DE3943183C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil, das sich sehr gut zum Ablassen oder Überströmenlassen eines Hoch­ druckfluids eignet, wie es bei der Kraftstoffbemessung für Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, erfolgt.

Die US-PSen 43 92 612, 44 63 900, 44 70 545, 44 85 969, 45 27 737 und 46 18 095 zeigen Kraftstoffpumpen zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Motor, wie z.B. einen Dieselmotor. Solche Kraftstoffpumpen weisen jeweils eine Pumpeinrichtung, eine Einspritzdüseneinrichtung und ein elektromagnetisches Ventil auf, die alle in einen Körper der Kraftstoffpumpe eingebaut sind.

Die Pumpeinrichtung hat einen Tauchkolben, der in einer Boh­ rung in dem Pumpenkörper angeordnet ist, so daß er darin hin- und herbewegbar ist, und eine Pumpkammer, deren Volumen sich mit der Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens ändert.

Die Einspritzdüseneinrichtung hat Einspritzöffnungen, die mit der Pumpkammer über einen Kraftstoffzuführgang in Verbindung stehen, und ein Ventil, das zwischen der Pumpe und den Ein­ spritzöffnungen angeordnet ist. Wenn der Druck des Kraftstof­ fes in der Pumpkammer auf ein hohes Niveau während des Vor­ wärts- oder Pumpenhubes des Tauchkolbens steigt, wobei das Volumen der Pumpkammer abnimmt, wird das Ventil geöffnet, um Kraftstoff aus den Einspritzöffnungen einzuspritzen.

Das elektromagnetische Ventil steuert das Entweichen des Kraftstoffdruckes in der Pumpkammer während des Pumpenhubes des Tauchkolbens, um den Zeitpunkt der Beendigung der Kraft­ stoffeinspritzung und, falls erforderlich, den Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Das elektroma­ gnetische Ventil umfaßt eine Führungsbohrung und eine Ablaß- oder Überströmkammer, die beide in dem Pumpenkörper gebildet sind und miteinander in Verbindung stehen. Ein Ven­ tilsitz ist an einer der Ablaßkammer zugekehrten Endfläche der Führungsbohrung gebildet. Das elektromagnetische Ventil weist auch ein Tellerventilteil auf, das einen Spindelteil und einen Kopf hat, der an einem Ende des Spindelteiles gebildet ist, wobei der Kopf einen größeren Durchmesser als der Spindelteil hat. Der Spindelteil hat eine ringförmige Ausnehmung, die in seiner äußeren Umfangsfläche gebildet und neben dem Kopf angeordnet ist. Der Spindelteil ist in der Führungsbohrung verschiebbar aufgenommen, so daß ein Ringraum zwischen der ringförmigen Ausnehmung und der inneren Umfangsfläche der Führungsbohrung gebildet wird. Dieser Ringraum steht mit der Pumpkammer über einen Ablaß- oder Überströmgang in Verbin­ dung, der im Pumpkörper gebildet ist. Der Kopf des Ventil­ teiles ist in der Ablaßkammer angeordnet und wird mit dem Ventilsitz in und außer Kontakt gebracht. Das elektromagneti­ sche Ventil weist ferner eine elektromagnetische Antriebsein­ richtung zum Steuern der Bewegung des Ventilteiles auf. Die elektromagnetische Antriebseinrichtung umfaßt einen Anker, der mit dem anderen Ende des Spindelteiles des Ventilteiles ver­ bunden ist, ein Solenoid zum Treiben des Ankers, so daß der Kopf des Ventilteiles gegen den Ventilsitz bewegt werden kann, und eine Feder, die das Ventilteil von dem Sitz wegdrängt.

Wenn das Solenoid während des Pumpenhubes des Tauchkolbens erregt ist, wird der Kopf des Ventilteiles in Anlage mit dem Ventil­ sitz gebracht, so daß die Verbindung zwischen der Ablaßkammer und der Pumpkammer unterbrochen ist. Infolgedessen wird der Kraftstoff in der Pumpkammer unter Druck gesetzt und aus der Einspritzdüseneinrichtung eingespritzt.

Wenn das Solenoid vom erregten Zustand in den entregten Zu­ stand während des Pumpenhubes des Tauchkolbens umgeschaltet wird, wird der Kopf des Ventilteiles außer Kontakt mit dem Ventilsitz unter dem Einfluß der Feder gebracht. Infolgedessen wird der Hochdruckkraftstoff in der Pumpkammer in die Ab­ laßkammer abgelassen, so daß der Druck in der Druckkammer abnimmt, wodurch die Kraftstoffeinspritzung beendet wird.

