der Impedanz des Elektromagneten 0,5-1,5 ms. Die erforderlichen kurzen Anzugszeiten sollen mit möglichst geringer elektrischer Leistung erzielt werden.

Die bekannten Ventile besitzen üblicherweise einen rotationssymmetrischen Aufbau. Der Anker dieser Ventile ist in der Zentralachse des Ventils angeordnet und betätigt einen Ventilschließkörper, der meistens nadelförmig ausgebildet ist. Der Außendurchmesser derartiger Ventile beträgt in der Regel 20-25 mm. Der magnetische Rückschluß erfolgt üblicherweise über ein massives metallisches Gehäuse, das sowohl den Magnetpol als auch den Ventilsitz trägt. Das Gehäuse muß mit hoher Präzision gefertigt werden, um unzulässige Verlagerungen des Magnetpols zu vermeiden. In der Regel ergeben sich bezüglich des Gehäuses mehrere eng tolerierte Kettenmaße, die in der Produktion nur schwer einzuhalten sind, oder aber eine Selektion von zueinander passenden Teilen erfordern. Um unzulässiges Ankerprellen zu vermindern, und um kurze Stellzeiten zu erzielen, besitzen die üblichen Einspritzventile nur einen sehr geringen Hub. Der Hub von modernen Einspritzventilen beträgt ca. 0,05-0,1 mm. Um unzulässige Durchflußschwankungen zu verhindern, ist bei den üblichen Ventilen eine außerordentlich hohe Fertigungspräzision erforderlich. Weiterhin erfordern die bekannten Ventile eine aufwendige Kalibrierung.

Ziel der Erfindung ist ein sehr schnelles, prellarmes Kraftstoffeinspritzventil mit geringem elektrischem Energieverbrauch, das eine besonders preisgünstige Fertigung erlaubt.

Erfindungsgemäßes Einspritzventil

Das erfindungsgemäße Einspritzventil besitzt abweichend von den üblichen Ausführungen eine nicht magnetisierbare Hülse, die mit dem Magnetpol und dem Ventilsitz fest verbunden ist und zur radialen Führung des Ankers dient. Die Hülse bildet mit den in der Hülse eingebauten Teilen eine Patrone, die innerhalb des Ventilgehäuses befestigt wird. Hierbei muß nur diese Patrone mit hoher Präzision gefertigt werden, während im Bereich des Ventilgehäuses großzügige Toleranzen möglich sind. Die Funktionsprüfung dieser Patrone kann unabhängig von den übrigen Bauteilen des Ventils in einem frühen Stadium der Fertigung erfolgen. Hierdurch wird die Fertigung des gesamten Ventils erheblich vereinfacht und der Ausschuß verringert. Ein Verlust des gesamten Ventils bei eventuellen Funktionsstörungen wird somit vermieden. Weiterhin sind innerhalb der Patrone keine Abdichtungen erforderlich. Derartige Abdichtungen verursachen bei den üblichen Ventilbauarten vermehrten Ausschuß in der Fertigung, wobei dann das gesamte Einspritzventil unbrauchbar ist. Das Gehäuse des Einspritzventils besteht überwiegend aus Kunststoffmaterial und ist daher besonders kostengünstig zu fertigen. Das Einspritzventil besitzt sehr geringe Abmessungen, wobei der Außendurchmesser in der Regel ca. 14-16 mm beträgt. Das Ventil ist dadurch den verschiedenartigsten Einbaubedingungen leicht anzupassen.

Einige funktionswesentliche Besonderheiten des erfindungsgemäßen Ventils werden im folgenden anhand von Fig. 1 näher erläutert:

Der Magnetkreis des Einspritzventils gemäß Fig. 1 besteht aus dem Magnetpol 103, dem Anker 106 und dem Bügel 104. Der Magnetpol 103 und der Anker 106 werden von der Magnetspule 107 umfaßt. Der Bügel 104 ist mit einem Kragen 109 versehen, der den Seitenpol des Magnetkreises bildet. Durch den Kragen 109 wird die Fläche des Seitenpols vergrößert und somit der magnetische Widerstand zwischen Anker 106 und Bügel 104 verringert. Bei erregtem Ventil gelangt der Anker 106 unmittelbar am Magnetpol 103 zum Anschlag. Zwischen dem Magnetpol 103 und dem Bügel 104 ist ein Zusatzluftspalt 105 angeordnet, der zur dynamischen Kalibrierung des Ventils dient. Der Magnetpol 103 wird von der nicht magnetisierbaren Hülse 101 getragen, die gleichzeitig zur radialen Führung des Ankers 106 dient. Innerhalb des Ankers 106 ist die Rückstellfeder 108 angeordnet. Der Anker 106 trägt den kegelförmigen Schließkörper 110. In die Hülse 101 sind der Ventilsitz 111 und die Düsen 112 eingearbeitet. Die Hülse 101, der Magnetpol 103, der Anker 106 und der innerhalb der Hülse befindliche Ventilsitz 111 bilden gemeinsam eine Patrone, die unabhängig von den außerhalb der Patrone angeordneten Bauteilen gefertigt werden kann. Die Kraftstoffzufuhr zum Ventilsitz erfolgt durch die in der Patrone angeordnete seitliche Bohrung 102. Der Sitzbereich wird durch den Dichtring 113 gegenüber dem nicht dargestellten Ventilgehäuse abgedichtet.

Die Ventilausführung gemäß Fig. 1 bietet gegenüber den üblichen Konstruktionen eine Vielzahl von weiteren Vorteilen, die zunächst nicht ohne weiteres ersichtlich sind. Zunächst ergibt sich der Vorteil, daß nur sehr wenige Präzisionsteile erforderlich sind, die zudem nur einfache geometrische Formen aufweisen. Der Ankerhub und damit der statische Durchfluß des Ventils ist lediglich von der Einpreßtiefe des Magnetpols 103 abhängig. Der Ankerhub wird von eventuellen Maßabweichungen im Bereich des Ventilgehäuses nicht beeinflußt. Die genaue Zentrierung des Ankers 106 in bezug auf den Magnetpol 103 und den Ventilsitz 111 wird auf einfache Weise durch die gemeinsame Anordnung innerhalb der Hülse 101 erzielt. Hierdurch ist weiterhin die Einhaltung der erforderlichen Parallelität zwischen Magnetpol und Anker im Bereich des Arbeitsluftspaltes 114 leicht möglich. Die Patronenbauweise des Ventils erlaubt eine erste Funktionsprüfung in einem frühen Stadium der Fertigung.

