DE69714388T2 - Elektromagnetischer Betätiger - Google Patents
Elektromagnetischer BetätigerInfo
- Publication number
- DE69714388T2 DE69714388T2 DE69714388T DE69714388T DE69714388T2 DE 69714388 T2 DE69714388 T2 DE 69714388T2 DE 69714388 T DE69714388 T DE 69714388T DE 69714388 T DE69714388 T DE 69714388T DE 69714388 T2 DE69714388 T2 DE 69714388T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electromagnetic actuator
- actuator assembly
- stator core
- pole
- bore
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 30
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 18
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 18
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 17
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/081—Magnetic constructions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
- F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
- F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
- F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
- F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
- F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
- F02M59/366—Valves being actuated electrically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
- F02M63/0019—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of electromagnets or fixed armatures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Lock And Its Accessories (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Betätiger, der für den Gebrauch bei der Steuerung des Betriebs eines Ventils als ein Teil einer Ausrüstung für die Brennstoffeinspritzung geeignet ist. Ein Ventil, das solch einen elektromagnetischen Betätiger enthält, kann eingesetzt werden bei der Steuerung des Betriebs einer Einspritzvorrichtung, die für den Einsatz bei der Brennstoffzufuhr zu einem Zylinder einer damit verbundenen internen Verbrennungsmaschine bestimmt ist.
- Eine bekannte elektronische Einheit einer Einspritzvorrichtung enthält einen Düsenkörper, der eine Bohrung begrenzt, innerhalb welcher eine Ventilnadel hin und her geschoben werden kann. Die Ventilnadel ist mit Hilfe einer Feder in Eingriff mit einem Sitz vorgespannt. Die Ventilnadel begrenzt eine oder mehrere Druckoberflächen, die so orientiert sind, dass die Einwirkung auf dieselben von Brennstoff unter hohem Druck durch eine geeignete Versorgungszuleitung sich auf solch eine Weise auswirkt, dass die Ventilnadel entgegen der Wirkung der Feder von dem Sitz weg angehoben wird. Hochdruckbrennstoff wird auch einer Kammer zugeführt, die zum Teil durch eine Oberfläche der Nadel oder durch ein von der Nadel getragenes Element begrenzt ist, wobei die Einwirkung von Brennstoff unter hohem Druck in der Kammer die Feder unterstützt. Ein elektromagnetisch betätigtes Ventil kommuniziert mit der Kammer und ist so angeordnet, dass es die Brennstoffzufuhr bei hohem Druck in dieselbe steuert. Die Kammer kommuniziert mit einem unter geringem Druck stehenden Kanal über einen eingeengten Durchlass, wodurch der Druck innerhalb der Kammer auf ein relativ niedriges Niveau fällt, wenn das elektromagnetisch betätigte Ventil den Brennstoff daran hindert, der Kammer zugeführt zu werden.
- Im Einsatz, wenn das elektromagnetisch betätigte Ventil geöffnet ist, dann ist der Druck innerhalb der Kammer im Wesentlichen gleich mit dem Druck, der auf die Druckoberfläche(n) angewendet wird. Der Unterschied bei den wirksamen Flächen der Druckoberfläche(n) und der Oberfläche, die innerhalb der Kammer angeordnet ist, ist derart, dass die auf die Nadel angewandte Nettokraft, welche zurückzuführen ist sowohl auf die Einwirkung von Brennstoff unter hohem Druck als auch auf die Wirkung der Feder, die Nadel in Eingriff mit ihrem Sitz hält. Wenn die Einspritzung beginnen soll, dann ist das elektromagnetisch betätigte Ventil geschlossen, was dazu führt, dass der Druck innerhalb der Kammer in einem Ausmaß abfällt, das ausreichend ist, um es der Ventilnadel zu erlauben von ihrem Sitz hochgehoben zu werden. Um die Einspritzung zu beenden, wird das elektromagnetisch betätigte Ventil geöffnet, wodurch der Druck innerhalb der Kammer dazu gebracht wird zu steigen, wobei der angestiegene Druck ausreichend ist, um die Ventilnadel in den Eingriff mit ihrem Sitz zurückzuführen.
- Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst der elektromagnetische Betätiger einen Kern 10, dessen Gestalt im Wesentlichen zylindrisch ist und der über einen äußeren, ringförmigen Pol 10a und einen zentralen Pol 10b verfügt. Eine Windung bzw. Wicklung 16 ist um den zentralen Pol 10b herum gewunden. Der Kern 10 ist innerhalb einer Bohrung untergebracht, die sich in dem Statorgehäuse 12 befindet, welches noch eine Bohrung 14 umfasst, die einen Teil der Versorgungszuleitung bildet, durch welche Brennstoff zu der Nadel geführt wird. Das Vorhandensein der Versorgungszuleitung führt dazu, dass die Dimensionen des elektromagnetischen Betätigers beschränkt sind. Wenn die Dimensionen des Betätigers ansteigen, kann die Einwirkung des Brennstoffs unter hohem Druck in der Versorgungszuleitung zu einem Bruch des Statorgehäuses führen.
- EP 0647780 offenbart eine Einspritzdüse für Brennstoff, die ein Ventilelement aufweist, das über einen Betätiger beweglich ist. Der Betätiger besitzt ein Kernelement, bestehend aus zwei "E" Kernen mit gekrümmten Polteilen, die um eine Armatur herum montiert sind. Die Anordnung der Armatur und der Polteile ist innerhalb einer im Wesentlichen rechtwinkligen Bohrung in dem Körper eines Düsenhalters befestigt.
- Die Ziele der Erfindung bestehen darin, einen elektromagnetischen Betätiger mit einer vergrößerten Polfläche zu liefern, wobei der Betätiger im Einsatz in einem Statorgehäuse untergebracht ist, dessen Dimensionen nicht wesentlich angestiegen sind. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einspritzevorrichtung, die solch einen elektromagnetischen Betätiger enthält. Es ist auch ein Ziel der Erfindung, einen elektromagnetischen Betätiger zu liefern für eine Einspritzevorrichtung, die vergrößerte Polflächen aufweist, aber ohne den Teil des Statorgehäuses, der die Versorgungszuleitung definiert, übermäßig zu schwächen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Anordnung eines elektromagnetischen Betätigers geliefert, wobei derselbe ein Statorgehäuse umfasst, welches mit einem Schlitz darin ausgestattet ist, einen Statorkern, welcher sich innerhalb des Schlitzes befindet und eine Wicklung trägt, und eine Armatur, die im Gebrauch beweglich ist unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes, das von dem Statorkern und der Wicklung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schlitz sich quer über den gesamten Durchmesser des Statorgehäuses erstreckt.
- Indem der Kern in einem Schlitz angeordnet ist, der sich quer über den Durchmesser des Statorgehäuses erstreckt, und indem ein auf zweckmäßige Weise gestalteter Kern verwendet wird, kann eine größere Wicklung verwendet werden als dies dort der Fall ist, wo der Kern innerhalb einer Bohrung angeordnet ist, die in dem Statorgehäuse vorgesehen ist, ohne dass die Dimensionen des Statorgehäuses vergrößert würden oder dass das Statorgehäuse um die Versorgungszuleitung herum übermäßig geschwächt würde. Weiterhin kann die Fläche der Polseiten erhöht werden.
- Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Einspritzvorrichtung, die eine Steuerungskammer mit einschließt, sowie auch ein Ventil, das so angeordnet ist, dass es den Brennstoffdruck innerhalb der Steuerungskammer steuern kann, wobei das Ventil von einer Anordnung eines elektromagnetischen Betätigers von dem hier definierten Typ betätigt wird.