Wenn der Kopf des Ventilteiles im Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz gehalten wird, ist der Druck in der ringförmigen Ausnehmung des Ventilteiles gleichmäßig. Außerdem sind die druckaufnehmenden Bereiche der entgegengesetzten Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung gleich zueinander, so daß die durch den Kraftstoffdruck entstehende Kraft das Ventilteil nicht bewegt. Sobald sich aber der Kopf des Ventilteiles von dem Ventilsitz löst, wird die ringförmige Ausnehmung mit der Ablaßkammer in Verbindung gebracht, so daß der Kraftstoff­ druck in der ringförmigen Ausnehmung zunehmend gegen den Ventilsitz niedriger wird. Anders ausgedrückt, ist der auf die näher am Ventilsitz liegende Seitenfläche der ringförmigen Ausnehmung wirkende Druck kleiner als der auf die vom Ventil­ sitz entfernte, andere Seitenfläche wirkende Druck. Wegen dieses Druckunterschiedes entsteht eine Kraft, die das Ventil­ teil in eine solche Richtung bewegt, daß der Kopf des Ventil­ teiles gegen den Ventilsitz bewegt wird. Daher wird die Ge­ schwindigkeit, mit der sich der Kopf von dem Ventilsitz löst, geringer, so daß der Strömungsquerschnitt zwischen dem Ventil­ sitz und dem Ventilteil nicht schnell vergrößert werden kann. Hierdurch wird der Druckabfall in der Pumpkammer verzögert. Infolgedessen kann der Kraftstoffeinspritzvorgang nicht auf einmal beendet werden, und das Problem, daß Kraftstoff nach­ läuft, kann nicht wirksam gelöst werden.

Bei der Kraftstoffpumpe, die in der vorgenannten US-PS 44 70 545 geoffenbart ist, ist ein Flansch an dem Ven­ tilteil ausgebildet, und dieser Flansch nimmt die kinetische Energie des abgelassenen Kraftstoffes auf, wenn das Ventil­ teil in Öffnungsrichtung bewegt wird. Ferner gibt es einen Vorschlag der Anmelderin für eine kombinierte Kraftstoffpumpe, bei der ein Flansch an einem Ventilteil ausgebildet ist und der Druck des abgelassenen Kraftstoffes auf den Flansch aufge­ bracht wird, wenn das Ventilteil in Öffnungsrichtung bewegt wird, und die durch den Kraftstoffdruck entstehende Kraft dazu dient, das Ventilteil in Öffnungsrichtung zu bewegen. Bei einem weiteren Vorschlag der Anmelderin für eine Kraftstoffpumpe ist eine Einrichtung zum Verbinden einer Ablaßkammer mit einem Niederdrucktank vorgesehen.

Ein elektromagnetisches Ventil der gattungsgemäßen Art ist in der DE-OS 35 23 536 beschrieben. Dieses bekannte Ventil in Form eines Tellerventils weist ein stangenförmiges, bewegliches Ventilteil auf. Im eine Führung bildenden Gehäuse ist ein Führungsloch für das bewegliche Ventilteil in dessen Längsrichtung angeordnet. Ein Ventilsitz ist angrenzend an die Ventilöffnung und dem Führungsloch gegenüberliegend vorgesehen. Eine ringförmige Kante eines Anschlagkopfes des Ventilteils ist gegen den Ventilsitz vorgespannt, um die Ventilöffnung zu schließen. Um die Druckkompensation in der Schließstellung des Ventilteils zu erhalten, ist der Durchmesser des Kopfes etwa gleich dem Durchmesser des Führungslochs bemessen. Der Außendurchmesser des Ventilsitzes ist größer gemessen als der Durchmesser des Führungslochs.

Ein solches elektromagnetisches Ventil hat folgende Vorteile: Dann, wenn der Kopf des Ventilteils sich vom Ventilsitz abzuheben beginnt, um den Durchgang des Fluids zu öffnen, findet ein Druckabfall im Bereich der vorhandenen Umfangsnut im Ventilteil statt, der sich vom Ventilsitz fortschreitend auswirkt und an der dem Ventil abgewandten axialen Begrenzungsfläche der Umfangsnut eine Kraft erzeugt, die in Öffnungsrichtung des Ventilteils wirkt. Hierdurch wird eine schnelle Fluidströmung und Öffnungsbewegung des Ventilteils erreicht.

Ein solches Ventil weist jedoch auch die folgenden Nachteile auf: Der Ventilsitz ist schwierig zu formen, und zwar insbesondere unter Berücksichtigung der erforderlichen hohen Präzision. Ein spezielles Werkzeug wird benötigt, um den Ventilsitz zu fertigen. Das Werkzeug muß einen Schaft und einen konischen Bearbeitungsabschnitt aufweisen. Da dieser Bearbeitungsabschnitt durch das Führungsloch in die Druckkammer gesteckt werden muß, ist der Durchmesser des Bearbeitungsabschnitts kleiner zu bemessen als der Durchmesser des Führungslochs. Um den Ventilsitz zu fertigen, ist das mit hoher Drehzahl rotierende Werkzeug um die Achse des Ventilsitzes mit geringer Geschwindigkeit zu drehen. Deshalb ist es schwierig, den Ventilsitz mit seiner konischen Fläche koaxial mit dem Führungsloch zu fertigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß bei Gewährleistung einer sicheren Funktion eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen elektromagnetischen Ventil kann der Ventilsitz des Führungsteils ohne Schwierigkeiten und deshalb einfach sowie schnell mit hoher Präzision gefertigt werden. Dies gilt auch für die Ventilsitzfläche am Kopf des Ventilteils. Außerdem kann nach der Fertigung das Ventilteil in einfacher Weise montiert werden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht somit die Vorteile des gattungsgemäßen Tellerventils und die eines Pilzkopfventils.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Teiles einer kombinierten Kraftstoffpumpe mit einem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Ventil und

Fig. 2 und 3 Querschnitte von abgewandelten elektromagnetischen Ventilen.