Weiterhin weist das Ventil einige magnettechnische Besonderheiten auf. Der magnetische Rückschluß erfolgt durch den übergeschobenen Bügel 104. Der Bügel 104 ist seitlich geöffnet, so daß die Magnetspule 107 am äußeren Umfang nur teilweise umfaßt wird. Durch diese nur teilweise Umfassung der Magnetspule 107 wird der magnetische Widerstand zwischen den innerhalb der Magnetspule befindlichen Teilen des Magnetkreises (Magnetpol und Anker) und dem außerhalb der Spule befindlichen Teil des Magnetkreises (Bügel) vergrößert. Hierdurch wird das Streufeld des Magnetkreises vermindert und somit der Wirkungsgrad der elektrischen Energieumsetzung vergrößert. Weiterhin sind innerhalb des Magnetkreises mehrere Luftspalte angeordnet, die in etwa gleichmäßig auf dem Umlaufweg der magnetischen Feldlinien verteilt sind. Hierbei ist der Arbeitsluftspalt 114 innerhalb der Magnetspule angeordnet, während sich der Kalibrierluftspalt 105 und der durch die nicht magnetisierbare Hülse 101 gebildete Seitenluftspalt 115 außerhalb der Magnetspule 107 befinden. Bei erregtem Ventil kommt der Anker 106 unmittelbar am Magnetpol 103 zum Anschlag. Somit ist dann abweichend von den üblichen Ventilkonstruktionen zwischen Pol 103 und Anker 106 kein Restluftspalt vorhanden. Derartige Restluftspalte müssen sonst mit großer Präzision eingehalten werden. Die Länge des Restluftspaltes liegt bei den üblichen Ventilkonstruktionen in etwa in der Größenordnung des Ankerhubes. Bereits geringe Abweichungen des Restluftspaltes vom Sollwert müssen dann durch eine relativ starke Veränderung der Rückstellfederkraft ausgeglichen werden. Größere Abweichungen von der Sollfederkraft sind jedoch unerwünscht, da dann eine Abweichung des dynamischen Durchflusses von der Sollkurve bei einer Veränderung der Ansteuerspannung auftritt. Durch den fehlenden Restluftspalt des Ventils gemäß Fig. 1 wird der elektromagnetische Wirkungsgrad verbessert, während ein ausreichend schneller Abbau des Magnetfeldes nach dem Abschalten des Erregerstromes durch den Kalibrierluftspalt 105 und den Seitenluftspalt 115 erzwungen wird. Die insgesamt günstige magnettechnische Gestaltung des Magnetkreises erlaubt eine Verringerung der Abmessungen des Magnetkreises, ohne daß dies gegenüber den üblichen Ventilkonstruktionen zu einer Verminderung des Wirkungsgrades führt. Hierdurch wird die Verwendung eines Ankers mit geringem Durchmesser und damit geringer Masse ermöglicht. Insgesamt erlaubt das Ventil sehr schnelle Stellbewegungen bei geringer elektrischer Energieaufnahme.

Als Besonderheit besitzt das Ventil den zusätzlichen Luftspalt 105, der zur dynamischen Kalibrierung dient. Eine Veränderung des Luftspaltes 105 bewirkt eine Veränderung des magnetischen Widerstandes des Magnetkreises. Hierbei bewirkt eine Vergrößerung des Luftspaltes 105 eine Verlängerung der Anzugszeit und eine Verringerung der Abfallzeit. Somit kann der dynamische Durchfluß durch Einstellen des Luftspaltes 105 kalibriert werden.

Die dynamische Kalibrierung über den Luftspalt 105 bietet mehrere wesentliche Vorteile. Zunächst werden durch diese Kalibrierung erheblich vergrößerte Toleranzen der Federkraftkennlinie der Rückstellfeder 108 ermöglicht. Weiterhin ergibt sich eine stabile Kalibrierung auch bei wechselnden Erregerspannungen wegen der bei den verschiedenen Ventilen in etwa gleichen Federkraft. Durch die in etwa gleichmäßige Verteilung der einzelnen Luftspalte des Magnetkreises auf dem Umlaufweg der magnetischen Feldlinien ergibt sich eine Verringerung des Streufeldes und somit eine Verbesserung des elektromagnetischen Wirkungsgrades.

Die Magnetspule 107 wird seitlich in den Bügel 104 eingeschoben. Der Bügel 104 kann dünnwandig ausgeführt werden, da dieser keine tragende Funktion bezüglich des Magnetpols 103 ausüben muß. Bei den üblichen Ventilkonstruktionen sind hingegen sehr dickwandige Gehäuse erforderlich, um unzulässige Verlagerungen des Magnetpols zu verhindern. Wegen der nur teilweisen Umfassung der Magnetspule 107 kann diese gemeinsam mit den Kontaktstiften mit Kunststoffmaterial umpreßt werden. Hierdurch werden mögliche Leckwege vermieden und der Wärmeübergang der Spule wird verbessert. Der sonst mögliche Produktionsausschuß wegen Leckagen wird zuverlässig verhindert. Es ergibt sich eine stabile und kompakte Gehäusekonstruktion, innerhalb derer die Ventilpatrone vor mechanischen Beschädigungen gut geschützt ist.

Die Kalibrierung des Einspritzventils erfolgt in mehreren getrennten Arbeitsgängen. Zunächst wird die Rückstellfeder 108 in den Anker 106 eingelegt, wobei bezüglich der Federkraft relativ große Toleranzen möglich sind. Auf eine Selektion der Rückstellfedern bezüglich der Federkraft kann daher in der Regel verzichtet werden. Anschließend wird der statische Kraftstoffdurchfluß beziehungsweise der Ankerhub durch entsprechend tiefes Einpressen des Magnetpols 103 in die Hülse 101 eingestellt. Die dynamische Kalibrierung erfolgt durch entsprechend tiefes Einpressen der Ventilpatrone in das nicht dargestellte Ventilgehäuse. Hierdurch wird der Abstand zwischen dem Pol 103 und dem Bügel 104 verändert.

Weiterhin besitzt das Ventil einige Besonderheiten bezüglich der hydraulischen Gestaltung. Zunächst ist die Rückstellfeder 108 in einer einseitig offenen Kammer 116 innerhalb des Ankers 106 angeordnet. In die ringförmige Polfläche 117 des Ankers 106 sind Quetschspalte eingeprägt, die der Dämpfung der Ankerbewegung dienen und auch bei angezogenem Anker eine Zuströmung von Kraftstoff in die Kammer 116 erlauben. Hierdurch wird ein hydraulisches Kleben des Ankers 106 am Magnetpol 103 vermieden. Die Quetschspalte werden so eingeprägt, daß sich zwischen diesen Quetschspalten vorzugsweise drei Anschlagflächen ergeben, die sich in gleichmäßigem Abstand auf dem Umfang der Ankerpolfläche befinden. Die Anschlagflächen sollten sich in Radialrichtung über die gesamte Breite der ringförmigen Polfläche 117 erstrecken. Durch die Kammer 116 wird die Dämpfungswirkung der Quetschspalte verstärkt. Die Tiefe der Quetschspalte sollte 10-20 Mikrometer betragen. Bei einer derartigen Tiefe der Quetschspalte wird eine gute hydraulische Dämpfung der Aufschlagbewegung des Ankers erzielt, ohne daß dies zu einer unzulässigen Dämpfung der Rückstellbewegung führt. Durch die hydraulische Dämpfung ist im Bereich des Arbeitsluftspaltes 114 die Verwendung von relativ weichem Material möglich, ohne daß dies zu unzulässigem Verschleiß führt. Die Gestaltung und Fertigung der Quetschspalte ist in einer hierzu parallelen Anmeldung beschrieben (Elektromagnetisches Einspritzventil und Verfahren zu dessen Herstellung).