- Man wird anerkennen, dass die Anordnung des elektromagnetischen Betätigers gemäß der Erfindung geeignet ist für den Einsatz bei hydraulischen Schaltventilen, zum Beispiel für den Einsatz in Anordnungen einer Einheit aus Pumpe/Einspritzvorrichtung und in Anordnungen von Pumpeinheiten, dass aber die Beschreibung hier nicht dazu dienen sollte, die Erfindung auf Anordnungen elektromagnetischer Betätiger auf den Einsatz bei solchen Anordnungen zu begrenzen.
- Die Erfindung wird bis in weiterreichende Einzelheiten beschrieben, unter Zuhilfenahme eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen folgende Figuren vorkommen:
- Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teiles einer herkömmlichern Anordnung eines elektromagnetischen Betätigers;
- Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Einspritzvorrichtung, die eine Anordnung eines elektromagnetischen Betätigers gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
- Fig. 3 ist eine Ansicht, ähnlich wie diejenige aus Fig. 1, der Betätigeranordnung, die bei der Einspritzvorrichtung nach Fig. 2 eingesetzt wird;
- Fig. 4 bis Fig. 7 sind Ansichten, ähnlich wie diejenige aus Fig. 3, von alternativen Anordnungen; und
- Fig. 8 und Fig. 9 sind Schnittansichten entlang den Schnittlinien 8-8 bzw. 9-9 der Fig. 3.
- Die in Fig. 2 dargestellte Einspritzvorrichtung ist eine Einheit aus Pumpe/Einspritzvorrichtung und weist eine Düse 20 auf, die mit einer Blindbohrung versehen ist, innerhalb welcher eine Ventilnadel 22 hin und her gleiten kann. Die Ventilnadel steht im Eingriff mit einem Sitz, der räumlich in der Nachbarschaft des blinden Endes der Bohrung angeordnet ist. Die Düse 20 ist mit einer Vielzahl von Auslassöffnungen versehen, die mit der Blindbohrung stromabwärts in Bezug auf den Sitz kommunizieren.
- Die Düse 20 stößt an ein erstes Abstandsstück 24 an, das seinerseits an ein zweites Abstandsstück 26 anstößt. Das erste Abstandsstück 24 ist mit einer durchgehenden Bohrung versehen, welche koaxial zu der Bohrung der Düse 20 ist und welche ein Gebiet mit einem vergrößerten Durchmesser aufweist, welcher eine Federkammer 28 begrenzt. Eine schraubenförmige Feder ist innerhalb der Federkammer 28 angeordnet und steht im Eingriff zwischen dem zweiten Abstandsstück 26 und einem Widerlager der Feder 30, das von der Ventilnadel 22 getragen wird, wobei die Feder die Ventilnadel gegenüber der Sitzfläche vorspannt.
- Das zweite Abstandsstück 26 stößt an ein Ventilgehäuse 31 an, das seinerseits an ein Statorgehäuse 32 anstößt. Das Statorgehäuse 32 stößt an ein Pumpengehäuse 34 an. Eine Abdeckmutter befestigt die Düse 20, das erste und das zweite Abstandstück 24, 26 und das Ventil und die Statorgehäuse 31, 32 an dem Pumpengehäuse 34. Das Pumpengehäuse 34 umfasst eine Bohrung 38, innerhalb welcher ein Tauchkolben 40 sich unter der Einwirkung einer Nockenanordnung entgegen der Wirkung der Feder 42 hin und her bewegen kann. Die Bohrung 38 kommuniziert über eine Verbindung 44 mit einer Bohrung 46, die in dem Statorgehäuse 32 angeordnet ist und mit den Bohrungen kommuniziert, die in dem Ventilgehäuse 31, in dem ersten und zweiten Abstandsstück 24, 26 und in der Düse 20 vorgesehen sind, um Brennstoff zu der Bohrung in der Düse 20 in Richtung auf den Sitz derselben zu führen. Die Ventilnadel 22 enthält eine gewinkelte Druckoberfläche 22a, die so orientiert ist, dass die Einwirkung von Brennstoff unter hohem Druck auf die Bohrung zu einer Kraft führt, welche auf die gegen den Einfluss der Feder wirkende Ventilnadel 22 aufgebracht wird.