Die in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffpumpe weist einen Körper 10 auf, der einen vertikal verlaufenden ersten Teil 11 und einen zweiten Teil 12 hat, der sich im wesentlichen seitwärts von dem oberen Abschnitt des ersten Teiles 11 erstreckt. Eine Pumpeinrichtung 20, die Kraftstoff unter Druck setzt, ist an dem oberen Abschnitt des ersten Teiles 11 an­ geordnet, und eine Einspritzdüseneinrichtung 30 zum Einsprit­ zen des unter Druck gesetzten Kraftstoffes in einen Zylinder eines Motors (nicht gezeigt) ist an dem unteren Abschnitt des ersten Teiles 11 angeordnet. Ein elektromagnetisches Ventil 100 zum Steuern des Zeitpunktes der Beendigung der Kraftstoff­ einspritzung ist an dem zweiten Teil 12 angeordnet.

Zuerst wird die Pumpeinrichtung 20 näher beschrieben. Der erste Teil 11 des Körpers 10 hat einen rohrförmigen Teil 21, der sich vertikal nach oben erstreckt, und eine Zylinderboh­ rung 22, die in dem ersten Teil 11 koaxial zu dem rohrförmigen Teil 21 gebildet ist. Der Durchmesser der Zylinderbohrung 22 ist kleiner als der Innendurchmesser des rohrförmigen Teiles 21, und die Zylinderbohrung 22 ist im Durchmesser an ihrem unteren Ende leicht erweitert. Ein Tauchkolben 23 ist in der Zylinderbohrung 22 aufgenommen, so daß er darin hin- und herbewegbar ist. Die untere Endfläche des Tauchkolbens 23 bildet zusammen mit der Zylinderbohrung 22 eine Pumpkammer 24. Wenn sich der Tauchkolben 23 nach unten bewegt (Vorwärts- oder Pumpenhub), wird das Volumen der Pumpkammer 24 verringert, um dadurch den Kraftstoff in der Pumpkammer 24 unter Druck zu setzen. Wenn sich der Tauchkolben 23 nach oben bewegt (Rück- oder Saughub), wird das Volumen der Pumpkammer 24 vergrößert, um dadurch Kraftstoff in die Pumpkammer 24 durch Sog einzufüh­ ren.

Ein Folgeteil 25 ist in dem rohrförmigen Teil 21 aufgenommen und darin verschiebbar. Das untere Ende des Folgeteiles 25 ist mit dem oberen Ende des Tauchkolbens 23 verbunden. Das Folge­ teil 25 hat an seinem oberen Ende einen im Durchmesser ver­ größerten Abschnitt 25a. Das Folgeteil 25 wird durch eine Schraubenfeder 26 nach oben gedrängt, die zwischen dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 25a und der oberen Ober­ fläche des Körpers 10 wirkt, so daß die obere Oberfläche des im Durchmesser vergrößerten Abschnittes 25a immer in Kontakt mit einem Nockenteil einer Nockenwelle steht, die von dem Motor gedreht wird. Infolge der Drehung der Nockenwelle wird das Folgeteil 25 zusammen mit dem Tauchkolben 23 nach oben und unten bewegt. Ein Begrenzerteil 27 ist an dem Folgeteil 25 an­ geordnet und in einem vertikalen Schlitz 21a, der durch den rohrförmigen Teil 21 geht, verschiebbar aufgenommen. Das Begrenzerteil 27 wird mit dem oberen Ende des Schlitzes 21a in Anlage gebracht, um dadurch die Aufwärtsbewegung des Folgetei­ les 25 zu begrenzen und somit das Folgeteil 25 daran zu hin­ dern, sich von dem rohrförmigen Teil 21 nach oben zu lösen.

Eine ringförmige Leckverhinderungsnut 28 ist in der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 22 zwischen den entgegen­ gesetzten Enden der Zylinderbohrung 22 gebildet, wobei die Leckverhinderungsnut 28 dazu dient, zu verhindern, daß der Kraftstoff, der in der Pumpkammer 24 enthalten ist, nach außen durch einen Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 22 und der äußeren Umfangsfläche des Tauchkol­ bens 23 austritt. Die Leckverhinderungsnut 28 steht mit einem Tank T über einen Durchgang (nicht gezeigt) in Verbindung, der in dem Körper 10 gebildet ist.

Ein Kraftstoffzuführgang 13 ist in dem ersten Teil 11 des Körpers 10 gebildet. Der Kraftstoffzuführgang 13 steht an einem Ende mit der Pumpkammer 24 in Verbindung und mündet an dem anderen Ende in die äußere Umfangsfläche des ersten Teiles 11. Das andere Ende des Kraftstoffzuführganges 13 ist mit einer Kraftstoffzuführpumpe (nicht gezeigt) über eine Leitung verbunden. Das eine Ende des Kraftstoffzuführganges 13, das in die Pumpkammer 24 mündet, liegt auf einem Niveau oder einer Höhe, die um einen vorbestimmten Betrag höher als die Boden­ fläche der Pumpkammer 24 ist.