Das Einspritzventil besitzt weiterhin eine hydraulische Kennlinienanpassung, bei der die hydraulischen Rückstellkräfte bei angezogenem Anker diejenigen bei abgefallenem Anker übersteigen. Mit einer derartigen Kennlinienanpassung wird die Rückstellzeit des Ankers erheblich verkürzt. Hierzu wird der Schließkörper 110 des Ankers 106 mit geringem Radialspiel von einigen 1/100 mm innerhalb einer Hülse 101 geführt. Hierdurch entsteht ein den Schließkörper 110 umgebender Ringspalt. Innerhalb des Ringspaltes entsteht ein Druckabfall, der mit zunehmendem Durchfluß und damit mit zunehmendem Ankerhub zunimmt. Durch diesen Druckabfall wird eine mit zunehmendem Ankerhub zunehmende hydraulische Kraft erzeugt, die der Magnetkraft entgegengerichtet ist. Das Radialspiel des Schließkörpers wird so bemessen, daß bei angezogenem Anker hinter dem Ringspalt ein bleibender Druckabfall von ca. 10-20% des statischen Kraftstoffdruckes entsteht. Der Durchmesser des Ringspaltes sollte etwa 2-3fach größer als derjenige des Ventilsitzes 111 gewählt werden. Bei der angegebenen Dimensionierung wird eine hydraulische Zentrierung des Schließkörpers und eine Dämpfung der Aufschlagbewegung des Schließkörpers auf den Ventilsitz erzielt. Auf die Verwendung von gehärtetem Material für den Schließkörper und den Ventilsitz wird bei der angegebenen Dimensionierung in der Regel verzichtet werden können. Durch die Dämpfung der Rückstellbewegung wird das Schließprellen stark vermindert. Innerhalb des Schließkörpers 110 ist eine Nut 118 angeordnet. Die Nut 118 dient zur Vergrößerung des bleibenden Druckabfalls und zur gleichmäßigen Verteilung des Druckabfalls über den Umfang des Ringspaltes.

Die hydraulische Rückstellung und Kennlinienanpassung ist insbesondere bei der Mehrpunkteinspritzung zweckmäßig, bei der jeder Zylinder des Motors durch ein gesondertes Einspritzventil mit Kraftstoff versorgt wird. Die Mehrpunkteinspritzung erfordert nur einen geringen Kraftstoffdurchfluß, der bereits mit einem geringen Durchmesser des Ventilsitzes 111 erzielt wird. Der Sitzdurchmesser braucht hierbei in der Regel 1-2 mm nicht zu überschreiten. Die angegebene Dimensionierung kann daher bereits bei einem Durchmesser des Schließkörpers 110 von 3-4 mm erzielt werden.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen hydraulischen Rückstellung könnte an sich auf die Rückstellfeder 108 ganz verzichtet werden, ohne daß dies zu unzulässig langen Rückstellzeiten führt. Allerdings kann es ohne Rückstellfeder wegen der geringen hydraulischen Kraft bei geschlossenem Ventil zu vermehrter Leckage im Sitzbereich kommen. In der Praxis sollte daher stets eine Rückstellfeder vorgesehen werden, um Leckagen bei geschlossenem Ventil zu vermeiden.

Die konstruktive Ausbildung des erfindungsgemäßen Einspritzventils wird im folgenden anhand weiterer Beispiele näher erläutert:

Das Einspritzventil gemäß Fig. 2 ist mit einem Gehäuse 222 aus Kunststoffmaterial versehen. Die Magnetspule 212 wird gemeinsam mit den Kontaktstiften 223 und dem Bügel 213 mit Kunststoffmaterial umspritzt. Im oberen Bereich des Gehäuses 222 befindet sich ein Gewinde 225, in das die Ventilpatrone eingeschraubt ist. Der Magnetkreis des Ventils besteht aus dem Anker 201, dem Magnetpol 221 und dem Bügel 213. Diese Teile des Magnetkreises bestehen aus weichmagnetischem Material. Der Magnetpol 221 ist in der nicht magnetisierbaren Hülse 208 befestigt. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Einpressen und anschließende Laserschweißung. An der Unterseite der Hülse 208 ist der Ventilträger 203 eingepreßt und verschweißt. Innerhalb des Ankers 201 ist die Rückstellfeder 216 angeordnet. Die Rückstellfeder 216 ist auf der Ventilnadel 202 gelagert, die in den Anker 201 eingepreßt ist. Die Rückstellfeder 216 befindet sich in einer Kammer 230, die innerhalb des Pols 221 und des Ankers 201 angeordnet ist. Die Kammer 230 ist bei angezogenem Anker seitlich geschlossen. An der Oberseite der Kammer 230 ist eine Bohrung 217 angeordnet, die die Kammer 230 mit dem Außenbereich verbindet. Durch diese Bohrung 217 wird die Gefahr der Bildung von Dampfblasen im oberen Bereich der Kammer 230 und hydraulisches Kleben des Ankers 201 am Pol 221 vermindert. Weiterhin kann eine zusätzliche Dämpfung der Ankerbewegung erzielt werden, indem die Bohrung 217 mit einem Durchmesser von ca. 0,2-0,4 mm so klein ausgeführt wird, daß die Abströmung von Kraftstoff aus der Kammer 230 gegen Ende der Anzugsbewegung behindert wird. An die Stirnseite des Ankers 201 ist ein umlaufender Quetschspalt 231 angeordnet, der zur Dämpfung der Ankerbewegung dient. Durch den Quetschspalt kann weiterhin eine hydraulische Parallelführung des Ankers erzielt werden. Mit der hydraulischen Parallelführung werden gut reproduzierbare Strömungsverhältnisse im Ventilsitz 207 erzielt, ohne daß die Ventilnadel 202 im Bereich des Ventilsitzes 207 radial geführt wird. Der Durchmesser der Ventilnadel 202 beträgt ca. 2 mm, derjenige des Ankers ca. 4 mm. Der kegelförmige Ventilsitz 207 ist in den Ventilträger 203 eingearbeitet. Im Ventilträger 203 ist die Düsenplatte 204 mit dem Zerstäuber 205 festgeklemmt. Das Ventil wird ständig von Kraftstoff durchströmt. Der Kraftstoff gelangt durch die seitlichen Bohrungen 210 in den unteren Bereich des Ventilgehäuses 222. Von hier gelangt der Kraftstoff durch seitliche Bohrungen 209 in der Ventilpatrone zum Ventilsitz 207. Zwischen der Hülse 208 und dem umgebenden Gehäuse 222 besteht ein umlaufender Ringspalt 232, der dem Kraftstoffdurchfluß dient. Weiterhin wird durch den Ringspalt 232 eine schwimmende Lagerung der Ventilpatrone erzielt, so daß vom Gehäuse 222 keine nennenswerten Radialkräfte auf die Ventilpatrone ausgeübt werden können. Aus dem unteren Bereich der Ventilpatrone gelangt der Kraftstoff seitlich entlang des Ankers 201 durch die Bohrungen 218, 219 und 220 in den oberen Gehäusebereich. Aus dem oberen Gehäusebereich gelangt der Kraftstoff durch die Bohrungen 226 in den umlaufenden Ringkanal 227 und von hier in den Kraftstoffrücklauf. Das Gehäuse 222 wird durch die Dichtringe 211 und 224 in der Einbaubohrung abgedichtet. Die Ventilpatrone ist durch den auf dem Ventilträger 203 befindlichen Dichtring 206 gegen das Gehäuse 222 abgedichtet. Das Gehäuse 222 wird mit einem nicht dargestellten Kraftstoffilter umgeben.

