DE3841088A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit luftunterstuetzter kraftstoffzerstaeubung - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit luftunterstuetzter kraftstoffzerstaeubung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr von Verbrennungskraftmaschinen. Die Vorrichtung gehört zur Gattung der Ein­ spritzsysteme mit luftunterstützter Kraftstoffzerstäubung. Der Kraftstoff wird von einem oder mehreren elektromagnetischen Ventilen zugemessen und durch dünne Verbindungs­ leitungen mit Hilfe von Luft zu den einzelnen Abspritzstellen transportiert. Weiterhin wird eine geeignete Luftpumpe zur Drucklufterzeugung zum Betrieb der Kraft­ stoffeinspritzvorrichtung beschrieben, die unmittelbar von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird.
Aufgabenstellung und Stand der Technik
Die prinzipielle Bauart einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit luftunterstützter Kraftstoff­ zerstäubung ist beispielsweise aus der DE-OS 29 20 636 (Emmenthal u. a.) bekannt. In der besagten Anmeldung werden noch keine näheren Angaben zur konstruktiven Ausbildung der Einspritzvorrichtung gemacht.
Eine praktisch brauchbare Ausführungsform einer solchen Einspritzvorrichtung ist im US- Patent 47 08 117 beschrieben. Das elektromagnetische Ventil dieser Vorrichtung besitzt einen flachen Ventilsitz mit Ringkanal. Durch den Ringkanal wird eine sehr gute Genauig­ keit der Kraftstoffverteilung auf die einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors erzielt. Das elektromagnetische Zumeßventil muß jedoch mit hoher Präzision gefertigt werden, wodurch Schwierigkeiten bei der Fertigung auftreten. Trotz hoher Fertigungspräzision ist die Dichtfähigkeit des Ventilsitzes häufig unbefriedigend. Weiterhin ist bei diesem Ventil die Schnelligkeit und Reproduzierbarkeit der Stellbewegungen des Ventils nicht immer ausreichend, um die gewünschte Zumeßgenauigkeit zu erzielen. Alternativ wird auch die Verwendung eines kugelförmigen Schließkörpers vorgeschlagen. Bei einem derartigen Schließkörper müssen die einzelnen Zumeßdüsen in unmittelbarer Nähe zueinander ange­ ordnet werden. Hierdurch kommt es zur gegenseitigen Beeinflussung der Zuströmung zu den einzelnen Düsen. Bei einer derartigen Düsenanordnung unterhalb eines kugelförmigen Schließkörpers ist die Verteilgenauigkeit des Kraftstoffs in der Regel ungenügend.
Weiterhin ist bekannt, jedem Zylinder des Verbrennungsmotors ein einzelnes Einspritz­ ventil zuzuordnen, und die Einspritzventile mit Einrichtungen zur Kraftstoffzerstäubung mit Luft auszurüsten. Die Einspritzventile werden dann in der Regel von einer Kraftstoff­ verteilerleitung mit Kraftstoff versorgt, die oberhalb der Einspritzventile angeordnet wird. Hierbei ergeben sich hohe Kosten und eine relativ große unerwünschte Bauhöhe oberhalb der einzelnen Ventile. Weiterhin ist die Montage des Einspritzsystems mit hohem Auf­ wand verbunden, da sich eine Vielzahl von einzelnen Bauteilen und Verbindungen ergibt. Durch die relativ große Entfernung der Einspritzdüsen ergeben sich starke Druck­ schwingungen innerhalb der einzelnen Ventile und wegen mangelhafter Durchspülung der einzelnen Ventile mit frischem Kraftstoff ergeben sich häufig Heißstartprobleme.
Der Luftverbrauch der gattungsgemäßen Einspritzvorrichtung mit luftunterstützter Kraftstoffzerstäubung nimmt mit zunehmender eingespritzter Kraftstoffmenge ab. Dieses Verhalten ist darauf zurückzuführen, daß der Kraftstoff die Tansportleitungen bei zunehmender Einspritzmenge zunehmend versperrt, wodurch die Luftströmung behindert wird. Durch diese Charakteristik wird die Anpassung der Förderkennlinie einer Luft­ pumpe an die Luftbedarfskennlinie der Einspritzvorrichtung erheblich erschwert.
Zur Erzeugung der Druckluft dient bei den bekannten Systemen eine elektrisch angetrie­ bene Luftpumpe. Durch den elektrischen Antrieb der Luftpumpe werden erhöhte Ferti­ gungskosten verursacht. Daher wird die Verwendung einer unmittelbar vom Verbren­ nungsmotor mechanisch angetriebenen Luftpumpe angestrebt. Die Verwendung einer derartigen mechanisch angetriebenen Pumpe zur Erzeugung der Transportluft ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden. Die bekannten Pumpenbauarten besitzen jedoch eine außerordentlich ungünstige Kennlinie des Luftmengenstroms. Bei mechanisch direkt angetriebenen Luftpumpen nimmt die geförderte Luftmenge in etwa linear mit der Dreh­ zahl zu, während der Luftbedarf der Einspritzvorrichtung mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Bei den bekannten Pumpenbauarten sind daher aufwendige Maßnahmen zur Begrenzung des Förderstroms erforderlich.
Vom Anmelder ist in der deutschen Patentanmeldung P 38 34 445.9 ein Einspritzventil mit Kippanker vorgeschlagen worden, das bei einfacher Fertigung außerordentlich schnelle Stellbewegungen erlaubt. Dieses Einspritzventil besitzt jedoch den Nachteil, daß es wegen des flachen Kippankers den üblichen rotationssymmetrischen Einbaubedingungen nur mit erhöhten Fertigungsaufwand anzupassen ist.
Ziel der Erfindung ist die Weiterentwicklung dieses Einspritzventils mit Kippanker zu einer einfachen Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die trotz der zunächst ungünstig erscheinenden äußeren Form dieses Ventils eine besonders einfache Anpassung an die Einbaubedingungen am Motor erlaubt. Die Einspritzvorich­ tung soll die bekannten Vorteile der luftunterstützten Kraftstoffzerstäubung nutzen und mehrere Zylinder eines Verbrennungsmotors gleichzeitig mit Kraftstoff versorgen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung soll eine besonders kostengünstige, einfache Fertigung erlauben, wobei eine Verbesserung der Linearität und der Wiederholgenauigkeit der Kraftstoffzumessung angestrebt wird. Die Druckluft zum Kraftstofftransport soll durch eine einfache mechanisch angetriebene Luftpumpe erzeugt werden.
Erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung
Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung besteht aus einem Multifunktionsbauteil, in dem ein elektromagnetisches Zumeßventil, ein Kraftstoffdruckregler und mehrere Misch­ kammern zur Kraftstoffaufbereitung als bauliche Einheit zusammengefaßt sind. Das elek­ tromagnetische Ventil besitzt einen flachen Kippanker, der mehrere Ventilsitze ver­ schließt. Eine alternative Bauform kann auch mit mehreren einzelnen Ventilen ausgerüstet sein. Innerhalb der einzelnen Zylinder ist jeweils eine Zumeßdüse angeordnnet, die jeweils einem einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet ist. Die Einspritz­ vorrichtung ist mit Transportleitungen versehen, die zur Kraftstoffeinspritzung in das Saug­ rohr des Verbrennungsmotors dienen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Einspritzvor­ richtung ist in Fig. 1a im Querschnitt dargestellt. Der Anker des elektromagnetischen Ventils und die Membran des Druckreglers sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Der Kraftstoffzulauf, der Kraftstoffrücklauf und der Zulauf für die Druckluft sind durch Richtungspfeile gekennzeichnet. In Fig. 1b ist die Aufsicht auf den Ventilträger 102 darge­ stellt. Der in Fig. 1a dargestellte Schnitt entspricht der in Fig. 1b eingezeichneten Linie A-A. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsnummern versehen. Das in Fig. 1 dargestellte Ventil besitzt vier getrennte Zumeßsysteme zur Kraftstoffversorgung eines Vierzylindermotors. Die Außenabmessungen der Einspritzvorrichtung betragen in der dargestellten Form 70 × 40 × 40 mm. Die Einspritzvorrichtung wird im Folgenden anhand von Fig. 1a und Fig. 1b näher erläutert.
Das Gehäuse der Einspritzvorrichtung besteht aus einem Ventilträger 102 und dem Gehäu­ sedeckel 101. Der Gehäusedeckel 101 ist mit dem Ventilträger 102 verschraubt. Die Schrauben sind am äußeren Umfang des Deckels 101 angeordnet und befinden sich in den Gewindebohrungen 130. Zwischen dem Ventilträger 102 und dem Gehäusedeckel 101 ist die Membran 119 eingeklemmt. Die Dicke der Membran 119 beträgt vorzugsweise ca. 0,5 mm. Die Membran 119 besteht aus elastischem Material und dient zur Abdichtung der Einspritzvorrichtung. Weiterhin trägt die Membran 119 den Schließkörper 120 des Kraft­ stoffdruckreglers. Der unter Druck stehende Kraftstoff gelangt durch den Einlaßstutzen 103 in den Bereich des Magnetventils. Von hier gelangt der Kraftstoff durch die Bohrung 107 in den Bereich des Druckreglers. Vom Druckregler gelangt der Kraftstoff durch den Stutzen 104 in den Kraftstoffrücklauf.