Der untere Abschnitt des ersten Teiles 11 des Körpers 10 sowie die Einspritzdüseneinrichtung 30 sind allgemein bekannt, beispielsweise aus den oben erwähnten US-Patentschriften. Ferner sind diese Teile und die entsprechenden Teile einer abgewandelten Kraftstoffpumpe einander ähn­ lich. Deshalb sind diese Teile nicht näher in Fig. 1 gezeigt. Kurz gesagt, die Einspritzdüseneinrichtung 30 hat an ihrem einen Ende Einspritzöffnungen und ein federbelastetes Ventil zum Öffnen und Schließen dieser Einspritzöffnungen. Die Ein­ spritzöffnungen stehen mit der Pumpkammer 24 über einen Kraft­ stoffzuführgang 14 in Verbindung, durch welchen der unter hohem Druck stehende Kraftstoff strömt. Der Kraftstoffzuführ­ gang 14 mündet an seinem oberen Ende in die Bodenfläche der Pumpkammer 24.

Eine Ausnehmung 15 zum Aufnehmen des elektromagnetischen Ventils 100 ist in der oberen Oberfläche des zweiten Teiles 12 des Körpers 10 gebildet. Die Aufnahmeausnehmung 15 hat einen mit einem Innengewinde versehenen Abschnitt 15a an ihrer inneren Umfangsfläche.

Ein Ablaß- oder Überströmgang 16, in den der unter Hochdruck stehende Kraftstoff eingeführt wird, ist in dem Körper 10 gebildet. Der Ablaßgang 16 erstreckt sich schräg nach oben von dem unteren Endteil der Pumpkammer 24 aus und mündet an seinem oberen Ende in den mittleren Abschnitt der Bodenfläche der Aufnahmeausnehmung 15. Im Körper 10 ist auch ein Leckgang 17 gebildet, der sich schräg nach oben von der Leckverhinde­ rungsnut 28 aus erstreckt und an seinem oberen Ende in die Bodenfläche der Aufnahmeausnehmung 15 exzentrisch zum Mittel­ punkt dieser Bodenfläche mündet.

Als nächstes wird das elektromagnetische Ventil 100 näher beschrieben. Das elektromagnetische Ventil 100 weist ein Gehäuse 110 auf, das einen Teil des Körpers 10 bildet, wobei das Gehäuse 110 einen zylindrischen Teil 111 und eine Boden­ wand 112 hat, die am unteren Ende des zylindrischen Teiles 111 gebildet ist. Ein mit einem Außengewinde versehener Teil 111a ist an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Teiles 111 an dessen unterem Endabschnitt gebildet. Eine Montagebohrung 112a ist in der Bodenwand 112 an deren Mittelteil gebildet, und eine Verbindungsbohrung 112b ist in der Bodenwand 112 exzentrisch zu dem Mittelpunkt der Bodenwand 112 gebildet. Ein oberes offenes Ende des zylindrischen Teiles 111 ist durch einen Deckel 114 verschlossen. Der Innenraum oder das Innere des Gehäuses 110 dient als Niederdruckkammer 115.

Ein Führungsteil 120 ist in dem Gehäuse 110 angeordnet. Das Führungsteil 120 hat einen vertikal verlaufenden Schaft 121 von zylindrischer Form und einen Kopf 122 mit einem kreis­ förmigen Querschnitt, der an dem oberen Ende des Schaftes 121 gebildet ist, wobei der Durchmesser des Kopfes 122 größer als der Durchmesser des Schaftes 121 ist. Der Schaft 121 erstreckt sich an seinem unteren Abschnitt durch die Montagebohrung 112a der Bodenwand 112 des Gehäuses 110 und ist relativ zu ihr fest angeordnet. Das untere Ende des Schaftes 121 ragt nach unten aus der Bodenwand 112 vor.

Der Kopf 122 hat einen unteren Abschnitt, der sich nach unten verjüngt, d.h. im Durchmesser fortschreitend nach unten ab­ nimmt, und diese verjüngte Umfangsfläche des unteren Abschnit­ tes des Kopfes 122 dient als Ventilsitz 123. Eine ringförmige Ausnehmung 124 ist in der äußeren Umfangsfläche des Schaftes 121 gebildet und neben dem Kopf 122 angeordnet, wobei die obere der entgegengesetzten Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung 124 mit dem Ventilsitz 123 fortlaufend ist.

Ein Einführungsgangabschnitt 125 ist in dem Führungsteil 120 gebildet und erstreckt sich entlang der Achse des Führungsteiles 120. Der Einführungsgang 125 mündet an seinem unteren Ende in den Mittelteil der unteren Endfläche des Schaftes 121. Der Einführungsgang 125 erstreckt sich nach oben bis zu dem oberen Ende des Schaftes 121, aber nicht bis zum Kopf 122. Das obere Ende des Einführungsganges 125 steht mit der Ringnut 124 über eine Querbohrung 126 in Verbindung, die radial durch den Schaft 121 verläuft.

Ein Ventilteil 130 ist in dem Gehäuse 110 untergebracht. Das Ventilteil 130 hat einen rohrförmigen Teil 131, der verschieb­ bar auf dem Schaft 121 des Führungsteiles 120 angeordnet ist. Ein rohrförmiger Hilfsteil 132, der im Durchmesser größer ist als der rohrförmige Teil 131, ist mit dem oberen Ende des rohrförmigen Teiles 131 durch einen trichterförmigen Verbin­ dungsabschnitt 133 verbunden. Ein scheibenförmiger Anker 135 ist an dem oberen Ende des rohrförmigen Hilfsteiles 132 gebil­ det, wobei der Anker 135 eine zentrale Bohrung 135a aufweist. Der Anker 135 erstreckt sich radial nach außen und nach innen von dem oberen Ende des rohrförmigen Hilfsteiles 132 aus.