- Die Bohrung 38 kommuniziert durch einen Durchgang 48 mit einem elektromagnetisch betätigten Überstromventil 50, das die Kommunikation zwischen dem Durchgang 48 und einem Durchgang steuert, der mit einem unter geringem Druck stehenden Reservoir 52 kommuniziert.
- Das Ventilgehäuse 31 ist versehen mit einer durchgehenden Bohrung, mit einem Steuerventilglied 56, das innerhalb der durchgehenden Bohrung hin und her geschoben werden kann und das mit einem Sitz in Eingriff gebracht werden kann, um die Verbindung zwischen einer Bohrung 58, die mit der Bohrung 46 kommuniziert, und mit einem Durchlass 59 zu steuern, der mit einer Steuerungskammer 60 kommuniziert, die durch eine Blindbohrung begrenzt ist, mit welcher das zweite Abstandsstück 26 ausgestattet ist, in dem eine Verlängerung 30a des Widerlagers der Feder 30 in einer kolbenartigen Art und Weise verschoben werden kann. Das Steuerventilglied 56 steuert weiterhin die Kommunikation zwischen der Kammer 60 und einem Durchlass 61, der mit einem unter geringem Druck stehenden Kanal oder Reservoir kommuniziert. Wenn der Druck innerhalb der Steuerungskammer 60 hoch ist, dann wird natürlich eine relativ große Kraft auf die Verlängerung 30a aufgebracht und damit auch auf die Ventilnadel, und zwar in eine Richtung welche die Feder unterstützt, und die Größe der Kraft wird vermindert, wenn die Steuerungskammer 60 sich auf einem niedrigeren Druck befindet.
- Um die Bewegung des Steuerventilgliedes 56 zu steuern, wird ein elektromagnetischer Betätiger in der Einspritzvorrichtung vorgesehen, der Betätiger enthält dabei einen Stator 62, der innerhalb des Statorgehäuses 32 starr befestigt ist, und eine Armatur 64, die während des Gebrauchs unter dem Einfluss eines von dem Stator 62 erzeugten magnetischen Feldes beweglich ist. Die Armatur 64 ist starr an dem Steuerventilglied 56 befestigt.
- Wie in Fig. 3 gezeigt, befindet sich der Stator 62 im Innern eines Schlitzes 68, der sich quer über den vollen Durchmesser des Statorgehäuses 32 erstreckt. Der Stator 62 enthält ein Kernelement 70, das einen äußeren, ringförmigen Pol 70a und einen inneren Pol 70b mit einem kreisförmigen Querschnitt einschließt. Der Durchmesser des äußeren Pols 70a ist größer als die Breite des Schlitzes 68, und um es dem Kernelement 70 demnach zu ermöglichen in den Schlitz 68 hineinzupassen, ist das Kernelement 70 SO geformt, dass es Abflachungen 70c aufweist. Eine Wicklung 72 ist um den inneren Pol 70b herum gewunden, und um den Durchmesser der Wicklung 72 zu maximieren, ist der äußere Durchmesser der Wicklung 72 ganz knapp kleiner als die Breite des Schlitzes 68. Der innere Pol 70b hat einen größeren Durchmesser als in dem in Fig. 1 dargestellten Fall. Um zu gewährleisten, dass die angestiegene Polfläche voll ausgenutzt wird, besitzt auch der äußere Pol 70a eine vergrößerte Fläche. Die Zunahme der Polfläche ist, verglichen mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, insofern vorteilhaft als eine größere Kraft auf die Armatur 64 angewandt werden kann, ohne eine Erhöhung des Durchmessers der Einspritzvorrichtung.
- Das Kernelement 70 kann unter Verwendung einer Anzahl von Techniken gebaut werden, z. B. durch Sintern.