Der Kraftstoffdruckregler ist in prinzipiell bekannter Weise als Differenzdruckregler auf­ gebaut. Durch einen derartigen Differenzdruckregler wird der Druck des Kraftstoffs auch bei welchselndem Druck der Druckluft um einen nahezu kostanten Betrag oberhalb des Drucks der Druckluft gehalten. Hierbei ist an dem Zumeßdüsen 122 der nahezu konstante Kraftstoffdifferenzdruck wirksam. Der Kraftstoffdifferenzdruck beträgt vorzugsweise ca. 1 bar. Der Druck der Druckluft schwankt in einem weiten Bereich und ist weitgehend von der Fördercharakteristik der verwendeten Luftpumpe, dem Druck im Saugrohr des Motors und der Menge des eingespritzten Kraftstoffs abhängig. Der Druck der Druckluft überschreitet den atmosphärischen Luftdruck bei Leerlauf des Motors in der Regel um einige 0,1 bar. Bei Vollast steigt der Druck der Druckluft um bis zu ca. 2 bar über den atmosphärischen Druck. Die Membran 119 wird im Bereich des Druckreglers auf der Oberseite vom Kraftstoffdruck und auf der Unterseite von der Druckluft beaufschlagt. Bei steigendem Kraftstoffdifferenzdruck wird der Schließkörper 120 gegen die Wirkung der Reglerfeder 117 und die von der Druckluft ausgeübte Kraft vom Auslaßstutzen 104 abge­ hoben. Hierbei wird zwischen dem Schließkörper 120 und dem Auslaßstutzen 104 ein Ringspalt freigegeben, durch den der unter Druck stehende Kraftstoff in den nahezu drucklosen Kraftstoffrücklauf gelangt. Der Schließkörper 120 des Druckreglers ist mit dem Federlager 121 verstemmt. Die Feder 117 des Kraftstoffdruckreglers ist auf dem Bolzen 116 gelagert. Der Bolzen 116 ist in den Ventilträger 102 eingepreßt. Der gewünschte Kraft­ stoffdifferenzdruck wird durch entsprechend tiefes Einpressen des Bolzens 116 eingestellt. Anstelle des dargestellten einfachen Schließkörpers können auch die in der Druckrege­ lungstechnik üblichen kardanisch aufgehängten Schließkörper verwendet werden.
Die Druckluft gelangt durch den Einlaßstutzen 118 in den Luftraum des Druckreglers. Von hier gelangt die Druckluft durch die Bohrungen 115 in die Mischkammern 124. In die Mischkammern 124 sind die gemischführenden Transportleitungen 136 eingeschoben. Die Transportleitungen 136 sind mit konischen Einlaufstutzen 138 versehen und mit einem übergeschobenen Haltebügel 135 befestigt. Zur Abdichtung dienen die Dichtringe 137. Durch die Transportleitungen 136 gelangt das Kraftstoff-Luftgemisch zu den im Saugrohr des Motors befindlichen Einspritzstellen. Der Innendurchmesser der Transportleitungen 136 sollte das 1,5-2fache des Düsendurchmessers betragen. Der Innendurchmesser der Transportleitungen beträgt somit ca. 0,8-1,2 mm. Die Transportleitungen 136 bestehen vorzugsweise aus Kunststoffmaterial. Der Durchmesser der Mischkammern 124 und der Bohrungen 115 beträgt vorzugsweise ca. 3 mm.
Der Magnetkreis des Ventils wird durch den Magnetkern 113, den flachen Anker 108 und den Ventilträger 102 gebildet. Diese Teile bestehen sämtlich aus weichmagnetischem Material. Die magnetische Erregung erfolgt durch die Magnetspule 112, die auf den Spulenkörper 111 aufgewickelt ist. Der elektrische Anschluß erfolgt über die Kontaktstifte 114. Der Anker 108 kann an der Unterseite zur Bildung eines Restluftspaltes mit einer nicht magnetisierbaren Beschichtung versehen werden. Durch einen derartigen Restluftspalt wird in prinzipiell bekannter Weise die Rückstellzeit des Magnetventils verkürzt.
Der flache Anker 108 bildet einen Kipphebel, dessen Drehpunkt sich auf dem Lagerungs­ steg 133 befindet. Der Lagerungssteg 133 ist zwischen den Paßstiften 109 angeordnet. Die Paßstifte 109 sind in den Ventilträger 102 eingepreßt und dienen zur seitlichen Führung des Ankers 108. Die Stirnfläche des Magnetkerns 113 ist aus der Ebene der Ankerlagerung zurückversetzt. Der Ankerhub entspricht dem Maß der Versetzung. Der Lagerungs­ steg 133 sollte in einem solchen Abstand zwischen Magnetkern 113 und Ventilsitzen 123 angeordnet werden, daß sich eine Hebelübersetzung mit vergrößertem Ankerhub im Bereich der Ventilsitze ergibt. Der Ankerhub im Bereich der Ventilsitze beträgt vorzugsweise 0,1-0,15 mm, derjenige im Bereich des Magnetkerns beträgt vorzugsweise 0,05-0,1 mm. Die Dicke des Ankers beträgt vorzugsweise 0,8-1 mm, die Ankermasse beträgt ca. 2 g.
Die Ankerrückstellung erfolgt durch die Rückstellfeder 110. Die Rückstellfeder 110 ist auf dem Kalibrierbolzen 106 gelagert. Der Kalibrierbolzen 106 ist mit einer stiftförmigen Verlängerung 145 versehen, die ein Herunterfallen der Feder 110 bei der Montage der Einspritzvorrichtung verhindert. Zur Montage wird der Anker 108 durch elektrische Erregung der Magnetspule 112 fixiert, um ein Herausfallen des Ankers zu verhindern. Der Zusammenbau erfolgt sodann durch Auflegen des Ventilträgers 102 auf den Deckel 101 und anschließende Verschraubung. Zur Montageerleichterung kann der Deckel 101 alter­ nativ auch bis nahe an den Anker 108 heruntergezogen werden, wobei die Rückstellfeder 110 dann in einer Bohrung im Deckel 101 angeordnet wird. Hierbei wird dann ein Heraus­ fallen des Ankers 108 und der Rückstellfeder 110 durch den heruntergezogenen Deckel 101 verhindert. Die dynamische Kalibrierung des Ventils erfolgt in prinzipiell bekannter Weise durch entsprechend tiefes Einpressen des Kalibrierbolzens.
Der Anker 108 ist im Bereich der Lagerstelle 140 der Rückstellfeder 110 durch die Aufla­ gerstelle 141 unterstützt. Durch die Auflagerstelle 141 werden unzulässige Durchbiegungen des Ankers 108 unter der Wirkung der Rückstellfederkraft vermieden. Die Ventilsitze 123 sind unmittelbar in den Ventilträger 102 eingearbeitet. Der Durchmesser der Ventilsitze beträgt vorzugsweise ca. 2 mm. Der Lagerungssteg 133, die Unterstützung 141 und die Ventilsitze 123 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Zwischen diesen Teilen sind Dämpfungstaschen 146 und 147 angeordnet, deren Fertigung vorzugsweise gemeinsam durch entsprechendes Prägen des Ventilträgers 102 erfolgt. Alternativ können derartige Dämpfungstaschen auch im Anker 108 angeordnet werden. Die Tiefe der Dämpfungs­ taschen sollte bei der vorliegenden Ankerform ca. 0,2 mm betragen. Die relativ große Tiefe der Dämpfungstaschen ist wegen der großen kraftstoffverdrängenden Oberfläche des Ankers 108 erforderlich. Die Funktion und die Fertigung der Dämpfungstaschen ist in der deutschen Patentanmeldung P 38 34 447 (Elektromagnetisches Einspritzventil und Verfah­ ren zu dessen Herstellung) eingehend beschrieben.
Der Anker 108 wird vorzugsweise als Stanzteil gefertigt. Der Anker 108 sollte im Bereich der Ventilsitze 123 mit dünnen Zungen 132 versehen werden. Die Dicke dieser Zungen 132 sollte ca. 0,-0,2 mm betragen. Hierdurch wird eine gewisse Elastizität des Ankers im Sitz­ bereich erzielt, wodurch die Dichtfähigkeit der Ventilsitze verbessert wird. Alternativ kann der Anker 108 zur Verbesserung der Dichtfähigkeit auch mit dünnen Kunststoff­ schließkörpern versehen werden. Weiterhin ist es alternativ auch möglich, die einzelnen Zumeßdüsen innerhalb eines einzigen länglichen Ventilsitzes anzuordnen. Bei einer Anordnung von mehreren Zumeßdüsen innerhalb eines einzigen Ventilsitzes kann es allerdings zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Zuströmung zu den einzelnen Düsen kommen. Daher ist die dargestellte Anordnung mit mehreren getrennten Ventilsitzen in der Regel hydraulisch günstiger. Zur Gewichtsverminderung und zur Verringerung der hydraulischen Kräfte während der Ankerbewegung ist der Anker 108 mit einem Durch­ bruch 131 versehen. Der Anker 108 kann zusätzlich mit eingeprägten Rippen versehen oder im Bereich des Durchbruchs 131 oder außen mit Umbördelungen versehen werden, um die Biegefestigkeit zu verbessern.
Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung bietet gegenüber den bekannten Konstruk­ tionen eine Vielzahl von wesentlichen Vorteilen:
Zunächst besteht der Vorteil der einfachen Bauweise, bei der die funktionswesentlichen Toleranzen mit einfachen Bearbeitungsverfahren äußerst präzise eingehalten werden können. Die Bearbeitung der Lagerungsebene des Ventilträgers 102 erfolgt vorzugsweise durch einen einfachen Flachschleifvorgang. Anschließend werden die Dämpfungstaschen und die Ventilsitze in die flache Oberfläche des Ventilträgers 102 eingeprägt. Der Ventil­ träger 102 kann auch als Sinterteil ausgeführt werden, wobei dann bei entsprechend genauer Fertigung auf den Schliff- und Prägevorgang verzichtet werden kann. Weiterhin können die einzelnen Sitzbereiche durch Prägen getrennt gefertigt werden, wobei das Prägewerkzeug dann durch einen Stift unmittelbar in der Düsenbohrung zentriert werden kann. Hierdurch ergibt sich eine exakte zentrische Lage des Ventilsitzes in Bezug auf die Düsenbohrung. Diese Fertigungsmethode gewährleistet gleichmäßige Einlaufbedingungen zum Düsenbereich. Die Endbearbeitung der Lagerungsebene des Ventilträgers 102 sollte stets durch einen Flachläppvorgang erfolgen. Die Endbearbeitung des Ankers erfolgt ebenfalls durch Flachläppen.