Der Kopf 122 des Führungsteiles 120 wird von einem Raum 136 aufgenommen, der durch den rohrförmigen Hilfsteil 132, den Verbindungsabschnitt 133 und die Innenseite des Ankers 135 gebildet wird. Der Raum 136 steht mit der Niederdruckkammer 115 des Gehäuses 110 über Bohrungen 132a, die in dem rohrför­ migen Hilfsteil 132 gebildet sind, und der zentralen Bohrung 135a des Ankers 135 in Verbindung.

Der Neigungswinkel der inneren konischen Oberfläche des Ver­ bindungsabschnittes 133 bezüglich der Achse des Ventilteiles 130 ist größer als der Neigungswinkel des Ventilsitzes 123 bezüglich der Achse des Führungsteiles 120. Das Ventilteil 130 und das Führungsteil 120 sind koaxial zueinander. Die innere Umfangskante des oberen Endes des rohrförmigen Teiles 131 dient als ringförmiger Anschlag 137, der in und außer Kontakt mit dem Ventilsitz 123 des Führungsteiles 120 gebracht wird.

Eine elektromagnetische Antriebseinrichtung 140 ist in dem oberen Endteil des Gehäuses 110 angeordnet. Die elektromagne­ tische Antriebseinrichtung 140 weist einen Ständer 141 auf, der an dem oberen Endteil des zylindrischen Teiles 111 des Gehäuses 110 befestigt ist, wobei die untere Oberfläche des Ständers 141 der oberen Oberfläche des Ankers 135 zugekehrt ist. Der Ständer 141 hat eine vertikal verlaufende zentrale Bohrung 141a, und ein zentraler Vorsprung 114a, der an der unteren Oberfläche des Deckels 114 gebildet ist, ist in die zentrale Bohrung 141a eingepaßt. Eine Schraubenfeder 142 ist in der zentralen Bohrung 141a angeordnet und erstreckt sich zwischen dem unteren Ende des Vorsprungs 114a und der oberen Oberfläche des Ankers 135 im zusammengedrückten Zustand. Die Schraubenfeder 142 drängt das Ventilteil 130 nach unten, so daß der Anschlagteil 137 von dem Ventilsitz 123 des Führungs­ teiles 120 weggedrängt wird. Eine ringförmige Ausnehmung 141b ist in dem Ständer 141 gebildet und mündet in die untere Oberfläche des Ständers 141, und ein Solenoid 143 ist in der ringförmigen Ausnehmung 141b angeordnet. Wenn dem Solenoid 143 elektrischer Strom zugeführt wird, wird eine elektromagneti­ sche Kraft in dem Solenoid 143 und dem Ständer 141 erzeugt, und diese Kraft zieht den Anker 135 des Ventilteiles 130 nach oben.

Das elektromagnetische Ventil 100 ist an dem Körper 110 durch Einschrauben des Gehäuses 110 in die Aufnahmeausnehmung 15 befestigt. In diesem eingebauten Zustand wird die untere Endfläche des Führungsteiles 120 gegen die Bodenfläche der Aufnahmeausnehmung 15 gehalten und ist das untere Ende des Einführungsganges 125 des Führungsteiles 120 mit dem oberen Ende des Ablaßganges 16 in Deckung gebracht. Somit steht der Einführungsgang 125 mit der Pumpkammer 24 über den Ablaßgang 16 in Verbindung.

Auch ist in dem oben beschriebenen Einbauzustand ein kleiner Raum 18 zwischen der unteren Oberfläche der Bodenwand 112 des Gehäuses 110 und der Bodenfläche der Aufnahmeausnehmung 15 gebildet. Daher steht die Niederdruckkammer 115 des Gehäuses 110 mit der Leckverhinderungsnut 28 und folglich mit dem Tank T über die Verbindungsbohrung 112b, den kleinen Raum 18 und den Leckgang 17 in Verbindung. Deshalb wird die Niederdruck­ kammer 115 des Gehäuses 110 im wesentlichen auf Atmosphären­ druck gehalten.

Wenn bei der Kraftstoffpumpe der Tauchkolben 23 in der Nähe seines oberen Totpunktes an­ geordnet ist, wird dem Solenoid 143 elektrischer Strom zu­ geführt. Infolgedessen bewegt sich das Ventilteil 130 nach oben gegen die Vorspannung der Feder 142, so daß der Anschlag 137 des Ventilteiles 130 in Kontakt mit dem Ventilsitz 123 gebracht wird, wobei dieser Kontakt ein Kontakt von Kante und Fläche ist. In diesem Zustand wird die Verbindung zwischen dem Einführungsgang 125 und dem Raum 136 unterbrochen, und deshalb wird auch die Verbindung zwischen der Pumpkammer 24 und der Niederdruckkammer 115 unterbrochen.

Wenn sich der Tauchkolben 23 nach unten bewegt, verschließt der Tauchkolben 23 das eine Ende des Kraftstoffzuführganges 13, das in die Pumpkammer 24 mündet. Dann, wenn sich der Tauchkolben 23 weiter nach unten bewegt, wird der Kraftstoff in der Pumpkammer 24 unter Druck gesetzt. Der so unter Druck gesetzte Kraftstoff wird unter Druck der Einspritzdüsenein­ richtung 30 über den Kraftstoffzuführgang 14 zugeführt und in eine Verbrennungskammer (nicht gezeigt) des Motors einge­ spritzt.