Die dynamische Kalibrierung des Ventils erfolgt durch Verändern der axialen Lage der Ventilpatrone bezüglich des Gehäuses 222. Die Lageveränderung erfolgt durch entsprechend tiefes Einschrauben der Ventilpatrone. Bei der Lageveränderung wird die Lage des Arbeitspols bezüglich der Magnetspule und die Überdeckung im Bereich der Seitenluftspalte 214 und 215 verändert. Bei der Lageänderung werden zwei magnettechnische Veränderungen zur Kalibrierung genutzt; einerseits eine Änderung des Streufeldes durch die Verlagerung des Arbeitspols bezüglich der Magnetspule, andererseits die Veränderung des magnetischen Widerstandes durch die Änderung der Überdeckung im Bereich der Seitenluftspalte. Hierbei wird durch die radiale Anordnung des oberen Luftspaltes 215 im Vergleich zu der axialen Anordnung des Kalibrierluftspaltes 105 gemäß Fig. 1 eine geringere Empfindlichkeit erzielt. Um eine gleiche Änderung der dynamischen Kalibrierung zu erzielen, sind somit bei der Anordnung gemäß Fig. 2 größere axiale Verstellungen erforderlich. Hierdurch ist das Ventil unempfindlicher gegen eventuelle Verlagerungen der Ventilpatrone, die beispielsweise durch Alterungserscheinungen oder durch unsachgemäße Handhabung entstehen können. Weiterhin werden vergrößerte Toleranzen im Gehäusebereich ermöglicht.

Eine weitere magnettechnisch und kinematisch günstige Gestaltung des Ankers und der Ventilnadel ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Ankerausführung wird vorzugsweise bei einem Ventil der Bauart gemäß Fig. 2 eingesetzt. Hierbei ist der rohrförmige Anker 302 auf die Ventilnadel 301 aufgepreßt, die mit dem Anschlagstift 303 unmittelbar auf dem Pol 304 zum Anschlag gelangt. Die Ventilnadel 301 besitzt einen Durchmesser von ca. 2 mm. Der Anschlagstift 303 besitzt einen Durchmesser von ca. 1 mm. Die Rückstellfeder befindet sich innerhalb des Ankers 302 und wird von dem Anschlagstift 303 getragen. Der Anker 302 ist auf die Ventilnadel 301 aufgepreßt und zusätzlich durch die Schweißnaht 309 gegen axiale Verlagerung gesichert. Die Anschlagfläche des Anschlagstiftes 303 überragt die Polfläche 307 um ca. 20 Mikrometer, so daß sich im Bereich des Pols ein ringförmiger Quetschspalt ergibt.

Der Vorteil der Ausführung gemäß Fig. 3 besteht in einer besonders guten Dämpfung der Aufschlagbewegung des Ankers bei minimalem hydraulischem Kleben. Die Dämpfungswirkung wird durch die Verdrängung des Fluids aus der innerhalb des Ankers befindlichen Ringkammer 310 erzielt, die eine besonders starke Quetschströmung im Bereich des ringförmigen Quetschspaltes zur Folge hat. Durch die sehr kleine Anschlagfläche des Stiftes 303 wird das hydraulische Kleben vermindert. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß im Gegensatz zur Ausführung gemäß Fig. 2 kein Anschlag im Arbeitspolbereich vorhanden ist. Hierdurch wird ein schnellerer Abbau des Magnetfeldes nach dem Abschalten des Erregerstroms erzielt.

Fig. 4 zeigt ein besonders kleines Ventil, das mit einem Kugelanker ausgerüstet ist. Der Ankerdurchmesser beträgt vorzugsweise ca. 2,5-3 mm. Der Gehäusedurchmesser beträgt ca. 14 mm. Der magnettechnische Aufbau entspricht dem Ventil gemäß Fig. 1. Der Magnetkreis des Ventils besteht aus dem Anker 412, dem Magnetpol 408 und dem Bügel 402. Der Arbeitsluftspalt des Magnetkreis ist in etwa in Spulenmitte angeordnet. Am Umfang des Ankers 412 ist ein zusätzlicher Seitenpol angeordnet. Hierbei sind zwei mögliche Ausführungen dargestellt: Auf der rechten Seite ist der Seitenpol 417 auf die nicht magnetisierbare Hülse 423 aufgepreßt. Diese Ausführung ist kostengünstig, jedoch magnettechnisch weniger vorteilhaft. Hierbei entsteht durch die zwischen Anker 412 und Seitenpol 417 befindliche nichtmagnetisierbare Hülse 423 ein magnetischer Luftspalt mit hohem Widerstand. Dieser hohe Widerstand ist durch die besonders kleine, dem Seitenpol 417 gegenüberliegende Seitenfläche des kugelförmigen Ankers bedingt. Bei einem derart kleinen Anker ist die auf der linken Seite dargestellte Ausführung des Seitenpols 418 magnettechnisch günstiger. Hierbei ist der Seitenpol 418 bis unmittelbar an den Anker 412 geführt. Die Rückstellung des Ankers 412 erfolgt durch die Rückstellfeder 409. Die Rückstellfeder 409 ist an der Oberseite auf einem eingepreßten Röhrchen 410 und an der Unterseite auf dem Druckstift 411 gelagert. Der Druckstift 411 ist in der Bohrung 424 im Pol 408 gelagert. Der Pol 408 wird auf der rechten Seite der Darstellung unmittelbar vom Ventilträger 413 getragen, in den der Ventilsitz 416 gemeinsam mit der Aufnahmebohrung für den Pol 408 eingearbeitet ist. Auf der linken Seite wird der Pol 408 von der nicht magnetisierbaren Hülse 419 getragen, die auf dem Seitenpol 418 befestigt ist. Der Seitenpol 418 ist auf dem Ventilträger 413 befestigt. Die Düsenplatte 415 wird durch den Zerstäuber 414 im Ventilträger 413 festgeklemmt. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt vom Ringkanal 406 durch den Filter 407 in den Innenbereich des Gehäuses 401. Von hier gelangt der Kraftstoff außen an der Ventilpatrone entlang durch die Bohrungen 420 zum Ventilsitz 416. Der Bügel 402, die Magnetspule 403 und die Kontaktstifte 404 werden bei der Fertigung des Gehäuses 401 gemeinsam mit Kunststoffmaterial umspritzt. Die dynamische Kalibrierung erfolgt durch entsprechend tiefes Einpressen der Ventilpatrone, wodurch der Kalibrierluftspalt 425 verändert wird. Die Ventilpatrone ist mit dem Dichtring 421 und das Gehäuse 401 mit den Dichtringen 405 und 422 abgedichtet.