Durch die Anordnung der Membran 119 in der Teilungsebene des Gehäuses können auf­ wendige Dichtungsmaßnahmen entfallen. Die Zulaufstutzen können freizügig in nahezu beliebige Lager verlegt werden, wodurch eine gute Anpaßbarkeit an wechselnde Einbau­ bedingungen gewährleistet ist. Beispielsweise kann die Luftzufuhr in den Druckregler auch unmittelbar durch den Lagerbolzen 116 erfolgen, der dann als Stutzen ausgebildet wird. Die erfindungsgemäße Bauart der Einspritzvorrichtung gewährleistet große und kurze Strömungsquerschnitte, wobei sich der Druckregler in unmittelbarer Nähe der Ventilsitze 123 befindet. Hierdurch werden hydraulische und pneumatische Druckschwingungen und die Vereisungsgefahr erheblich vermindert. Sämtliche Zulaufkanäle 115 zu den Misch­ kammern 124 können mit gleicher Länge ausgeführt werden. Hierdurch sind gleiche Schwingungs- und Strömungsverhältnisse bezüglich der einzelnen Zumeßdüsen sicherge­ stellt. Der Druckregler kann den Druckpulsationen der Luftpumpe gut folgen, ohne das dies zu unzulässigen Phasenverschiebungen des Kraftstoffdifferenzdruckes über den Zumeßdüsen führt. Es ergeben sich stabile hydraulische Verhältnisse und eine sehr gute Linearität der Kraftstoffzumessung.
Um eine möglichst geringe Amplitude der hydraulischen Druckschwingungen zu erzielen, sollte der Querschnitt des Verbindungskanals 107 zwischen Ventil und Regler so groß wie möglich ausgeführt werden. Der Verbindungskanal 107 sollte hierzu als breiter Kanal kurzer Länge über möglichst die gesamte Breite des Reglers ausgeführt werden. Die erfindungsgemäße Bauart der Einspritzvorrichtung erlaubt einen außerordentlich großen Querschnitt dieses Verbindungskanals 107. Weiterhin sollte der Zulaufquerschnitt des Stutzens 103 im Vergleich zu dem Querschnitt des Verbindungskanals 107 möglichst klein ausgeführt werden. Günstige Verhältnisse ergeben sich bei einem Zulaufquerschnitt des Stutzens 103 von ca. 5 mm2 und einem Querschnitt des Verbindungskanals 107 von ca. 100 mm2. Durch diese Maßnahmen wird die Ausbildung von schädlichen Druckwellen im Ventil erheblich verringert und deren Fortpflanzung in die Zulaufleitung weitgehend verhindert.
Die Einspritzvorrichtung besitzt hervorragende Eigenschaften bezüglich der Heißstart­ fähigkeit. Der gesamte Kraftstoffstrom wird unmittelbar über das Magnetventil geführt. Die Ventilsitze befinden sich unmittelbar im Hauptstrom des Kraftstoffes. Hierdurch ist auch bei einer eventuellen Dampfblasenbildung stets die Versorgung mit frischem Kraft­ stoff im Sitzbereich des Ventils sichergestellt.
Bei den üblichen Kraftstoffeinspritzsystemen wird der volle Kraftstoffdruck auch nach dem Abschalten des Motors bis zu mehreren Stunden aufrechterhalten. Diese Maßnahme ist erforderlich, um ein Ausdampfen des Kraftstoffs im Einspritzventil zu verhindern, und somit die Versorgung des Einspritzventils mit Kraftstoff beim Heißstart des Motors sicher­ zustellen. Zur Aufrechterhaltung des Kraftstoffdrucks wird in der Zulaufleitung zum Einspritzventil ein Rückschlagventil angeordnet, das ein Rückströmen von Kraftstoff durch die Zulaufleitung verhindert. An die Dichtheit der Ventilsitze und des Sitzes des Draufreglers werden hierbei große Anforderungen gestellt, um ein vorzeitiges Abfallen des Kraftstoffdruckes zu verhindern. Demgegenüber erlaubt die gute Heißstartfähigkeit der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung den Kraftstoffdruck unmittelbar nach dem Abstellen des Motors auf den atmosphärischen Druck abzusenken. Hierzu wird dem Druckregler ein Nebenstrompfad für den Kraftstoff hydraulisch parallelgeschaltet. Zur Bildung eines derartigen Nebenstrompfades ist der Rücklaufstutzen 104 mit einer kleinen Bohrung 105 versehen. Der Durchmesser dieser Bohrung sollte ca. 0,2 mm betragen. Der Vorteil einer derartigen Druckabsenkung besteht in verminderten Dichtigkeitsanforde­ rungen an die Ventilsitze und in verbesserten Arbeitsbedingungen für die Kraftstoffpumpe. Die Kraftstoffpumpe muß dann beim Anlauf nur gegen einen anfänglich geringen Druck fördern, wodurch die schnelle Ausspülung von Dampfblasen sichergestellt ist. Auch unter ungünstigen Bedingungen wird die Versorgung des Einspritzsystems mit frischem Kraft­ stoff beim Anlauf in der Regel innerhalb von weniger als einer Sekunde erreicht. Der erwünschte Nebenstrompfad kann auch durch einen groben Schliff des Ventilsitzes des Druckreglers erzielt werden. Diese Maßnahme ist mit einer weiteren Kostensenkung verbunden.
Die Kalibrierung der Einspritzvorrichtung erfolgt für den Druckregler und das elektromagnetische Ventil gemeinsam. Hierzu sollte der Ventilhub so groß gewählt werden, daß sich in den einzelnen Ventilsitzen nur eine geringe Drosselung des Kraftstoff­ durchflusses ergibt. Der statische Durchfluß wird durch Einstellen des Kraftstoffdifferenz­ druckes eingestellt. Auf eine gesonderte Kalibrierung des Ankerhubes kann hierbei verzichtet werden. Der dynamische Durchfluß wird in bekannter Weise durch Verändern der Rückstellfederkraft eingestellt.
Bei der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung ist bauartbedingt ein Verkanten der Ventilschließkörper bezüglich der Ventilsitze ausgeschlossen. Hierdurch herrschen auch bei geringem Ankerhub stabile und gleichmäßige Strömungsverhältnisse in den einzelnen Sitzbereichen. Eine gleichmäßige Kraftstoffverteilung ist daher im Gegensatz zu den bekannten gattungsgemäßen Einspritzvorrichtungen auch bei geringem Ankerhub sicher­ gestellt. Daher ist trotz der einzelnen Ventilsitze alternativ eine Kalibrierung des statischen Durchflusses über eine Verstellung des Ankerhubes möglich. Die Einstellung des Anker­ hubes ist durch entsprechend tiefes Einpressen oder Einschrauben des Magnetkerns 113 möglich. Auf eine gesonderte Kalibrierung des Reglers kann dann verzichtet werden.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 1 ist mit einem einfachen Elektromagnet versehen, bei dem der magnetische Rückschluß unmittelbar über das magnetisierbare Ventilgehäuse 102 erfolgt. Nachfolgend werden zwei weitere günstige Magnetkreise zur Ventilbetätigung vorgeschlagen, die alternativ in der Einspritzvorrichtung gemäß Fig. 1 in der Schnittlinie B-B angeordnet werden.
Fig. 2 zeigt einen Elektromagnet, bei dem der Rückschluß über einen Bügel 204 erfolgt. Der Elektromagnet ist in Fig. 2a im Querschnitt, in Fig. 2b in der Aufsicht dargestellt. Gleiche Teile sind in beiden Darstellungen mit gleichen Bezugsnummern versehen.
Der Magnetkreis gemäß Fig. 2 besteht aus dem flachen Anker 202, dem Magnetkern 203 und dem Rückschlußteil 204. Diese Teile des Magnetkreises bestehen aus weichmagneti­ schem Material. Das Rückschlußteil 204 besitzt die Form eines Bügels und wird vorzugs­ weise als Stanzteil oder als Sinterteil gefertigt. Durch die Bügelform wird der magnetische Widerstand zwischen der Außenfläche des Magnetkerns 203 und der Innenfläche des Rückschlußteils 204 herabgesetzt und somit das Streufeld des Magnetkreises verringert.
Der Magnetkern 203 ist in den Ventilträger 201 eingepreßt. Der Ventilträger 201 sollte aus nicht magnetisierbarem Material bestehen, da anderenfalls ein teilweiser magnetischer Kurzschluß des Magnetkreises erfolgt. Der Magnetkern 203 kann mit einem Längsschlitz 207 versehen werden. Der Längsschlitz 207 dient zur Verminderung der Wirbelströme und erleichtert das Einpressen des Magnetkerns 203. Der Bügel 204 wird von einem auf dem Magnetkern 203 befindlichen Kragen 210 festgeklemmt. Auf dem Magnetkern 203 ist der Spulenkörper 206 angeordnet, auf den die Spule 205 aufgewickelt ist. Die zentrale Pol­ fläche 208 sollte in etwa die gleiche Fläche wie die Gesamtfläche der beiden Seitenpole 209 aufweisen. Bei angezogenem Anker 202 kommt dieser an den Seitenpolen 209 zur Auflage, wobei zwischen Anker 208 und dem zentralen Pol 208 ein Restluftspalt von vorzugsweise ca. 0,05 mm verbleibt. Alternativ können auch zwei Restluftspalte im Bereich der Seiten­ pole 209 angeordnet werden, was magnetisch jedoch weniger günstigt ist. Allerdings wird der Bügel 204 bei einer Anordnung der Restluftspalte im Bereich der Seitenpole 209 von mechanischen Beanspruchungen weitgehend entlastet. Dies ist schwingungstechnisch vorteilhaft. Die Endbearbeitung der Polflächen des Magnetkreises sollte in eingebautem Zustand gemeinsam mit dem Ventilträger 201 erfolgen.
Eine weitere günstige Magnetkreisform ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei besitzt der Magnet­ kreis zwei Magnetkerne 307 und 308, die in den nichtmagnetisierbaren Ventilträger 301 eingepreßt sind. Auf den Magnetkernen sind die Spulenkörper 303 und 305 angeordnet, auf denen sich die Magnetspulen 304 und 306 befinden. Der stets erforderliche Restluft­ spalt wird durch den nichtmagnetisierbaren Ventilträger 301 gebildet. Der Anker 302 kommt in angezogenem Zustand unmittelbar auf den Magnetkernen zurAnlage. Die Magnetspulen 304 und 306 werden gleichzeitig erregt und elektrisch parallel oder in Serie geschaltet. Die Spulen werden so gepolt, daß die Flußrichtung des Stromes in den beiden Spulen entgegengerichtet ist. Der Magnetkreis bietet den Vorteil eines einfachen und stabilen mechanischen Aufbaus bei besonders geringer Streufeldbildung.