- Obwohl die Fig. 3 den inneren Pol 70b als massiv darstellt, wird man anerkennen, dass bei der in Fig. 2 dargestellten Einspritzvorrichtung der zentrale Pol 70b hohl ist, um es dem Steuerventilglied 56 zu ermöglichen, sich durch denselben hindurch zu erstrecken.
- In der in Fig. 2 dargestellten Position nimmt der pumpende Plungerkolben 40 seine zurückgezogene Stellung vollkommen ein, und die Bohrung 38 wird mit Brennstoff unter einem relativ geringen Druck gefüllt. Das Überstromventil 50 ist geöffnet, um eine Kommunikation zwischen dem Durchgang 48 und dem unter geringem Druck stehenden Kanal 52 zu ermöglichen, und das Steuerventilglied 56 besetzt eine Stellung, in der die Steuerungskammer 60 mit der Bohrung 38 kommuniziert. Die nach innen gerichtete Bewegung des pumpenden Plungerkolbens 40 führt dazu, dass der Brennstoff von der Bohrung 38 durch das Überstromventil 50 zu dem unter geringem Druck stehenden Reservoir hin verschoben wird. Da die Steuerungskammer 60 mit der Bohrung 38 kommuniziert, ist der Druck innerhalb der Steuerungskammer 60 im Wesentlichen gleich mit demjenigen innerhalb der Bohrung der Düse 20, und unter diesen Umständen führen die angewandten Kräfte auf die Ventilnadel 22 auf Grund der Feder und auf Grund des Brennstoffdruckes innerhalb der Bohrung und der Steuerungskammer 60 dazu, dass die Nadel in Eingriff mit ihrem Sitz tritt.
- Eine vorbestimmte Zeit bevor die Einspritzung beginnt, wird das Überstromventil 50 betätigt, um die Kommunikation zwischen dem Durchgang 48 und dem unter geringem Druck stehenden Kanal 52 zu unterbrechen. Da der Brennstoff nicht länger durch das Überstromventil 50 hindurch fließen kann, setzt die fortgesetzte nach innen gerichtete Bewegung des pumpenden Plungerkolbens 40 den Brennstoff innerhalb der Kammer 38 unter Druck. Der Druck innerhalb der Steuerungskammer 60 bleibt im Wesentlichen gleich mit demjenigen innerhalb der Bohrung der Düse 20, dies auf Grund der Kommunikation zwischen denselben, und demnach bleibt die Nadel 22 im Eingriff mit ihrem Sitz.
- Um die Einspritzung zu beginnen, wird der Wicklung 72 Energie zugeführt, wodurch das Steuerventilglied 56 in eine Stellung bewegt wird, in welcher die Kommunikation zwischen der Steuerungskammer 60 und der Bohrung 38 unterbrochen ist, und stattdessen kommuniziert die Steuerungskammer 60 mit dem unter geringem Druck stehenden Kanal, wodurch der Druck innerhalb der Steuerungskammer 60 abfällt. Der verminderte Druck innerhalb der Steuerungskammer führt zu einer ausreichend verringerten Kraft, die auf die Nadel 22 aufgebracht wird, um es der Nadel 22 zu erlauben, gegen die Wirkung der Feder von ihrem Sitz weg nach oben hochgehoben zu werden.
- Um die Einspritzung zu beenden, wird von der Wicklung 72 die Energie abgeführt, um es dem Steuerventilglied 56 zu erlauben, sich in seine ursprüngliche Stellung zu bewegen. Solch eine Bewegung unterbricht die Kommunikation zwischen der Steuerungskammer 60 und dem unter geringem Druck stehenden Kanal, stattdessen kommuniziert die Steuerungskammer 60 mit der Bohrung 38. Der Druck innerhalb der Steuerungskammer 60 steigt daher auf eine ausreichende Höhe an, damit die Nadel 22 in den Eingriff mit ihrem Sitz zurückzubringen.