Fig. 5 zeigt ein Ventil, bei dem die Ankerrückstellung durch einen Dauermagneten 508 erfolgt. Hierdurch kann auf die sonst erforderliche Rückstellfeder verzichtet werden. Die dynamische Kalibrierung des Ventils erfolgt durch ein von außen erzeugtes magnetisches Wechselfeld.

Der elektromagnetische Kreis des Ventils besteht aus dem Anker 514, dem Arbeitspol 505, dem Rückschlußtopf 503 und dem Seitenpol 506. Der elektromagnetische Kreis umschließt die Magnetspule 504. Der dauermagnetische Kreis besteht aus dem Anker 514, dem Seitenpol 506, dem Dauermagneten 508, dem Polblech 509 und dem Ruhepol 528. Der Ruhepol 528 ist in den Ventilträger 510 eingearbeitet. Der Anker 514 ist auf die Ventilnadel 513 aufgepreßt. Bei nicht erregter Magnetspule 504 wird der Anker 514 unter der Wirkung des Dauermagnetfeldes in Richtung des Ruhepols 528 gezogen, wobei die Ventilnadel 513 auf dem Ventilsitz 530 zur Anlage kommt. Bei geschlossenem Ventil verbleibt ein Restluftspalt 527 zwischen dem Anker 514 und dem Ruhepol 528. Die Länge dieses Restluftspaltes 527 sollte in etwa dem Ankerhub entsprechen und mindestens 0,1 mm betragen. Bei geringerer Länge des Restluftspaltes 527 käme es sonst zu einer stark ansteigenden Schließkraft gegen Ende des Ankerhubes. Eine solcherart stark ansteigende Schließkraft ist für das dynamische Verhalten des Ventils ungünstig. Weiterhin kommt es zu einer Streuung der Feldlinien des Dauermagneten 508 in den Bereich des elektromagnetischen Kreises. Hierdurch gelangt ein Teil dieser Feldlinien durch den Arbeitsluftspalt 526, wodurch im Bereich des Arbeitsluftspaltes 526 eine dauermagnetische Zugkraft ausgeübt wird. Um diese Zugkraft bei angezogenem Anker zu vermindern, ist daher auch im Bereich des Arbeitsluftspaltes 526 ein verbleibender Restluftspalt notwendig. Ohne diesen verbleibenden Restluftspalt kann es sonst zu einem magnetischen Kleben des Ankers 514 am Arbeitspol 505 kommen. Die Länge des Restluftspaltes im Bereich des Arbeitspols braucht jedoch nur ca. 10-20 Mikrometer betragen. Wegen der geringen erforderlichen Länge des Restluftspaltes wird dieser durch einen eingeprägten Quetschspalt 531 gebildet, der gleichzeitig zur hydraulischen Dämpfung der Ankerbewegung dient. Die Ventilnadel 513 wird innerhalb des Ventilträgers 510 radial geführt. Im Ventilträger 510 wird die Düsenplatte 512 durch den Zerstäuber 511 festgeklemmt. Der Ventilträger 510 ist in das Polblech 509 eingeschraubt. Auf den Ventilträger 510 ist die nicht magnetisierbare Hülse 507 aufgepreßt, die den Arbeitspol 505 trägt. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt durch die Bohrungen 519 in den unteren Bereich des Gehäuses 501. Weiterhin gelangt der Kraftstoff durch die Schrägbohrungen 518 in den Ringkanal 523 und von hier außen entlang an der Ventilpatrone in den oberen Gehäusebereich. Der Ankerraum ist durch die seitlichen Bohrungen 524 und 525 mit dem Außenbereich der Ventilpatrone verbunden. Diese Bohrungen können relativ klein ausgeführt werden, um eine zusätzliche Dämpfung der Stellbewegungen des Ankers zu erzielen. Aus dem oberen Gehäusebereich gelangt der Kraftstoff durch die radialen Bohrungen 516 in den Kraftstoffrücklauf. Die Ventilpatrone ist durch den Dichtring 521 gegen das Gehäuse 501 abgedichtet. Die äußeren Teile der Magnetkreise werden gemeinsam mit der Spule 504 und den Kontaktstiften 502 bei der Fertigung des Gehäuses mit Kunststoffmaterial umpreßt.

Der Einbau des Dauermagneten 508 kann in nicht magnetisiertem Zustand erfolgen, um die Handhabung des Dauermagneten zu erleichtern. Zur Magnetisierung werden die Pole einer Magnetisiervorrichtung in der Nähe des Rückschlußtopfes 503 und des Polbleches 509 angebracht. Hierbei wird ein magnetischer Kreis gebildet, der aus dem Dauermagneten und der Magnetisierungsvorrichtung besteht. Der Dauermagnet 508 wird anschließend durch das von außen aufgebrachte Magnetfeld magnetisiert.

Die Kalibrierung des Ventils erfolgt in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten. Zunächst wird ein geeigneter, mit Ventilnadel versehener Anker so mit dem Ventilträger gepaart, daß sich der vorgegebene Restluftspalt 527 im Bereich des Ruhepols ergibt. Wegen der relativ großen Länge des Restluftspaltes 527 sind bezüglich der Qualität der Paarung relativ große Toleranzen möglich. Anschließend wird der Arbeitspol 505 in die Hülse 507 so eingepreßt, daß sich der gewünschte Ventilhub ergibt. Nach dem vollständigen Zusammenbau des Ventils erfolgt die dynamische Kalibrierung. Hierzu wird mit einer Magnetisiervorrichtung ein magnetisches Wechselfeld auf den Dauermagneten aufgebracht, wodurch dieser geschwächt und gleichzeitig bezüglich der magnetischen Eigenschaften stabilisiert wird. Bei zunehmender Schwächung des Dauermagneten wird die Rückstellzeit des Ventils verlängert. Die Anzugszeit kann durch die Schwächung des Dauermagneten je nach der Durchflußrichtung des elektrischen Stroms durch die Magnetspule 504 verkürzt oder verlängert werden. Die Auswirkung der Schwächung ist jedoch auf die Rückstellzeit erheblich stärker als auf die Anzugszeit, so daß stets die gewünschte Veränderung der Kalibrierung erzielt wird. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Ventils zu erzielen, sollte die Stromrichtung durch die Magnetspule 504 so gewählt werden, daß das Spulenfeld der Wirkung des Dauermagnetfeldes beim Ankeranzug gleichgerichtet ist. Der Ankerabfall kann dann durch einen kurzen Gegenimpuls beschleunigt werden.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ventil, bei dem die Ankerrückstellung durch einen Dauermagneten erfolgt. Im Unterschied zum Ventil gemäß Fig. 5 ist hierbei eine zusätzliche Magnetspule 610 im Bereich des Dauermagneten angebracht. Das Ventil besitzt zwei Magnetkreise, deren Magnetfelder einander entgegengerichtet sind. Im Unterschied zu den an sich bekannten polarisierten Magnetkreisen ist der Dauermagnet 607 einseitig angeordnet, wodurch ein monostabiles Verhalten entsteht. Ein monostabiles Verhalten ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil bei abgeschaltetem Erregerstrom von selbst in die Schließlage zurückkehrt, ohne daß hierzu ein elektrischer Gegenimpuls erforderlich wäre. Das monostabile Verhalten ist bei Einspitzventilen aus Sicherheitsgründen erforderlich, damit das Schließen des Ventils auch bei eventuellen Funktionsstörungen der elektrischen Ansteuerschaltung gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße Patronenbauweise des Einspritzventils erlaubt einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau des Magnetkreises. Die elektrische Energieaufnahme ist bei vergleichbarer Dynamik erheblich geringer als bei den üblichen Einspritzventilen.