Wenn die Erregung des Solenoids 143 während des Abwärtshubes des Tauchkolbens 23 abgebrochen wird, wird das Ventilteil 130 durch die Wirkung der Schraubenfeder 142 nach unten gedrängt, so daß der Anschlag 137 von dem Ventilsitz 123 abgehoben wird. Infolgedessen wird die Pumpkammer 24 mit der Nieder­ druckkammer 115 des Gehäuses 110 über den Ablaßgang 16, den Einführungsgang 125, die Querbohrung 126, die ringförmige Ausnehmung 124, den Raum 136, die Bohrungen 132a und die Bohrung 135a in Verbindung gebracht. Deshalb wird ein Teil des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffes, der in der Pumpkammer 24, dem Ablaßgang 16, dem Einführungsgang 125, der Querboh­ rung 126 und der ringförmigen Ausnehmung 124 enthalten ist, in die Niederdruckkammer 115 abgelassen, so daß der Druck in der Pumpkammer abgesenkt und der Kraftstoffeinspritzvorgang beendet wird.

Das Ventilteil 130, das sich in der Öffnungsrichtung des Ventils, wie oben beschrieben, bewegt, wird angehalten, wenn der Anker 135 in Anlage mit der oberen Oberfläche des Kopfes 122 des Führungsteiles 120 gebracht ist.

In dem Zeitpunkt, in dem der Anschlag 137 des Ventilteiles 130 damit beginnt, sich von dem Ventilsitz 123 zu lösen, wie oben beschrieben, ist der Druck in der ringförmigen Ausnehmung 124 in der Nähe des Ventilsitzes 123 am niedrigsten und wird weiter weg vom Ventilsitz 123 zunehmend höher.

Da der Durchmesser des rohrförmigen Teils 131 des Ventilteiles 130 über seine gesamte Länge gleich ist, wird das Ventilteil 130 überhaupt nicht durch den oben erwähnten Druckgradienten beeinflußt. Anders ausgedrückt, das Ventilteil 130 hat über­ haupt keine Fläche zur Beaufschlagung durch einen Druck, der das Ventilteil 130 axial bewegen würde. Deshalb führt das Ventilteil 130 den Ventilöffnungsvorgang im wesentlichen nur unter der Vorspannung der Feder 142 aus.

Im Vergleich zu den oben erwähnten, herkömmlichen elektroma­ gnetischen Ventilen, bei denen sich beim Ablassen des Kraft­ stoffes ein Druckgradient in der in dem Ventilteil gebildeten ringförmigen Ausnehmung ausbildet, um eine Kraft zu erzeugen, die das Ventilteil in Schließrichtung bewegt, ist das elek­ tromagnetische Ventil 100 von Fig. 1 deshalb von Vorteil, weil das Ventilteil 130 unter der Wirkung der Feder 142 in der Ventilöffnungsrichtung mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden kann. Infolgedessen kann der Kraftstoffein­ spritzvorgang auf einmal beendet werden.

Bei der Kraftstoffpumpe von Fig. 1 kann das elektromagnetische Ventil 100 durch ein elektromagnetisches Ventil 100A von Fig. 2 ersetzt werden. Das elektromagnetische Ventil 100A hat einen ähnlichen Aufbau wie das elektromagneti­ sche Ventil 100 von Fig. 1, deshalb werden die gleichen oder sich entsprechende Teile durch identische Bezugsziffern be­ zeichnet und nicht näher beschrieben. Die unterschiedlichen Teile werden nun beschrieben. Bei dem elektromagnetischen Ventil 100A ist eine ringförmige Ausnehmung 139 in der inneren Umfangsfläche des rohrförmigen Teiles 131 des Ventilteiles 130 entgegengesetzt zu der ringförmigen Ausnehmung 124 des Füh­ rungsteiles 120 gebildet. Die ringförmige Ausnehmung 139 wird durch eine obere und eine untere ringförmige Seitenfläche, die Schultern 139a und 139b bilden, die parallel zueinander ver­ laufen und einander entgegengesetzt sind, und eine Bodenflä­ che, begrenzt, welche die obere und untere Schulter 139a und 139b an ihren einen Enden miteinander verbindet. Die obere und untere Schulter 139a und 139b dienen als Druckaufnahmeflächen. Wenn der Anschlag 137 des Ventilteiles 130 mit dem Ventil­ sitz 123 in Kontakt gehalten wird, ist der Kraftstoffdruck in der ringförmigen Ausnehmung 139 gleichmäßig, und die Druckauf­ nahmeflächen der Schultern 139a und 139b sind zueinander gleich. Deshalb wird das Ventilteil 130 keiner axialen Kraft ausgesetzt, die eine Folge des Kraftstoffdruckes sein könnte. Wenn, wie oben beschrieben, in dem Zeitpunkt, in dem der Anschlag 137 des Ventilteiles 130 damit beginnt, sich von dem Ventilsitz 123 zu lösen, ist der Druck in der ringförmigen Ausnehmung 139 in der Nähe des Ventilsitzes 123 niedriger und wird weiter weg von dem Ventilsitz 123 zunehmend höher. Des­ halb ist der auf die untere Schulter 139b wirkende Druck höher als der auf die obere Schulter 139a wirkende Druck, und die Kraft, die durch diesen Druckunterschied entsteht, drängt das Ventilteil 130 nach unten. Infolgedessen wird das Ventilteil 130 des elektromagnetischen Ventils 100A in der Ventilöff­ nungsrichtung mit einer höheren Geschwindigkeit als das Ven­ tilteil 130 des elektromagnetischen Ventils 100 von Fig. 1 bewegt. Anders ausgedrückt, wird bei dem elektromagnetischen Ventil 100A der sich in der ringförmigen Ausnehmung 139 ent­ wickelnde Druckgradient bewußt dafür verwendet, die Kraft zum Antreiben des Ventilteiles 130 zu erhalten, wenn das Ventil zu öffnen ist.