- Wo die Einheit aus Pumpe/Einspritzvorrichtung in solch einer Weise betrieben wird, dass eine Piloteinspritzung erreicht wird, gefolgt von einer Haupteinspritzung, wird die Haupteinspritzung eingeleitet und beendet, indem der Wicklung 72 wieder Energie zugeführt wird und nachfolgend von der Wicklung 72 die Energie abgeführt wird.
- Nach oder fast gleichzeitig mit der Beendigung der Einspritzung wird bei dem Überstromventil 50 die Energie abgeführt, was dazu führt, dass Brennstoff an dem Überstromventil 50 vorbei hin zu dem unter geringem Druck stehenden Reservoir fließt und dass folglich der Druck innerhalb der Bohrung 38 fällt. Die fortgesetzte nach innen gerichtete Bewegung des pumpenden Plungerkolbens 40 verschiebt weiterhin Brennstoff von der Bohrung 38 zu dem unter geringem Druck stehenden Reservoir.
- Nachdem die nach innen gerichtete Bewegung des Plungerkolbens abgeschlossen worden ist, kehrt der Plungerkolben unter der Wirkung der Feder 42 in die gezeigte Stellung zurück, derart, dass eine nach außen gerichtete Bewegung des Plungerkolbens 40 Brennstoff aus dem Reservoir heraus über das Überstromventil 50 in die Bohrung 38 hinein zieht. Die Einheit aus Pumpe/Einspritzvorrichtung ist dann für den Beginn des nächsten Einspritzzyklusses bereit.
- Fig. 4 stellt eine alternative Statorkonstruktion dar, bei welcher der innere Pol 70b im Wesentlichen von einem quadratischen Querschnitt ist und bei welcher der äußere Pol 70a ein Paar Elemente von teilweise halbmondförmiger Gestalt enthält. Wie in der Fig. 3 dargestellt, ist die Größe der Breite der Wicklung 72 ganz knapp kleiner als die Breite des Schlitzes 68 und der äußere Pol 70a ist mit Abflachungen 70c versehen, um das Kernelement 70 dazu zu befähigen, in den Schlitz 68 hineinzupassen. Die Verwendung der Statoranordnung nach Fig. 4 erhöht weiter die Polflächen ohne eine Erhöhung des Durchmessers der Einspritzvorrichtung. Natürlich könnte der im Wesentlichen quadratische innere Pol durch einen Pol ersetzt werden, der im Wesentlichen einen rechteckigen Zuschnitt aufweist.
- Fig. 5 stellt eine Anordnung dar, bei der, um die Fläche der Polseiten weitgehender zu vergrößern, eher als dass eine Nut mit einem gleichförmigen Querschnitt vorgesehen wird, vielmehr der Schlitz so gestaltet wird, dass er sich rund um den Teil des Statorgehäuses 32 herum erstrecken kann, in dem die Bohrung 46 vorgesehen ist, während eine ausreichend hohe Wanddicke aufrechterhalten bleibt, um dem Druck des Brennstoffes innerhalb der Bohrung 46 während des Gebrauchs zu widerstehen. Die angestiegene verfügbare Fläche erlaubt es dem Stator, eine Anzahl von Formen anzunehmen, wobei der Stator nach der Anordnung gemäß Fig. 5 ein erstes Polelement 70b von einer im Allgemeinen trapezoidalen Form umfasst, um welches herum eine Wicklung 72 gewunden ist, und ein zweites Polelement 70a umfasst, das so angeordnet ist, dass es sich entlang den drei angrenzenden Seiten der Wicklung 72 erstreckt.
- Die in Fig. 6 dargestellte Anordnung sieht eine noch größere Polfläche vor, indem eine Öffnung in der Wand des Statorgehäuses 32 gegenüber der Bohrung 46 vorgesehen ist. In dieser Ausführung besitzt der erste Pol 70b eine im Allgemeinen rechteckige Form, der zweite Pol 70a erstreckt sich herum um einen Teil der Wand, welche die Bohrung 46 definiert, und er erstreckt sich in die Öffnung, die in der Wand des Statorgehäuses 32 gegenüber der Bohrung 46 vorgesehen ist.