Der obere Magnetkreis des Ventils besteht aus dem Arbeitspol 604, dem Anker 605, dem Seitenpol 611 und dem Rückschlußtopf 614. Der untere Magnetkreis des Ventils besteht aus dem Anker 605, dem Seitenpol 611, dem Rückschlußtopf 614 und dem Ruhepol 606. Der obere Magnetkreis umschließt die Magnetspule 609, der untere Magnetkreis umschließt die Magnetspule 610. Dem unteren Magnetkreis ist der Dauermagnetkreis magnetisch parallel geschaltet. Der Dauermagnetkreis besteht aus dem Dauermagneten 607, dem Polblech 608, dem Ruhepol 606, dem Anker 605, dem Seitenpol 611 und dem Rückschlußtopf 614. Der Rückschlußtopf 614 ist mit Durchbrüchen versehen und somit nur teilweise sichtbar. Weiterhin ist zwischen dem Ruhepol 606 und dem Rückschlußtopf 614 ein Nebenluftspalt 622 angebracht, der zur Stabilisierung der Entmagnetisierungskurve des Dauermagneten dient. Sämtliche Magnetkreisteile bestehen aus weichmagnetischem Material. Bei nicht erregtem Ventil bildet sich wegen der asymmetrischen Anordnung des Dauermagneten zwischen dem Anker 605 und dem Ruhepol 606 ein starkes Dauermagnetfeld aus, das in Schließrichtung wirksam ist. Im Bereich des Arbeitsluftspaltes ist hingegen nur ein relativ geringes Streufeld des Dauermagneten vorhanden. Magnetisches Kleben des Ankers 605 bei nicht erregtem Ventil wird durch den Restluftspalt 627 verhindert, der als Quetschspalt ausgebildet ist. Der Ruheluftspalt 626 sollte möglichst mit einer Länge von ca. 20 Mikrometern ausgeführt werden, wobei aus ökonomischen Gründen jedoch auch eine größere Länge gewählt werden kann. Der Durchmesser des Ankers sollte ca. 4 mm betragen. Die Magnetspulen werden so miteinander verbunden, daß beim Ankeranzug das Magnetfeld der oberen Spule 609 dem Dauermagnetfeld gleichgerichtet, und dasjenige der unteren Spule 610 dem Dauermagnetfeld entgegengerichtet ist. Der Ankerabfall kann durch einen kurzen Gegenimpuls erheblich beschleunigt werden. Der Gegenimpuls kann in besonders einfacher Weise durch einen der Ansteuerschaltung parallelgeschalteten Kondensator erzeugt werden.

Der Anker 605 ist auf die Ventilnadel 630 aufgepreßt und kann mit dieser zusätzlich verschweißt werden. Die Ventilnadel 630 ist innerhalb des Ruhepols 606 radial geführt. Der Ruhepol 606 ist in den Ventilträger 616 eingepreßt und mit diesem verschweißt. Der Ruheluftspalt 626 kann durch entsprechend tiefes Einpressen des Ruhepols 606 in den Ventilträger 616 eingestellt werden. Auf dem Ruhepol 606 ist die nicht magnetisierbare Hülse 613 befestigt, die den Arbeitspol 604 trägt. Im Arbeitspol 604 sind Drosselbohrungen 621 angeordnet, die die Zu- und Abströmung von Kraftstoff in den Ankerbereich ermöglichen. Die äußeren Teile des Magnetkreises werden gemeinsam mit den Magnetspulen und den Kontaktstiften 602 bei der Gehäusefertigung vollständig mit Kunststoff umspritzt. Um den Durchtritt des Kunststoffmaterials zu erlauben, werden die einzelnen äußeren Teile des Magnetkreises mit großzügigen Durchbrüchen versehen. Der Dauermagnet 607 ist aus mehreren Segmenten zusammengesetzt, zwischen denen Bohrungen 615 angeordnet sind, die der Kraftstoffzufuhr dienen. Der Kraftstoff gelangt außen an der Ventilpatrone entlang in den oberen Gehäusebereich und von hier durch die seitlichen Bohrungen 603 in den Kraftstoffrücklauf. Das Ventil wird durch die Dichtringe 619 und 620 in der Einbaubohrung abgedichtet. Der untere Dichtring 619 ist hierbei unmittelbar auf dem Ventilträger 616 angeordnet, wodurch sich eine gesonderte Abdichtung der Ventilpatrone gegenüber dem Gehäuse 601 erübrigt. Die Ventilpatrone ist mit dem unteren Polblech 608 verschraubt und innerhalb des Gehäuses 601 schwimmend gelagert.