Auch kann bei der Kraftstoffpumpe von Fig. 1 das elektromagnetische Ventil 100 durch ein elektromagnetisches Ventil 200 von Fig. 3 ersetzt werden. Ein Gehäuse 210 des elektromagnetischen Ventils 200 hat einen zylindrischen Teil 211 und eine obere Endwand 212, die das obere Ende des zylin­ drischen Teiles 211 verschließt. Ein mit einem Außengewinde versehener Teil 211a für eine Schraubverbindung mit der Auf­ nahmeausnehmung 15 ist an der äußeren Umfangsfläche des zylin­ drischen Teiles 211 an dessen unterem Endabschnitt gebildet. Ein ringförmiger Ständer 241, bei dem ein Solenoid 243 einge­ bettet ist, ist mit dem oberen Abschnitt des zylindrischen Teiles 211 und der oberen Wand 212 fest verbunden.

Bei dem elektromagnetischen Ventil 200 weist ein Führungsteil 220 einen Schaft 221 und einen Kopf 222 auf, der an dem oberen Ende des Schaftes 221 gebildet ist, wobei der Durchmesser des Kopfes 222 größer als der Durchmesser des Schaftes 221 ist. Ein ringförmiger Ventilsitz 223 ist an dem Kopf 222 gebildet. Der Schaft 221 hat einen Einfüh­ rungsgang 225, eine Querbohrung 226 und eine ringförmige Ausnehmung 224, wie oben bei den vorgenannten Ausführungsbei­ spielen beschrieben. Die äußere Umfangsfläche des Schaftes 221 ist abgestuft, um eine ringförmige Schulter 227 zu bilden, und der untere Abschnitt des Schaftes 221, der sich von der Schulter 227 aus nach unten erstreckt, hat einen kleineren Durchmesser als der Rest, d.h. sein oberer Ab­ schnitt. Ein ringförmiger Anschlag 228 ist an dem unteren Abschnitt, der einen kleineren Durchmesser aufweist, unmittel­ bar neben der Schulter 227 fest angebracht.

Bei dem elektromagnetischen Ventil 200 hat ein Ventilteil 230 einen rohrförmigen Teil 231. Der rohrförmige Teil 231 ist auf dem oberen Abschnitt des Schaftes 221, der sich von der Schulter 227 aus nach oben erstreckt, verschiebbar angeordnet. Die innere Umfangskante des oberen Endes des rohrförmigen Teiles 231 dient als ringförmiger Anschlag 237. Ein ring­ förmiger Anker 235 ist an dem oberen Ende des rohrförmigen Teiles 231 gebildet und erstreckt sich radial nach außen von dem oberen Ende des rohrförmigen Teiles 231. Ein ringförmiger Federhalter 238 ist an der inneren Umfangsfläche des zylin­ drischen Teiles 211 des Gehäuses 210 befestigt. Die innere Umfangskante des Federhalters 239 ist zwischen dem Federhalter 238 und dem Anker 235 angeordnet, und eine Schraubenfeder 242 ist um den rohrförmigen Teil 231 des Ventilteiles 230 her­ umgewickelt und wirkt zwischen den beiden Federhaltern 238 und 239.

Wie oben beschrieben, sind bei dem elektromagnetischen Ventil 200 das Solenoid 243 einer elektromagnetischen Antriebsein­ richtung 240 an dem oberen Teil des Gehäuses 210 und die Feder 242 an dem unteren Teil des Gehäuses 210 angeordnet. Da der Anker 235 nicht die Funktion eines Federhalters ausüben muß, ist der Aufbau des Ventilteiles 230 einfach.

Wenn das elektromagnetische Ventil 200 in die Kraftstoffpumpe von Fig. 1 eingebaut ist, steht eine Nieder­ druckkammer 215 des Gehäuses 210 direkt mit dem Leckgang 17 in Verbindung.

Die Arbeitsweise des elektromagnetischen Ventils 200 ist grundsätzlich die gleiche wie die des elektromagnetischen Ventils 100 von Fig. 1. Der Hochdruckkraftstoff in dem Ein­ führungsgang 225 wird sofort in die Niederdruckkammer 215 beim Abheben des Ventilteiles 230 von dem Ventilsitz 223 abgelas­ sen und der so abgelassene Kraftstoffdruck wird sofort auf die obere Oberfläche des Ankers 235 aufgebracht, so daß eine Kraft, die bewirkt, daß sich das Ventilteil 230 von dem Ven­ tilsitz 223 wegbewegt, auf das Ventilteil 230 aufgebracht wird, wodurch das Ventilteil 230 schnell in der Ventilöff­ nungsrichtung bewegt wird.