In Fig. 4 ist eine alternative Mischvorrichtung dargestellt, die insbesondere bei sehr niedri­ gem Druck der Transportluft Vorteile bezüglich der Kraftstoffaufbereitung bietet. Hierbei ist die Transportleitung 408 mit zusätzlichen seitlichen Bohrungen 406 und 407 versehen, die einen zusätzlichen seitlichen Luftzutritt ermöglichen. Hierdurch wird ein Aufschäumen des Kraftstoffs in den Transportleitungen bei niedrigem Luftdruck erzielt. Derart niedrige Luftdrücke können beim Betrieb der Einspritzvorrichtung mit einer mechanisch angetrie­ benen Luftpumpe beim Start des Motors oder beim Betrieb der Einspritzvorrichtung mit Luft von atmosphärischem Luftdruck auftreten.
Die Mischeinrichtung gemäß Fig. 4 ist ähnlich derjenigen nach Fig. 1 aufgebaut. Hierbei ist ein Ausschnitt aus dem Ventilträger 102 dargestellt. Gleiche Teile wie diejenigen in Fig. 1 sind in Fig. 4 mit gleichen Bezugsnummern versehen. Die Druckluft gelangt aus dem Luft­ raum des Druckreglers durch die Bohrung 404 in die Mischkammer 124. Die Bohrung 404 weist auf die Einspritzdüse 122, so daß die Einspritzung in etwa in den Staupunkt der zugeführten Luft erfolgt. Durch diese Maßnahme können sich die pneumatischen Pulsa­ tionen weniger stark auf die Linearität der Kraftstoffzumessung auswirken. In die Misch­ kammer 124 ist die gemischführende Transportleitung 408 eingeschoben. Die Transport­ leitung 408 ist im oberen Teil mit einem konischen Einlaufstutzen 411 versehen. Ein Teil­ strom der Luft gelangt an der Außenseite des konischen Einlaufstutzens 411 entlang zu den seitlichen Bohrungen 406 und 407. Hierbei entsteht bei Einspritzung von Kraftstoff innerhalb der Transportleitung 408 ein Unterdruck durch den zusätzliche Luft durch die seitlichen Bohrungen 406 und 407 angesaugt wird. Die Transportleitung 408 ist mit dem Dichtring 137 versehen und mit dem Haltebügel 135 befestigt. Durch die Transport­ leitung 408 gelangt das Kraftstoff-Luftgemisch zu den im Saugrohr des Motors befind­ lichen Einspritzstellen.
Die Versorgung der Einspritzvorrichtung mit Druckluft erfolgt vorzugsweise durch eine mechanisch unmittelbar vom Verbrennungsmotor angetriebene Pumpe. Hierzu kommen prinzipiell die allgemeinen bekannten Pumpen der Verdrängerbauart infrage. Solche Pumpen sind beispielsweise einfach- oder doppeltwirkende Menbran- oder Kolbenpumpen. Unter doppeltwirkenden Pumpen werden hierbei diejenigen Pumpen verstanden, bei denen zwei Arbeitsräume beidseitig des Verdrängerelementes angeordnet sind. Bei den bekannten Verdrängerpumpen steigt der angesaugte Volumenstrom in etwa in linear mit der Pumpen­ drehzahl.
In Fig. 5 ist eine einfachwirkende Luftpumpe in Verdrängerbauart skizziert. Die zu verdichtende Luft wird durch den Einlaßkanal 506 angesaugt und gelangt durch das Einlaß­ ventil 503 in den Zylinder 501. Die verdichtete Luft gelangt durch das Auslaßventil 504 in den Auslaßkanal 505. Der Auslaßkanal 505 wird mit dem Lufteinlaßstutzen der Einspritz­ vorrichtung verbunden. Im Zylinder 501 ist der Kolben 502 angeordnet, der den Hub s zurücklegt. Der Antrieb des Kolbens kann beispielsweise durch eine Kurbelwelle oder durch einen Exzenternocken erfolgen. Der obere Totpunkt der Hubbewegung des Kolbens ist mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet. Im oberen Totpunkt des Kolbens 502 verbleibt der Abstand s 0 zum Deckel des Zylinders 501. Der verbleibende Zylinderinhalt wird als Schadraum bezeichnet.
Bei steigender Drehzahl des Verbrennungsmotors besteht das Problem, daß der Volumen­ strom der geförderten Druckluft ohne Begrenzungsmaßnahmen erheblich stärker als das Schluckvermögen der Einspritzvorrichtung ansteigt. Wegen des mangelnden Schluckver­ mögens übersteigt der Luftdruck ohne zusätzliche Begrenzungsmaßnahmen den zulässigen Druck bei weitem. Die Liefergradkennlinie der üblichen Pumpen besitzt eine zum Betrieb der Einspritzvorrichtung völlig ungeeignete Form. Zwar ist es prinzipiell möglich, den Luftdruck durch einen der Pumpe nachgeschalteten Druckregler zu begrenzen. Die über­ schüssige Luft wird dann durch den Druckregler abgeblasen. Eine derartige Abblasung ist jedoch mit einem hohen Wirkungsgradverlust und zusätzlichen Kosten für den Regler verbunden.
Untersuchungen des Anmelders haben ergeben, daß die bekannten Pumpen der Verdrän­ gerbauart durch eine spezielle Dimensionierung der gattungsgemäßen Einspritzvorrich­ tung angepaßt werden können. Die Anpassung der Pumpenkennlinie an das Schluckver­ mögen der Einspritzvorrichtung erfolgt durch ein stark vergrößertes Schadraumvolumen der Pumpe. Der Wirkungsgrad dieser Anpassungsmaßnahmen ist erheblich günstiger als derjenige einer Abblaseregelung. Weiterhin erlaubt das erhöhte Schadraumvolumen eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion der Pumpe. Der maximal erzeugte Luftdruck sinkt mit zunehmendem Schadraumvolumen. Das Schadraumvolumen wird so groß ausgeführt, daß der maximale Luftdruck bei Vollast des Verbrennungsmotors ca. 2 bar nicht überschreitet. Das Schadraumvolumen des jeweiligen Pumpenzylinders wird in der Regel ca. 50% des Hubraumes des Pumpenzylinders betragen. Bei den üblichen Luft­ pumpen ist man bekanntlich bestrebt, den Schadraum möglichst klein zu halten, um einen guten Wirkungsgrad der Pumpe zu erzielen. Der Schadraum besitzt üblicherweise ein Volumen von 5-10% des Hubvolumens der Pumpe. Durch die erheblich von den bekann­ ten Grundregeln des Pumpenbaus abweichende Vergrößerung des Schadraumvolumens wird eine zuverlässige Druckbegrenzung erzielt.
Zusätzlich kann im Bereich der Einlaßleitung 506 eine feste Drosselstelle 507 angeordnet werden, deren freier Querschnitt bei stationären Durchströmbedingungen das 2-4fache des freien Gesamtquerschnittes der gemischführenden Transportleitungen der Einspritz­ vorrichtungen betragen sollte. Der Auslaßkanal 505 kann durch einen zusätzlichen Zuström­ kanal 509 über das Umgehungsventil 508 mit der äußeren Luft verbunden sein. Hierdurch kann dann bei sehr geringer Fördermenge der Pumpe bei niedriger Drehzahl im untersten Teillastbereich des Motors durch den hohen Unterdruck im Saugrohr des Verbrennungs­ motors zusätzliche Luft angesaugt werden.
Weiterhin sollten die von der Pumpe erzeugten Druckimpulse synchron zu den einzelnen Einspritzvorgängen verlaufen. Durch die Synchronisation der Druckimpulse mit den einzelnen Einspritzvorgängen wird die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung erheblich verbessert. Für ein einwandfreies Arbeiten des Einspritzsystems muß bei einem Viertakt­ motor mindestens ein Druckimpuls der Pumpe innerhalb von zwei Umdrehungen des Motors erfolgen. Anderenfalls würde sich eine unterschiedliche, periodisch schwankende mittlere Transportgeschwindigkeit in den gemischführenden Transportleitungen zwischen den aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen ergeben, die eine unerwünschte periodische Schwankung der Einspritzmenge zur Folge hätte. Der Antrieb der Pumpe erfolgt zweck­ mäßigerweise durch einen auf der Nockenwelle des Verbrennungsmotors angeordneten Exzenternocken. Hierdurch wird in einfacher Weise die Synchronisation der Druckimpulse der Pumpe mit den einzelnen Einspritzvorgängen sichergestellt. Alternativ kann eine geeignete Pumpe auch von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über Getriebe oder Keilriemen mit der gleichen Drehzahl oder der halben Drehzahl des Verbrennungsmotors angetrieben werden.
Der angesaugte Volumenstrom der Pumpe pro Umdrehung der Kurbelwelle des Verbren­ nungsmotors sollte bei Leerlaufdrehzahl ca. 1% des Hubvolumens des Verbrennungs­ motors betragen. Bei niedrigen Drehzahlen entspricht das pro Umdrehung der Pumpe angesaugte Luftvolumen in etwa dem Hubraum der Pumpe. Durch einen entsprechend geformten Doppelnocken kann ein Arbeitsspiel der Pumpe je Umdrehung der Kurbelwelle erzielt werden. Bei einem Arbeitsspiel der Pumpe je Umdrehung der Kurbelwelle des Motors sollte der Hubraum der Pumpe somit ca. 20 cm3 für einen Verbrennungsmotor von 2 l Hubraum betragen.
Beim Starten des Verbrennungsmotors besteht das Problem, daß wegen der sehr geringen Startdrehzahl auch mit relativ großen Pumpen kein nennenswerter statischer Überdruck aufgebaut werden kann. Der Unterdruck im Saugrohr des Verbrennungsmotors ist beim Starten ebenfalls sehr gering, und kann daher keinen nennenswerte Beitrag zur Erzeu­ gung einer Luftströmung in den Transportleitungen leisten. Trotzdem ist bei einem synchronisierten Antrieb der Pumpe ein Starten des Motors auch bei sehr kleinem Verdrängungsvolumen (Hubraum) der Pumpe gut möglich. Hierbei entsteht zunächst eine Anlagerung von Kraftstoff in den Transportleitungen, wodurch diese weitgehend versperrt werden. Wegen dieser Versperrung ist dann nachfolgend ein Druckaufbau möglich, durch den der Kraftstoff ausgeblasen wird. Der Strömungsvorgang wird als Pfropfenströmung bezeichnet. Hierbei kann die Kraftstoffaufbereitung durch die in Fig. 4 dargestellte Mischvorrichtung verbessert werden. Um einen möglichst schnelle Druck­ aufbau zu ermöglichen, sollte zwischen der Pumpe und der Einspritzvorrichtung kein Druckspeicher angeordnet werden. Derartige Druckspeicher sind sonst im Pumpenbau allgemein üblich, um die Druckpulsationen zu dämpfen und eine gleichmäßige Strömung der Luft zu erzielen. Bei der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung tritt auch bei Verzicht auf einen derartigen Druckspeicher keine nennenswerte Verschlechterung der Genauigkeit der Kraftstoffzumessung ein.