Die Magnetisierung des Dauermagneten und die Kalibrierung des Ventils erfolgt analog zu derjenigen des Ventils gemäß Fig. 5. Die dynamische Kalibrierung erfolgt durch Schwächung des Dauermagnetfeldes mittels eines magnetischen Wechselfeldes. Das magnetische Wechselfeld kann hierbei alternativ auch durch Übererregung der Magnetspulen des Ventils mit Wechselstrom aufgebracht werden.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ventil in Patronenbauweise, das einen monostabilen polarisierten Magnetkreis besitzt. Hierbei ist die prinzipielle Bauart des Magnetkreises bereits bekannt. Dieser bekannte Magnetkreis besitzt zwei Arbeitsluftspalte, die unterhalb der Magnetspule angeordnet sind. Bei dem bekannten Magnetkreis besteht als Nachteil eine erhöhte Empfindlichkeit gegen eventuelle Schiefstellungen des Ankers. Weiterhin besitzt das bekannte Ventil ein vergrößertes Streufeld, das durch den größeren magnetischen Widerstand des doppelten Arbeitspols und die magnettechnisch ungünstige Lage der Pole bedingt ist. Außerdem ergibt sich bei einem doppelten Arbeitspol ein besonders starker unerwünschter Abfall der Dauermagnetkraft bei zunehmendem Hub. Das erfindungsgemäße Ventil besitzt demgegenüber nur einen einfachen Arbeitsluftspalt, der zudem innerhalb der Magnetspule angeordnet ist. Durch den einfachen Arbeitsluftspalt wird der magnetische Widerstand des Magnetkreises vermindert. Hierdurch wird eine Verringerung des Streufeldes und damit eine Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt. Der unerwünschte Abfall der Dauermagnetkraft mit zunehmendem Hub wird erheblich vermindert. Der verbesserte elektromagnetische Wirkungsgrad erlaubt die Verwendung eines Ankers mit besonders geringem Außendurchmesser. Hierbei kann der Anker mit ca. 2,5-3 mm den Durchmesser der Ventilnadelführung besitzen, wodurch eine erhebliche Vereinfachung des mechanischen Aufbaus des Ventils möglich wird. Weiterhin erlaubt das erfindungsgemäße Ventil die dynamische Kalibrierung mittels eines von außen aufgebrachten Wechselfeldes, wodurch die Fertigung weiter vereinfacht wird.

Der elektromagnetische Kreis des Ventils besteht aus dem Magnetpol 708, dem Anker 710, dem Rückschlußbügel 704 und dem Polblech 707. Der Ankerdurchmesser beträgt ca. 2,5-3 mm. Der elektromagnetische Kreis umschließt die Magnetspule 709. Dem elektromagnetischen Kreis ist der dauermagnetische Kreis magnetisch parallel geschaltet. Der dauermagnetische magnetische Kreis besteht aus dem Dauermagneten 706, dem Polblech 707, dem Bügel 704 und dem magnetisch wirksamen Seitenluftspalt 724. Der Seitenluftspalt 724 ist erforderlich, um eine bleibende Schwächung des Dauermagnetfeldes unter der Wirkung des elektromagnetischen Feldes zu verhindern. Bei nicht erregtem Spulenfeld wird der Anker 710 unter der Wirkung des parallelgeschalteten Dauermagnetfeldes in Richtung des Magnetpols 708 gezogen. Der Anker 710 bildet mit der Ventilnadel 711 einen gemeinsamen Ventilstift. Der Ventilstift trägt die Führungen 726, den Zumeßspalt 721 und den Schließkörper 725. Der Ventilstift wird vorzugsweise durch Nitrieren oberflächengehärtet oder anderweitig mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen. Alternativ kann der Ventilstift auch mit einem aufgepreßten separaten Anker 720 versehen sein, wie dies auf der linken Seite der Darstellung gezeigt ist. Die separate Anordnung von Anker und Ventilstift erlaubt die Verwendung eines Ankers aus weichem Material. Zur Montage wird der Ventilstift von unten in die Aufnahmebohrung 727 geschoben und durch den seitlich geschlitzten Distanzring 716 am Herausfallen gehindert. Der Ventilstift kommt mit dem Bund 728 bei geöffnetem Ventil am Distanzring 716 zum Anschlag. Der Distanzring 716 kann mit Quetschspalten versehen werden, um hydraulisches Kleben zu vermindern. Der Hub des Ventilstiftes wird durch Selektion von entsprechend dicken Distanzringen 716 eingestellt. Der Distanzring 716 wird von der aufgeschraubten, nicht magnetisierbaren Hülse 715 am Herausfallen gehindert. In die Hülse 715 ist der Magnetpol 708 eingepreßt. Zwischen Pol 708 und Anker 710 verbleibt bei geschlossenem Ventil ein Restluftspalt 729, dessen Länge möglichst gering sein sollte. Die Patronenbauweise des Ventils erlaubt einen sehr kleinen Restluftspalt 729 ohne allzuhohen Fertigungsaufwand. Die Ventilpatrone ist von unten in das Gehäuse 701 eingeschoben und mit einem Gewinde im Bügel 704 befestigt. Hierbei kommt der Pol 708 am Polblech 707 zur Anlage. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt durch die seitlichen Bohrungen 717 und 718. Der Kraftstoff gelangt außen an der Ventilpatrone entlang in den oberen Bereich des Gehäuses 701. Aus dem Innenbereich der Patrone wird der Kraftstoff durch die im Pol 708 befindliche zentrale Bohrung 722 und den seitlichen Schlitz 723 in den oberen Bereich des Gehäuses 701 geführt. Von hier gelangt der Kraftstoff durch eine nicht sichtbare Bohrung in den äußeren Ringkanal 705. Die außerhalb der Ventilpatrone befindlichen Teile des Magnetkreises werden bei der Fertigung des Gehäuses 701 gemeinsam mit der Spule 709 und den Kontaktstiften 702 mit Kunststoffmaterial umspritzt. Das Ventil wird durch die Dichtringe 713 und 703 in der Einbaubohrung abgedichtet. Die dynamische Kalibrierung erfolgt durch ein von außen aufgebrachtes Wechselfeld. Die Pole der Magnetisierungseinrichtung werden hierzu in der Nähe des Bügels 704 und des Polbleches 707 angebracht.

Abschließend sei bemerkt, daß das erfindungsgemäße Ventil abweichend von den dargestellten Ausführungen auch mit einem in der Zentralachse angeordneten Stutzen zur Kraftstoffzufuhr versehen werden kann. Der Anschlußstecker für die Magnetspule wird dann seitlich angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung wird eine Bauform erzielt, die äußerlich den bekannten Nadeleinspritzventilen gleicht. Das Ventil ist dann unmittelbar zum Austausch mit diesen bekannten Ventilen geeignet. Der zentrale Stutzen zur Kraftstoffzufuhr kann auch unmittelbar an den Magnetpol angearbeitet werden, wobei die Ventilpatrone dann allerdings erhöhten mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Daher ist es auch bei einer zentralen Anordnung des Stutzens günstiger, diesen unmittelbar am Ventilgehäuse anzuordnen, um die Ventilpatrone mechanisch zu entlasten. Bei einer solchen mechanisch entlasteten Bauform kann die nicht magnetisierbare Hülse der Ventilpatrone mit einer geringen Wandstärke ausgeführt werden, die weniger als 0,2 mm betragen kann. Eine möglichst dünnwandige Ausführung der Hülse ist magnettechnisch vorteilhaft. Weiterhin sind die vorgeschlagenen Dimensionierungen und Verbindungsverfahren zwar als zweckmäßig, jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Anstelle von Preßverbindungen können beispielsweise auch Schraubverbindungen angewendet werden. Beispielsweise ist es zweckmäßig, innerhalb der Hülse der Ventilpatrone eine Verschraubung für den Magnetpol oder den Ventilträger vorzusehen, und den Ankerhub durch entsprechend tiefe Verschraubung einzustellen. Weiterhin wird man das Ventil stets mit einem Kraftstoffilter versehen, auf dessen Darstellung verzichtet wurde. Eine derartige Maßnahme ist für den Fachmann selbstverständlich.