Bei dem elektromagnetischen Ventil 100 von Fig. 1 erstreckt sich der innere radiale Teil des Ankers 135 radial nach innen von dem oberen Ende des rohrförmigen Hilfsteiles 132 aus und der abgelassene Kraftstoff wirkt sofort auf die untere Ober­ fläche dieses inneren radialen Teiles. Es besteht deshalb die Möglichkeit, daß eine Kraft, die das Ventilteil 130 gegen den Ventilsitz 123 bewegen will, auf das Ventilteil 130 aufge­ bracht werden kann. Da der Anker 235 bei dem elektromagneti­ schen Ventil 200 von Fig. 3 einen solchen inneren radialen Teil, der sich radial nach innen von dem oberen Ende des rohrförmigen Teiles 231 aus erstreckt, dagegen nicht hat, wird keine Kraft, die das Ventilteil 230 gegen den Ventilsitz 223 bewegen will, auf das Ventilteil 230 aufgebracht, wenn der Kraftstoff abgelassen wird.

Bei dem elektromagnetischen Ventil 200 ist die Abwärtsbewegung des Ventilteiles 230 durch die Anlage des unteren Endes des Ventilteiles 230 an dem Anschlagteil 228 begrenzt.

Verschiedene Abwandlungen können gemacht werden. Beispielsweise kann das Ventilteil gegen den Ventilsitz durch die Schraubenfeder gedrängt werden, und das Ventilteil kann von dem Ventilsitz durch das Solenoid wegbewegt werden.

Ferner ist die Verwendung des elektromagnetischen Ventils nach der Erfindung nicht auf Kraftstoffpumpen beschränkt, sondern ist bei jeder anderen geeigneten Vorrichtung anwendbar, bei der ein Hochdruckfluid abgelassen oder überströmen gelassen werden muß.

Claims (5)

1. Elektromagnetisches Ventil, insbesondere für eine Kraftstoffpumpe, mit einem Gehäuse, das eine Niederdruckkammer hat, einem Einführungskanal zum Zuführen eines Hochdruckfluids in sie, einem ringförmigen Ventilsitz, einem beweglichen Ventilteil, das einen mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden und daher ihm gegenüberliegenden, ringförmigen Anschlag hat, einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung zum Bewegen des Ventilteils in Schließrichtung, und einer Feder zum Bewegen des Ventilteils in Öffnungsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (130; 230) ein im Gehäuse (110; 210) angeordnetes Führungsteil (120; 220) umgibt, das einen zylindrischen Teil (121; 221) und einen sich axial daran anschließenden im Durchmesser vergrößerten Kopf (122; 222) aufweist, der einen zum zylindrischen Teil (121; 221) hin sich verjüngenden Abschnitt besitzt, an dem der Ventilsitz (123; 223) ausgebildet ist, und daß das Ventilteil (130; 230) einen rohrförmigen Teil (131; 231) hat, der an dem zylindrischen Teil des Führungsteils (120; 220) axial geführt ist und an einem Ende den Anschlag (137; 237) hat und daß der Einführungskanal (125; 225) axial im zylindrischen Teil des Führungsteils (120; 220) verläuft und über eine Querbohrung (126; 226) mit einer Ringkammer verbunden ist, die durch eine neben dem Ventilsitz (123; 223) liegende ringförmige Ausnehmung (124; 224) im Führungsteil (120; 220) und durch den rohrförmigen Teil (131; 231) des Ventilteils (130; 230) begrenzt wird.

2. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (130) einen rohrförmigen Hilfsteil (132) hat, der einen größeren Durchmesser als der Kopf (122) hat und um den Kopf herum angeordnet ist, wobei der rohrförmige Hilfsteil eine Durchgangsbohrung (132a) hat, um die ringförmige Ausnehmung (124) mit der Niederdruckkammer (115) in Verbindung zu bringen, wenn das Ventilteil (130) in seiner Offenstellung ist, daß das Ventilteil (130) einen trichterförmigen Verbindungsteil (133) hat, der koaxial zu dem rohrförmigen Teil (131) und dem rohrförmigen Hilfsteil (132) ist und sie an ihren einen Enden miteinander verbindet, daß das Ventilteil (130) ferner einen ringförmigen Anker (135) hat, der sich radial nach innen und nach außen von dem anderen Ende des rohrförmigen Hilfsteiles (132) fern von dem Verbindungsteil (133) erstreckt, daß die Feder (142) der elektromagnetischen Antriebseinrichtung auf einen innenliegenden Teiil (135a) des Ankers (135) wirkt, der radial innerhalb des rohrförmigen Hilfsteiles (132) angeordnet ist, um das Ventilteil (130) in seine Offenstellung zu drängen.

3. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Ausnehmung (139) in der inneren Umfangsfläche des rohrförmigen Teils (131) des Ventilteils (130) gebildet und der ringförmigen Ausnehmung (124) in dem Führungsteil (120) gegenüberliegend angeordnet ist.

4. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (230) einen ringförmigen Anker (235) hat, der sich radial nach außen von dem einen Ende des rohrförmigen Teiles (231) aus erstreckt.

5. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster ringförmiger Federhalter (238) an dem rohrförmigen Teil (231) des Ventilteils (230) befestigt ist, ein zweiter ringförmiger Federhalter (239) an dem Gehäuse (211) befestigt und zwischen dem ersten Federhalter (238) und dem Anker (235) angeordnet ist und die Feder (242) der elektromagnetischen Antriebseinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Federhalter (238; 239) wirkt.