Die Anpassung der Pumpenkennlinie an das Schluckvermögen der Einspritzvorrichtung kann zusätzlich durch die im Bereich der Einlaßleitung 506 angeordnete feste Drosselstelle 507 verbessert werden. Hierdurch wird eine zusätzliche Begrenzung des maximalen Volu­ menstroms erzielt. Die Luftströmung durch die Drosselstelle wird in starkem Maße von Pulsationen beeinflußt. Diese Pulsationen werden umso stärker, je näher die Drosselstelle am Einlaßventil angeordnet ist. Die Pulsationen im Bereich der Drosselstelle können durch ein zwischen Drosselstelle und Einlaßventil geschaltetes Speichervolumen verringert werden. Bei einem zwischengeschalteten Speichervolumen und somit gleichmäßiger Durchströmung der Drosselstelle sollte deren freier Querschnitt das 2-4fache des freien Gesamtquerschnittes der gemischführenden Transportleitungen der Einspritzvorrichtung betragen. Bei einer Drosselstelle in unmittelbarer Nähe des Einlaßventils muß der erfor­ derliche freie Querschnitt wegen der starken Pulsationen in etwa verdoppelt werden.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann mit mehreren elektromagne­ tischen Ventilen versehen werden, um eine ungünstige große Breite und Masse der Anker zu vermeiden. Beispielsweise ist es zweckmäßig, bei Motoren mit 6 Zylindern zwei in einer gemeinsamen Ebene angeordnete, getrennte elektromagnetische Ventile vorzusehen, die mit jeweils 3 Ventilsitzen zusammenarbeiten. Die Ventile werden dann elektrisch parallel geschaltet. Die elektromagnetischen Ventile können beidseitig des Druckreglers angeord­ net werden, um eine möglichst kompakte Bauweise der Einspritzvorrichtung zu erzielen. Mit mehreren elektromagnetischen Ventilen können dann auch Motoren mit bis zu 12 Zylindern von einer einzigen Einspritzvorrichtung versorgt werden.
Ebenfalls möglich ist die Anordnung von mehreren getrennt ansteuerbaren elektromagne­ tischen Ventilen in einer gemeinsamen Einspritzvorrichtung, wobei dann eine Synchroni­ sierung der einzelnen Einspritzungen mit den Arbeitsspielen der jeweiligen zugehörigen Zylinder des Verbrennungsmotors erfolgen kann. Eine derartige Arbeitsweise wird als sequentielle Einspritzung bezeichnet. Hierbei wird eine Senkung der Schadstoffbildung im Motor erzielt, wobei ein Betrieb mit magerem Gemisch möglich ist. Mit mehreren getrennten elektromagnetischen Ventilen ergibt sich eine sehr kostengünstige Einspritzvor­ richtung, die hohe Ansprüche an die Steuerung des Motors befriedigen kann. Besonders günstig ist hierbei die Anordnung der einzelnen Einspritzventile unmittelbar innerhalb einer Kraftstoffverteilerleitung. Eine derartige Einspritzvorrichtung ist in Fig. 6 dargestellt.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit getrennten Ventilen, wobei ein Querschnitt durch einzelnes Ventil 604 dargestellt ist. Die Einspritzventile sind nebeneinander unmittelbar in der Kraftstoffverteilerleitung 601 angeordnet. Im Unter­ schied zu den üblichen Ausführungen sind die Einspritzventile ohne Gehäuse eingebaut. Die grundsätzliche Bauart der einzelnen Einspritzventile ist bereits in der deutschen Patentansmeldung P 38 34 445.9 beschrieben worden. Das Einspritzventil 604 besitzt einen flachen Kippanker und ist in der Kraftstoffverteilerleitung mit zwei Schrauben 609 befestigt. In der dargestellten Ausführung ist der Ventilträger des Einspritzventils aus Sintermaterial gefertigt. Der Ventilträger ist an der Einspannstelle mit einem Hals verse­ hen, der zur Zentrierung des Ventils 604 bezüglich der Gemischtransportleitung 603 dient. Der Hals des Ventils 604 ist in die durchgehende Bohrung 611 der Kraftstoffverteilerlei­ tung 601 eingeschoben. Zur Abdichtung des Ventils 604 ist ein Dichtring 606 vorgesehen. Der Magnetkreis des Ventils 604 befindet sich unmittelbar im Kraftstoffkanal 612. Die Magnetspule des Ventils 604 ist mit Kontaktstiften 610 versehen. Die Verkabelung der einzelnen Ventile erfolgt unmittelbar innerhalb der Kraftstoffverteilerleitung 601. Hier­ durch ist der Anschluß der Ventile über einen einzigen zentralen Stecker möglich. Weiter­ hin können die Endstufen zur elektrischen Ansteuerung der Einspritzventile ebenfalls innerhalb der Verteilerleitung 601 angeordnet werden. Hierbei ergibt sich dann eine sehr gute Wärmeableitung von den elektronischen Bauteilen durch die Kraftstoffumspülung. Auf besondere Kühlelemente für die elektronischen Bauteile kann dann verzichtet werden. Die Ansteuerung der Endstufen kann mit Leitungen von sehr geringem Querschnitt erfol­ gen, wodurch der Verkabelungsaufwand weiter verringert wird. Unterhalb der Einspritz­ ventile ist die Luftversorgungsleitung 602 angeordnet. Die Luftversorgungsleitung 602 schneidet die einzelnen Mischkammerbohrungen 611, um die Zufuhr von Transportluft zu den einzelnen Transportleitungen 603 zu ermöglichen. Der Querschnitt der Luftversor­ gungsleitung 602 sollte möglichst groß ausgeführt werden, um die Amplitude der pneuma­ tischen Druckschwingungen zu vermindern. Die Verteilerleitung 601 besteht vorzugsweise aus Leichtmetall oder aus Kunststoffmaterial. Die Verteilerleitung 601 ist mit dem Deckel 607 verschlossen. Der Deckel 607 ist mit der Dichtung 608 abgedichtet und ist mit der Verteilerleitung 601 durch Umbördeln verbunden. Alternativ kann der Deckel 607 auch aus Kunststoffmaterial bestehen und beispielsweise durch eine Ultraschallverschweißung mit der Verteilerleitung 601 verbunden werden. Der stets erforderliche Druckregler kann unmittelbar in die Verteilerleitung 601 eingebaut werden, oder alternativ als handelsüb­ liches getrenntes Bauteil unmittelbar an der Verteilerleitung befestigt werden.
Die Einspritzvorrichtung gemäß Fig. 6 besitzt gegenüber der üblichen Mehrpunkteinsprit­ zung mit getrennten Ventilen eine Vielzahl von wesentlichen Vorteilen. Zunächst besteht der Vorteil der besonders einfachen und kostengünstigen Fertigung. Durch die in sich geschlossene Baugruppe kann eine Vielzahl von einzelnen Verbindungen entfallen. Hier­ durch wird die Endmontage am Motor erheblich erleichtert. Die Einspritzvorrichtung kann als komplettes geprüftes Bauteil an den Motorenhersteller ausgeliefert werden. Es besteht eine nur geringe Empfindlichkeit gegen unsachgemäße Behandlung und gegen Kontamination mit Fremdstoffen oder Fremdkörpern. Gegenüber den üblichen Einzelven­ tilen bestehen erheblich verringerte Fehlermöglichkeiten bei der Endmontage. Die Gemischtransportleitungen 603 aus Kunststoffmaterial können auch größere Maßtoleran­ zen ausgleichen. Bei eventuellen Leckagen im Bereich der Verbindungsstellen der Gemischtransportleitungen 603 mit der Verteilerleitung 601 entsteht nur ein Austritt von nahezu reiner Luft, wobei die Brandgefahr im Vergleich zu der üblichen Mehrpunktein­ spritzung erheblich verringert ist. Bei eventuellen Unfällen ist die Brandgefahr ebenfalls erheblich verringert.
Weiterhin besitzt die Einspritzvorrichtung gegenüber der üblichen Mehrpunkteinspritzung mit getrennten Ventilen erhebliche funktionelle Vorteile. Es treten nur sehr geringe hydraulische Druckwellen auf, wodurch die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung gegen­ über den üblichen Einzelventilen erheblich verbessert ist. Diese Druckwellen entstehen bei den üblichen Einzelventilen hauptsächlich in den relativ engen Verbindungskanälen zwischen der Kraftstoffverteilerleitung und den Ventilsitzen und innerhalb des Ventilge­ häuses. Weiterhin werden innerhalb der üblichen Einzelventile sehr steile Druckspitzen durch die Verdrängung von Kraftstoff durch die Ankerbewegung und durch Gehäuseschwingungen ausgelöst. Bei den üblichen Einzelventilen ist ferner die Ausspülung von Dampfblasen wegen der engen Verindungskanäle nicht immer ausreichend möglich. Bei der Einspritzvorrichtung gemäß Fig. 6 werden die Druckwellen wegen der allseitigen Umspülung der Ventile mit Kraftstoff und den fehlenden Ventilgehäusen bereits weit­ gehend an der Entstehung gehindert. Die geringen verbleibenden Druckwellen können wegen der Elastizität der Kraftstoffversorgungsleitung schnell abklingen. Bei einer Ausfüh­ rung der Kraftstoffverteilerleitung 601 aus Kunststoffmaterial werden die Druckwellen wegen der Elastizität des Materials nahezu vollständig eliminiert.
Wegen der allseitigen Umspülung der Ventile ergibt sich auch bei geringem Kraftstoff­ druck eine hervorragende Heißstartfähigkeit. Daher ist es ohne weiteres zulässig, den Kraftstoffdruck nach dem Abstellen des Motors auf den Umgebungsdruck abzusenken. Die Absenkung des Kraftstoffdruckes nach dem Abstellen des Motors erfolgt bei dem System gemäß Fig. 1 durch einen zum Druckregler parallelgeschalteten Nebenstrompfad.