Weitere zweckmäßige Auslegungen und Varianten des erfindungsgemäßen Ventils können den Ansprüchen entnommen werden.

Claims

1. Elektromagnetisches Einspritzventil, das zur Einspritzung von Kraftstoff mit niedrigem Druck in das Saugrohr von Verbrennungsmotoren dient, bestehend aus einem Magnetkreis mit Anker und einem Magnetpol, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetpol von einer nicht magnetisierbaren Hülse getragen wird, die mit einem Ventilsitz fest verbunden ist, so daß sich eine Patrone ergibt, die sich innerhalb des Ventilgehäuses befindet.

2. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse gleichzeitig zur radialen Führung des Ankers dient und der Anker bei erregtem Ventil unmittelbar am Magnetpol zum Anschlag gelangt.

3. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone von mindestens einer Magnetspule umgeben ist, die mit zwei Kontaktstiften verbunden und von mindestens einem magnetischen Rückschlußelement umfaßt ist.

4. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Rückschlußelement durch einen Bügel gebildet wird.

5. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Rückschlußelement zumindest teilweise durch einen Topf gebildet wird, der halbseitig geöffnet ist.

6. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule seitlich in das magnetische Rückschlußelement eingelegt wird.

7. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 3 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule gemeinsam mit den Kontaktstiften und dem magnetischen Rückschlußelement in Kunststoffmaterial eingebettet ist, wobei das Kunststoffmaterial das Ventilgehäuse formt, das die Ventilpatrone umgibt.

8. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse mit Bohrungen und/oder Stutzen zur Kraftstoffzufuhr und mindestens einem Kraftstoffilter versehen ist.

9. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpatrone in das Ventilgehäuse eingepreßt oder eingeschraubt ist.

10. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Gehäuse ragende Teil der Ventilpatrone allseitig von Kraftstoff umspült wird.

11. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpatrone mit Bohrungen oder Durchbrüchen zur Kraftstoffzufuhr und zur Belüftung der atmenden Räume versehen ist.

12. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpatrone im Sitzbereich einen Dichtring trägt.

13. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht magnetisierbare Hülse eine Wandstärke von 0,2-0,4 mm besitzt.

14. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker Kugelform aufweist und einen Durchmesser von 3-4 mm besitzt, wobei am äußeren Umfang des Ankers ein Rückschlußelement und der Arbeitsluftspalt in etwa in Spulenmitte angeordnet ist.

15. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine in etwa zylindrische Form aufweist, mit einer Ventilnadel versehen ist, einen Durchmesser von ca. 4 mm, eine Ankerpolfläche von weniger als 10 mm² und eine Masse von 0,5-1 g besitzt, wobei der Ankerhub vorzugsweise 0,1-0,2 mm beträgt.

16. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsluftspalt innerhalb der Magnetspule, vorzugsweise in etwa in Spulenmitte angeordnet ist.

17. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ankers oder des Pols eine Dämpfungskammer angeordnet ist, die durch mindestens einen Quetschspalt mit dem die Dämpfungskammer umgebenden Raum verbunden ist, wobei die Tiefe der Quetschspalte vorzugsweise ca. 20 Mikrometer beträgt.

18. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 15 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Dämpfungskammer eine Rückstellfeder angeordnet ist.

19. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 15 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Rückstellfeder ein Anschlagstift angeordnet ist, dessen Durchmesser ca. 1-2 mm beträgt.

20. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 15 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel den Anker durchragt und unmittelbar am Magnetpol zum Anschlag gelangt, wobei die Anschlagfläche ca. 1-2 mm² betragen sollte.

21. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 15 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnseite des Ankers oder des Magnetpols ein oder mehrere Quetschspalte angeordnet sind, deren Tiefe 20 Mikrometer nicht überschreiten sollte.

22. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Ventilpatrone mindestens ein zusätzlicher Luftspalt angeordnet ist, der zur dynamischen Kalibrierung des Einspritzventils dient.

23. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Kalibrierung durch axiale Verlagerung und/oder Verdrehung der Ventilpatrone erfolgt.

24. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Kalibrierung durch axiale Verlagerung der Ventilpatrone bezüglich der Magnetspule erfolgt.

25. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper des Ventils von einem Ringspalt umgeben ist, in dem ein 10-20% Druckabfall bei völliger Ventilöffnung entsteht, wobei der Durchmesser des Ringspaltes ca. 2-3fach größer als derjenige des Ventilsitzes ist.

26. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Ringspaltes mindestens eine Nut angeordnet ist.

27. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit zwei axial gegenüberliegenden Polflächen versehen ist.

28. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellung des Ventils durch einen Dauermagneten erfolgt, der im Bereich der axial gegenüberliegenden Polflächen des Ankers ein asymmetrisches Magnetfeld erzeugt.

29. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet aus mehreren axial polarisierten Segmenten besteht.

30. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil mit einem monostabilen polarisierten Magnetkreis ausgestattet ist, der zwei miteinander verschaltete Magnetspulen aufweist.

31. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mit einem nach außen öffnenden Schließkörper versehen ist, der gemeinsam mit einem zylindrischen Anker einen Ventilstift bildet, der in einer Führungsbohrung mit geringem Radialspiel geführt ist, wobei der Ankerdurchmesser in etwa dem Durchmesser der Führungsbohrung entspricht und wobei der Arbeitsluftspalt innerhalb der Magnetspule angeordnet ist und die Ankerrückstellung durch einen Dauermagneten erfolgt (Fig. 7).

32. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstift eine Nut aufweist, die bei geöffnetem Ventil an einer einseitig geschlitzten Anschlagscheibe zum Anschlag gelangt, wobei die Anschlagscheibe zur Kalibrierung des Ankerhubs dient.

33. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerdurchmesser ca. 2,5-3 mm beträgt.

34. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 27 und 31 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung des Dauermagneten in eingebautem Zustand durch ein von außen aufgebrachtes Magnetfeld erfolgt.

35. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 27 und 31 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Kalibrierung des Ventils durch ein magnetisches Wechselfeld erfolgt, das eine bleibende Schwächung des Dauermagneten hervorruft.

36. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 27 und 31 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronischen Ansteuerschaltung zur Erzeugung eines Gegenimpulses beim Abschalten des Ventils ein Kondensator parallel geschaltet ist.

37. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetpol und/oder das den Ventilsitz tragende Teil mit der nicht magnetisierbaren Hülse verschraubt ist.

38. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung des Ankerhubs durch entsprechend tiefes Einschrauben des Magnetpols oder des den Ventilsitz tragenden Teiles erfolgt.

39. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verschraubung ein Feder- oder Quetschelement angeordnet ist, das zur Elimierung des Gewindespiels dient.

40. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Kraftstoffzufuhr unmittelbar am Magnetpol ein Kraftstoffzufuhrstutzen angearbeitet ist.

41. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehörigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Ventils ca. 14-16 mm beträgt.