Bei den üblichen Einzelventilen besteht weiterhin eine Neigung zur Bildung von Ablage­ rungen innerhalb der Einspritzdüsen. Die Neigung zur Bildung von Ablagerungen ist umso stärker, je höher die thermische Belastung der Einspritzdüsen ist. Die thermische Belastung der Einspritzdüsen ist bei der Einspritzvorrichtung gemäß Fig. 6 wegen der all­ seitigen Kraftstoffumströmung und der großen Entfernung der Zumeßdüsen von der Abspritzstelle außerordentlich gering. Daher besteht hier keine Gefahr der Bildung von Ablagerungen innerhalb der Einspritzdüsen.
Das Kraftstoffeinspritzsystem wird unmittelbar über dem Saugrohr des Verbrennungs­ motors angebracht. Hierbei ergibt sich eine kurze Länge der einzelnen Gemischtransport­ leitungen 603, die in der Regel ca. 70 mm beträgt. Wegen der relativ kurzen Gemisch­ transportleitungen 603 ergibt sich nur eine geringe Verzögerung für den Kraftstofftrans­ port. Hierdurch ist bei sequentieller Ansteuerung der einzelnen Ventile eine sehr gute Kontrolle über die zeitliche Abfolge der Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern des Motors möglich. Wegen der Druckluftzerstäubung des Kraftstoffes ergibt sich eine sehr gute Kraftstoffaufbereitung. Das Einspritzsystem ist für einen Magerbetrieb des Motors gut geeignet.
Bei sehr niedriger Druckdifferenz der Transportluft kann der Kraftstoff die kurzen, gerad­ linigen Transportleitungen (603) bereits aufgrund der kinetischen Energie des Kraftstoff­ strahles in kurzer Zeit durchqueren. Daher ist auch bei sehr niedrigem Differenzdruck der Transportluft eine rasche Kraftstoffversorgung des Motors sichergestellt. Wegen der kurzen Länge der Transportleitungen (603) kann die Luftversorgungsleitung (602) mit großem Querschnitt ausgeführt werden, um die pneumatischen Pulsationen zu verringern. Die Luftversorgungsleitung (602) wirkt hierbei als Druckspeicher. Ohne einen derartigen Druckspeicher könnten sonst unzulässige Phasenverschiebungen der Amplitude der Druckwellen zwischen den einzelnen Ventilen auftreten. Im Gegensatz hierzu ist ein der­ artiger Druckspeicher bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 weder erwünscht noch zweck­ mäßig. Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist wegen der räumlichen Nähe der Zumeßdüsen und des Druckreglers und wegen des symmetrischen Aufbaus der Vorrichtung keine nennenswerte Phasenverschiebung zu befürchten. Die Transportleitungen (136) müssen bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 eine große Länge von ca. 300-400 mm aufweisen, um die Verbindung der Vorrichtung mit dem Motor zu ermöglichen. Daher werden bei der Vor­ richtung gemäß Fig. 1 durch den Verzicht auf einen Druckspeicher unter sehr ungünstigen Betriebsbedingungen kürzere Transportzeiten erzielt, wie dies bereits erläutert wurde.
Eine erhebliche Verbesserung der Zerstäubung wird durch eine der jeweiligen Transport­ leitung nachgeschaltete Zerstäubungseinrichtung erzielt. Hierzu kann die Transportlei­ tung 603 konzentrisch innerhalb eines die Transportleitung umfassenden Mantelrohres angeordnet werden, das unmittelbar in der Mischkammerbohrung 611 befestigt wird. Durch das Mantelrohr wird der Mischkammerbohrung 611 ein Luftnebenstrom entnom­ men, der zwischen Transportleitung und Mantelrohr zur nachgeschalteten Zerstäubungs­ einrichtung geführt wird. Das in der Transportleitung aufbereitete Gemisch gelangt dann nach Durchquerung der nachgeschalteten Zerstäubungseinrichtung in das Saugrohr des Motors. Der Vorteil einer derartigen nachgeschalteten Zerstäubungseinrichtung besteht darin, daß der innere Querschnitt der Transportleitungen relativ groß ausgeführt werden kann, um eine Benetzung der Wandungen der Transportleitungen zu vermeiden. Eine der­ artige unerwünschte Wandbenetzung vermindert die Transportgeschwindigkeit und die Zerstäubungsqualität. Die Wandbenetzung entsteht bei einer exzentrischen Lage oder Schiefstellung der Transportleitung bezüglich des aus der Zumeßdüse austretenden Kraft­ stoffstrahles. In der Praxis sind Wandberührungen wegen Fertigungstoleranzen nie ganz zu vermeiden. Die notwendige Begrenzung der Zerstäubungsluftmenge erfolgt durch einen relativ kleinen Durchströmquerschnitt der nachgeschalteten Zerstäubungseinrichtung. Der Durchströmquerschnitt der nachgeschalteten Zerstäubungseinrichtung sollte ca. 1-2 mm2 betragen. Der Luftnebenstrom wird als Mantelstrom konzentrsich an der Mündung der Transportleitung 603 vorbei in die Zerstäubungseinrichtung geführt. Als Zerstäubungsein­ richtung kann eine Vielzahl von geeigneten bekannten Bauformen dienen. Die Zerstäu­ bungseinrichtung kann beispielsweise aus einer Lavaldüse oder einem scharfkantigen Kegel bestehen. Weiterhin können an sich bekannte Zerstäubungseinrichtungen auch un­ mittelbar an den Transportleitungen befestigt werden.
Bekanntlich kann die Kraftstoffaufbereitung durch Beheizung des Gemischbildners erheb­ lich verbessert werden. Bei dem erfindungsgemäßen System sind hier bei wegen der guten Wärmeabfuhr durch den Kraftstoff und der allseitigen Umspülung der Einspritzventile keine Funktionsstörungen durch Dampfblasenbildung zu befürchten. Daher ist die Anwendung an sich bekannter Beheizungsmaßnahmen bei der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung besonders zweckmäßig. Beispielsweise kann das Einspritzsystem mit beheizter Luft oder auch mit Abgas des Motors betrieben werden. Besonders günstig ist eine Beheizung der Gemischtransportleitungen. Die Beheizung kann elektrisch erfolgen, um auch bereits beim Start des Motors eine Wärmezufuhr zu erlauben. Hierzu können beispielsweise innerhalb der Transportleitungen Wickelungen aus Widerstandsdraht vorgesehen werden. Weiterhin wird durch eine Beheizung der Transportleitungen die Ausbildung von Filmströmungen entlang der Wandungen der Transportleitungen auch bei sehr geringem Differenzdruck der Transportluft verhindert. Die Beheizung ermöglicht beim Betrieb des Systems mit Luft vom atmosphärischem Druck eine erheblich verbesserte Zerstäubung.
Eine besonders einfache Ausführung der in der Einspritzvorrichtung zur Anwendung kommenden Einspritzventile ist in Fig. 7 dargestellt. Fig. 7a zeigt einen Schnitt gemäß der Linie B-B, Fig. 7b zeigt eine Aufsicht auf das Ventil gemäß der Linie A-A. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsnummern versehen.
Der Ventilträger 705 des Einspritzventils gemäß Fig. 7 besteht aus einem einzigen Blech­ prägeteil, das aus weichmagnetischem Material besteht. Der Ventilträger 705 besitzt zwei seitliche Laschen 709, in denen sich zwei Befestigungsbohrungen 709 befinden. Das Ventil wird an den Laschen 708 innerhalb der Kraftstoffverteilerleitung 712 festgeschraubt. Zur Abdichtung des Ventils an der Auflagestelle des Ventilträgers 705 ist ein Dichtring 711 vorgesehen. Am Ventilträger 705 befindet sich ein seitlicher hochgebogener Bügel 704, der die Kalibrierschraube 701 trägt. Die Kalibrierschraube 701 dient zur Einstellung der Federkraft der Rückstellfeder 702. Die Federkraft der Rückstellfeder 702 beträgt vorzugs­ weise ca. 1-2 N. Die Rückstellfeder 702 preßt den Anker 703 auf den Ventilträger 705. In den Anker 703 ist ein Stift 710 aus nichtmagnetischem Material eingepreßt. Der Stift 710 ist mit dem Anker 703 zusätzlich durch eine Laserschweißung fest verbunden und dient als Ankeranschlag und zur Führung der Rückstellfeder 702. Der Anker 703 wird durch die beiden Stifte 707 seitlich geführt. Weiterhin ist der Anker 703 mit einer Einprä­ gung 706 versehen, die zur Verbesserung der Biegefestigkeit dient. Die Magnetspule 715 befindet sich auf dem Spulenkörper 714, der auf den Magnetpol aufgeschoben ist und die Kontaktstifte 713 trägt. Der Ventilsitz ist in den Ventilträger 705 eingeprägt. Der Ventil­ träger 705 ist plan bearbeitet. Der Anker 703 wird gemeinsam mit dem eingepreßten Stift 710 an der Unterseite überschliffen, wobei die Hinterkante des Ankers 703 um das Maß des Ankerhubs zurückversetzt ist. Der Restluftspalt wird durch eine dünne nichtmagneti­ sierbare Beschichtung des Ankers 703 oder des Ventilträgers 705 gebildet.
Der besondere Vorteil des Ventils gemäß Fig. 7 gegenüber den üblichen Ausführungen besteht in außerordentlich geringen Fertigungskosten bei gleichzeitig verbesserter Funktionstüchtigkeit. Der Anker 703 besitzt eine außerordentlich geringe Masse, die nur ca. 0,3-0,4 g beträgt. Die Länge des Ankers 703 beträgt ca. 15 mm, die Breite ca. 4 mm. Wegen der Drehbewegung des Ankers ist nur ein geringer Teil der Ankermasse dem vollen Ventilhub ausgesetzt. Daher beträgt die einem Anker mit linearer Bewegung äqui­ valente Ankermasse lediglich ca. 0,1 g. Die üblichen Einzelventile mit Nadelventil besitzen demgegenüber eine Ankermasse von 2-4 g. Die geringe Masse des Ankers erlaubt außer­ ordentlich schnelle Stellbewegungen. Mit den üblichen Ansteuerschaltungen können bei Übererregung des Ventils während des Anzugsvorganges Anzugszeiten von weniger als 0,3 ms erreicht werden. Daher kann wegen der sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeit des Ventils in der Regel auf eine Kalibrierung der Rückstellfederkraft verzichtet werden. Alternativ kann das Ventil auch mit einer Magnetspule mit sehr hohem elektrischen Wider­ stand versehen werden, um die elektrische Energieaufnahme zu vermindern. Beispiels­ weise kann die Magnetspule bei mehr als 1000 Windungen einen Widerstand von bis zu 60 Ohm aufweisen, wobei dann immer noch Anzugszeiten von weniger als einer ms erreicht werden. Bei derartig hohen Spulenwiderständen sollte dann allerdings eine Kali­ brierung der Rückstellfederkraft erfolgen, wie dies in Fig. 7 vorgesehen ist.
Alternativ kann der Ventilträger auch aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt werden. Der Magnetkreis kann aus einem einfachen U-förmigen Bügel bestehen, der entlang der gestrichelten Linie 720 mit dem Ventilträger verschweißt ist. Der Restluftspalt wird in den an der gestrichelten Verbindungsstelle befindlichen Magnetpol eingeschliffen. Hierbei ergibt sich zunächst der Vorteil, daß der Ventilträger aus nichtmagnetisierbarem Material bestehen kann. Mit einem nichtmagnetisierbaren Ventilträger werden höhere Anzugskräfte erzielt, da dann im Bereich des Ventilträgers keine der Anzugsrichtung des Ankers entge­ genwirkende Magnetkräfte entstehen. Ein weiterer Vorteil besteht in der Vermeidung der sonst erforderlichen nicht magnetisierbaren Beschichtungen. Ferner kann der Bügel 704 auch als separates Bauteil ausgeführt werden. Der Bügel kann dann mit Laschem versehen werden, die gemeinsam mit dem Ventilträger verschraubt werden. Der Vorteil einer der­ artigen Ausführung besteht in einer mechanischen Entlastung des Ventilträgers. Die Kali­ brierung der Federkraft der Rückstellfeder 702 kann dann durch einfaches Verbiegen des Bügels erfolgen.
Abschließend sei nochmals erwähnt, daß die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvor­ richtung anstatt mit Druckluft auch mit Luft von atmosphärischem Druck oder mit Abgas des Verbrennungsmotors betrieben werden kann. Der Vorteil besteht in der Konstensen­ kung durch die Einsparung der Luftpumpe. Allerdings muß eine erhebliche Verschlechte­ rung der Kraftstoffaufbereitung in Kauf genommen werden. Weiterhin läßt sich die Vorrichtung mit leichten Abwandlungen auch bei anderen Einspritzverfahren vorteilhaft zur Kraftstoffzumessung einsetzen. Beispielsweise kann die Vorrichtung mehrere einzelne nachgeschaltete Einspritzventile mit Kraftstoff versorgen, die zur luftunterstützten Einspritzung von Kraftstoff unmittelbar in den Brennraum des Verbrennungsmotors dienen. Weiterhin sind die angegebenen Dimensionierungen und Verbindungsverfahren zwar als besonders zweckmäßig, jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Preßverbindungen können beispielsweise durch Schraubverbindungen ersetzt werden. Derartige einfache Abänderungen sind vom Fachmann leicht durchzuführen.
Weitere zweckmäßige Auslegungen und Varianten des erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzsystems können den Ansprüchen entnommen werden.

Claims (81)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die zur Einspritzung von Kraftstoff vorzugsweise in das Saugrohr von Verbrennungsmotoren dient, bestehend aus mehreren elektro­ magnetischen Einspritzventilen, einer Kraftstoffverteilerleitung und einem Kraft­ stoffdruckregler, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzventile (604) von der Kraftstoffverteilerleitung (601) vollständig umschlossen werden, wobei die Ein­ spritzventile ohne Ventilgehäuse unmittelbar in die Kraftstoffverteilerleitung (601) eingebaut sind und nahezu vollständig von Kraftstoff umspült werden.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr von Verbrennungsmotoren dient, die eine geschlossene bauliche Einheit bildet, be­ stehend aus mindestens einem elektromagnetischen Zumeßventil, mehreren Zumeßdüsen, mehreren Mischvorrichtungen zur Kraftstoffaufbereitung und einem Kraftstoffdruckregler, wobei der Transport des Kraftstoffs zu den einzelnen Ab­ spritzstellen mit Hilfe von Luft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnet­ ventil einen oder mehrere Ventilsitze (123) und mindestens einen Arbeitspol (113) besitzt, die an den gegenüberliegenden Enden eines flachen Kippankers (108) ange­ ordnet sind, dessen Lagerstelle sich zwischen Ventilsitz und Magnetpol befindet, wobei das Magnetventil die Kraftstoffzufuhr zu mehreren Zumeßdüsen (122) gleichzeitig freigibt.
3. Kraftstoffspritzvorrichtung, die zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr von Verbrennungsmotoren dient, bestehend aus mindestens einem elektromagne­ tischen Zumeßventil, mindestens einer Mischvorrichtung zur Kraftstoffaufbereitung, einem Kraftstoffdruckregler und einer vom Verbrennungsmotor mechanisch ange­ triebenen Luftpumpe, wobei der Transport des Kraftstoffs zu den einzelnen Abspritzstellen mit Hilfe von Druckluft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch angetriebene Luftpumpe einen großen Schadraum besitzt, dessen Volumen mindestens 30% und vorzugsweise ca. 50% des Hubraumes des zuge­ hörigen Verdrängerraumes der Luftpumpe beträgt.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr von Verbrennungsmotoren dient, bestehend aus mindestens einem elektromagneti­ schen Zusameßventil, mehreren Mischvorrichtungen zur Kraftstoffaufbereitung und einem Kraftstoffdruckregler, wobei der Transport des Kraftstoffs zu den einzelnen Abspritzstellen mit Hilfe von Luft erfolgt, wobei die Mischvorrichtungen einen Ein­ laufstutzen (411) besitzen, der durch eine Verbindungsleitung von einem Durch­ messer von ca. 0,8-1,2 mm mit der Abspritzstelle verbunden ist, wobei der Kraftstoff in den Einlaufstutzen (411) eingespritzt und konzentrisch von der Zerstäubungsluft umfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Einlaßstutzen (411) ein oder mehrere zusätzliche Luftzutrittskanäle (406) angeordnet sind.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die zur direkten Einspritzung von Kraftstoff mit Hilfe von Druckluft in die Brennräume von mehrzylindrischen Verbrennungsmotoren dient, bestehend aus mehreren elektromagnetischen Einspritzventilen, die einen kegelför­ migen Schließkörper besitzen, der bei Betätigung der besagten Einspritzventile in Richtung des Brennraumes öffnet und die Zufuhr eines Kraftstoff-Luftgemisches in den Brennraum des Motors freigibt, wobei der einzuspritzende Kraftstoff dem kegelförmigen Schließkörper vorgelagert und mit Druckluft beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzventile einer Kraftstoffeinspritzvorrich­ tung gemäß Anspruch 1 oder 2 nachgeschaltet sind, wobei die Kraftstoffeinspritz­ vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Kraftstoffzumessung und zur Druckluft­ versorgung für die einzelnen Einspritzventile dient.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung mit Magnetventilen (604) mit flachem Kippanker ausgerüstet ist, wie diese in der deutschen Patentanmeldung P 38 34 445.9 (Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil mit Kippanker) beschrieben sind.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Einspritzungen mit den Arbeitsspielen der jeweils zugehörigen Zylinder des Verbrennungsmotors synchronisiert sind.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerleitung (601) aus Kunststoffmaterial besteht.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung gemeinsam mit dem Kraftstoffdruckregler eine in sich geschlossene Baugruppe bildet.
10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerleitung (601) unmittelbar an das Saugrohr des Motors angearbeitet ist, oder mit diesem als gemeinsames Teil gefertigt ist.
11. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkabelung der einzelnen Ventile (604) unmittelbar innerhalb der Kraftstoffverteilerleitung (601) angeordnet ist, wobei die Ventile über einen einzigen zentralen Stecker angeschlossen sind, der an der Einspritzvorrichtung angeordnet ist.
12. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Endstufen zur elektrischen Ansteuerung der Einspritzventile eben­ falls innerhalb der Verteilerleitung (601) angeordnet sind.
13. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Endstufen zur elektrischen Ansteuerung der Einspritzventile unmit­ telbar an den Einspritzventilen angebracht sind, und mit dem jeweiligen Einspritz­ ventil als gemeinsame Baugruppe geprüft sind.
14. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffverteilerleitung (601) mehrere Mischvorrichtungen (603) zur Kraftstoff­ aufbereitung trägt, die mit Leitungen von geringem Innendurchmesser mit den jeweiligen Abspritzstellen verbunden sind, wobei der Kraftstoff mit Hilfe von Luft zu den einzelnen Abspritzstellen transportiert wird.
15. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kraftstoffverteilerleitung (601) unterhalb der Einspritzventile eine Luftversorgungsleitung (602) angeordnet ist, die die einzelnen Mischkammer­ bohrungen (611) schneidet.
16. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzventile (604) an der Einspannstelle mit einem Hals (605) oder mit einer Ringnut versehen sind, die zur Zentrierung der Zumeßdüse des Ventils bezüglich der Mischvorrichtung (603) dient.
17. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilträger (705) des Magnetventils aus einem einzigen Blechprägeteil besteht.
18. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis des Magnetventils aus einem U-förmigen Bügel besteht, der mit einem Ventilträger (705) aus nichtmagnetisierbarem Material vorzugsweise durch Laserschweißung fest verbunden ist, wobei der Restluftspalt in den an der Verbin­ dungsstelle (720) befindlichen Magnetpol vorzugsweise durch Schleifen eingear­ beitet ist.
19. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des Magnetventils durch zwei Stifte (109, 707) seitlich geführt ist, die in den Ventilträger (102, 705) eingepreßt sind.
20. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des Magnetventils einen Anschlagstift (710) aus vorzugsweise nicht­ magnetisierbarem Material trägt, der sich innerhalb der Rückstellfeder befindet.
21. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bügel (704), der unmittelbar an den Ventilträger (705) angearbeitet ist, und mit diesem ein gemeinsames Teil bildet, als Widerlager der Rückstellfeder dient.
22. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bügel, der als separates Bauteil mit dem Ventilträger (102, 705) vorzugsweise durch Verschraubung fest verbunden ist, als Widerlager der Rückstellfeder dient.
23. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Rückstellfeder (110, 702) durch Verbiegen des Bügels kalibriert ist.
24. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet,daß einzelne Teile des Magnetventils durch Einprägungen, Verstrebungen oder Umbör­ delungen mechanisch verstärkt sind.
25. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilträger (201) aus nicht magnetisierbarem Material besteht.
26. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Rückschluß des Magnetventils durch einen U-förmigen Bügel (204) erfolgt, der von dem Magnetkern (203) festgeklemmt ist, wobei der Magnet­ kern (203) mit dem Ventilträger (102, 201, 705) aus nicht magnetisierbarem Material fest verbunden ist.
27. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Seitenpole (209) zwei Restluftspalte angeordnet sind.
28. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis zwei Magnetkerne (307 und 308) besitzt, die mit einem nicht­ magnetisierbaren Ventilträger (102, 301, 705) vorzugsweise durch Einpressen fest verbunden sind.
29. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Restluftspalt durch den nichtmagnetisierbaren Ventilträger gebildet ist.
30. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (304 und 306) elektrisch parallel oder in Serie geschaltet sind.
31. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen des Magnetkreises gemeinsam mit dem Ventilträger bearbeitet sind.
32. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anker des elektromagnetischen Ventils und die Membran des Druckreglers in einer gemeinsamen Ebene befinden, wobei die Membran des Druckreglers zwischen dem Ventilträger (102) und dem Gehäusedeckel (101) der Einspritzvorrichtung eingeklemmt ist.
33. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (108) des elektromagnetischen Ventils im Bereich der Ventilsitze (123) mit mehreren dünnen Zungen (132) versehen ist, deren Dicke ca. 0,1-0,2 mm beträgt.
34. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (108) des elektromagnetischen Ventils im Bereich der Ventilsitze (123) mit mehreren dünnen Kunststoffschließkörpern versehen ist.
35. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (108) des elektromagnetischen Ventils mit einem oder mehreren Durch­ brüchen (131) versehen ist.
36. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zumeßdüsen (122) innerhalb eines einzigen länglichen Ventilsitzes ange­ ordnet sind.
37. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung mehrere in einer gemeinsamen Ebene befindliche elektro­ magnetische Ventile besitzt, dessen Anker (108) mit jeweils mehreren Zumeßdüsen (122) zusammenarbeiten.
38. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elektromagnetischen Ventile beidseitig des Druckreglers befinden.
39. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verbindungskanals (107) zwischen Ventil und Regler möglichst groß ausgeführt ist, wobei sich der Verbindungskanal (107) über möglichst die gesamte Breite des Reglers erstrecken sollte.
40. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kraftstoffzulaufstutzens (103) im Vergleich zum Querschnitt des Verbindungskanals (107) sehr klein ausgeführt ist, wobei der Querschnitt des Kraft­ stoffzulaufstutzens (103) ca. 5-10 mm2 betragen sollte.
41. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Kraftstoffstrom unmittelbar über die Magnetventile (108, 604) geführt ist, wobei sich die Ventilsitze (123) unmittelbar im Hauptstrom des Kraftstoffes befinden.
42. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Zulaufkanäle (105, 404) zu den Mischkammern (124, 611) die gleiche Länge besitzen.
43. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckregler ein Nebenstrompfad (105) für den Kraftstoff hydraulisch parallel­ geschaltet ist.
44. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrompfad durch einen groben Schliff des Ventilsitzes oder des Schließkör­ pers des Druckreglers gebildet ist.
45. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung der Einspritzvorrichtung für den Druckregler und die elektro­ magnetischen Ventile gemeinsam erfolgt.
46. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung lediglich durch eine Kalibrierung des Druckreglers statisch kalibriert (Kalibrierung des statischen Durchflusses) ist.
47. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung über eine Verstellung des Ankerhubes statisch kalibriert ist und auf eine gesonderte Kalibrierung des Druckreglers verzichtet ist, wobei die Einspritzvorrichtung nur ein einzelnes Magnetventil besitzt.
48. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ventilsitze (123) und die einzelnen Zumeßdüsen (122) unmittelbar in den Ventilträger (102, 705) eingearbeitet sind.
49. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sitzbereiche (123) durch Prägen getrennt gefertigt sind, wobei das Präge­ werkzeug durch einen Stift unmittelbar in der Düsenbohrung (122) zentriert wird.
50. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischtransportleitungen (136, 408, 603) aus Kunststoffmaterial bestehen.
51. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischtransportleitungen (136, 408, 603) aus Metall bestehen.
52. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Luft zur Zerstäubungseinrichtung durch einen oder mehrere schräg angeordnete Kanäle (404) erfolgt, die auf die einzelnen Einspritzdüsen (122) weisen, so daß der Kraftstoff in etwa in den Staupunkt der zugeführten Luft­ strömung eingespritzt wird.
53. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen (136, 408, 603) mit einem konischen Einlaufstutzen (138, 411) versehen sind.
54. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom der Zerstäubungsluft an der Außenseite der Einlaufstutzen (411) der Transportleitungen (408) entlang zu einer oder mehreren seitlichen Bohrungen (406, 407) strömt.
55. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom aus reiner Luft oder Abgas in den Bereich der Mündungen der Transportleitungen (136, 408, 603) strömt und diese im Bereich der Mündungen konzentrisch umfaßt.
56. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen (136, 408, 603) innerhalb von die Transportleitung umfassenden Mantelrohren angeordnet sind, die auf der einen Seite in den Mischkammer­ bohrungen (611) befestigt sind und auf der anderen Seite die Mündungen der Transportleitungen konzentrisch umfassen, so daß ein Teilstrom der Zerstäubungs­ luft aus den Mischkammerbohrungen konzentrisch zu den Mündungen der Trans­ portleitungen strömt und dort das durch die Transportleitungen strömende Gemisch als Mantelstrom konzentrisch umfaßt.
57. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen innerhalb der Mantelrohre durch Längsrippen konzentrisch geführt sind, wobei sich die Verrippung an der Außenseite der Transportleitungen oder an der Innenseite der Mantelrohre befindet.
58. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre in Strömungsrichtung hinter den Mündungen der Transportleitungen konisch verjüngt sind, wobei das Gemisch konzentrisch durch die konische Verjün­ gung der Mantelrohre strömt, und wobei der Zerstäubungsquerschnitt der konischen Verjüngung ca. 1-2 mm2 beträgt.
59. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die konisch verjüngten Enden der Mantelrohre in eine rohrförmige Verlängerung übergehen, deren Querschnitt ca. 1-2 mm2 beträgt.
60. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den rohrförmigen Verlängerungen Querbohrungen befinden.
61. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 58 und 60, dadurch gekennzeichnet, daß die konisch verjüngten Enden oder die Enden der rohrförmigen Verlängerun­ gen der Mantelrohre scharfkantig sind.
62. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen (136, 408, 603) oder die Mantelrohre mit einem Dicht­ ring (137) versehen sind, einen Anschlagkragen besitzen und mit einem Haltebügel (135) befestigt sind.
63. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 50 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen (136, 408, 603) oder die Mantelrohre im Mündungs­ bereich bekannte Zerstäubungseinrichtungen tragen.
64. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 50 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung anstatt mit Druckluft mit Luft von atmosphärischem Druck oder mit Abgas des Verbrennungsmotors betrieben ist.
65. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 50 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen (136, 408, 603) beheizt sind.
66. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen durch einen konzentrisch um die Transportleitungen geführten Mantelstrom beheizt sind, der aus Abgas oder aus mit Abgas beheizter Luft besteht.
67. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelstrom konzentrisch über die Mündungen der Transportleitungen in das Saug­ rohr des Motors strömt.
68. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen elektrisch beheizt sind.
69. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen durch Wickelungen aus Widerstandsdraht oder durch elektrisch leitendes Material mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Element, Kalt­ leiter) beheizt sind.
70. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen ganz oder teilweise aus elektrisch leitendem Material mit posi­ tivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Element, Kaltleiter) bestehen, das zum mechanischen Schutz und zur thermischen Isolierung mit Kunststoffmaterial umgeben ist.
71. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3 und den zugehörigen Nebenansprü­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe zur Druckluftversorgung mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, 4, 5 oder 14 zusammen­ arbeitet.
72. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe aus einer einfach- oder doppeltwirkenden Membran- oder Kolbenpumpe besteht.
73. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der angesaugte Volumenstrom der Pumpe pro Umdrehung der Kurbelwelle des Ver­ brennungsmotors bei Leerlaufdrehzahl ca. 1% des Hubvolumens des Verbren­ nungsmotors beträgt.
74. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schadraumvolumen der Pumpe so groß bemessen ist, daß der maximale Luftdruck bei Vollast des Verbrennungsmotors ca. 2 bar nicht überschreitet.
75. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Pumpe erzeugten Druckimpulse synchron zu den einzelnen Einspritzvor­ gängen verlaufen, so daß mindestens ein Druckimpuls der Pumpe innerhalb von zwei Umdrehungen des Motors erfolgt.
76. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch einen auf der Nockenwelle des Verbrennungsmotors angeordneten Exzenternocken oder von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über Getriebe oder Keilriemen mit der gleichen Drehzahl oder der halben Drehzahl des Verbren­ nungsmotors angetrieben wird.
77. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe mit einer kurzen Leitung ohne Zwischenspeicher unmittelbar mit der Ein­ spritzvorrichtung verbunden ist, wobei die Zumeßdüsen der Einspritzvorrichtung in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind.
78. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Einlaßleitung (506) der Pumpe eine feste Drosselstelle (507) befindet, deren freier Querschnitt bei stationären Durchströmbedingungen das 2-4fache und bei instationären Durchströmbedingungen das ca. 4-8fache des freien Gesamtquerschnittes der gemischführenden Transportleitungen der Einspritzvorrichtung beträgt.
79. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drosselstelle (507) und Einlaßventil (503) ein Speichervolumen geschaltet ist, das der Erzielung einer stationären Strömung dient.
80. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (505) der Pumpe durch einen zusätzlichen Zuströmkanal (509) über ein Umgehungsventil (508) mit der äußeren Luft verbunden ist.
81. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsluft durch eine bekannte Einrichtung zur Luftrocknung zur Einspritzvorrichtung strömt.
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