- Obwohl die unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 beschriebenen Anordnungen eine vergrößerte Polfläche aufweisen und folglich die Aufbringung einer größeren Kraft auf die Armatur ermöglichen, ohne dass die Größen der Einspritzvorrichtung heraufgesetzt werden, sind die Anordnungen in dem Sinne unausgeglichen, dass das Zentrum der Kraft auf einen jeden Stator wahrscheinlich exzentrisch sein wird gegenüber dem äußeren Durchmesser des Statorgehäuses. Dies ist mit Gewissheit wahr bei den Anordnungen nach den Fig. 3 und 4, und es ist wahrscheinlich der Fall bei den Anordnungen der Fig. 5 und 6, abhängig von der exakten Konstruktion.
- Während dies bei einigen Anwendungen akzeptabel sein mag, zieht man es gewöhnlich vor, dass das Zentrum der Kraft koaxial mit der Mittellinie des Ventils oder eines gleichwertigen Elementes ist, das betätigt werden soll. Dies kann erreicht werden durch Anpassung der Stellung des Ventils. Alternativ, kann dort wo man es vorzieht das Ventil auf der Hauptachse des Gerätes anzuordnen, zum Beispiel bei der Einspritzvorrichtung, die Gestalt und die Anordnung der Polflächen und/oder der Annatur so angepasst werden, dass das Zentrum der Kraft im Wesentlichen auf der Achse liegt. Als ein Ergebnis kann die Kraft, die von dem Betätiger angewendet werden kann, vermindert werden.
- Fig. 7 stellt eine Anordnung dar, gemäß welcher die Gestalt der Polflächen angepasst worden ist, damit die Summe der Flächenmomente der Polflächen im Wesentlichen Null ist. Dieser Ansatz geht davon aus, dass die Kraft gleichförmig über den Polflächen erzeugt wird; natürlich, wenn die erzeugte Kraft über den Polflächen nicht gleichförmig ist, dann ist teilweise eine weitere Verfeinerung der Polflächen erforderlich, zum Beispiel unter Verwendung empirischer oder mehr ausgefeilter analytischer Hilfsmittel.
- Die Fig. 8 und 9 illustrieren, dass die inneren und äußeren Pole gemäß der Anordnung nach Fig. 3 einen Teil eines einzelnen Kernelementes bilden, wobei die inneren und die äußeren Pole die einen integral mit den anderen durch ein oberes Teil 70d verbunden sind. Man wird es wissen anzuerkennen, dass das Gleiche auch für andere Ausführungsformen wahr ist.
- Man wird anerkennen, dass die Erfindung auf andere Einspritzvorrichtungen anwendbar ist, und nicht nur auf den hier unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschriebenen Typ, und man wird auch anerkennen, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Beispiele der Anordnungen des Stators beschränkt sein sollte. Weiterhin, dass der elektromagnetische Betätiger auch geeignet ist für eine Verwendung bei der Steuerung von elektromagnetisch betätigten hydraulischen Steuerschaltventilen für den Einsatz bei anderen Anwendungen von Ausrüstungen für die Brennstoffeinspritzung als bei den für Brennstoff bestimmten Einspritzvorrichtungen.
Claims (10)
1. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds, die enthält; ein Statorgehäuse (32), das eine
darin vorgesehene Nut (68) aufweist, einen Statorkern (70), der innerhalb der Nut (68) angeordnet ist und
eine Wicklung (72) trägt, und eine Armatur (64), die im Gebrauch beweglich ist unter dem Einfluss eines
magnetischen Feldes, das von dem Statorkern (70) und der Wicklung (72) erzeugt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass die besagte Nut (68) sich quer über den gesamten Durchmesser des Statorgehäuses
(32) erstreckt.
2. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss Anspruch 1, in welcher der Statorkern
(70) so gestaltet ist, dass mindestens ein Seitenbereich der Wicklung (72) den Seiten der Nut (68) ausgesetzt
ist.
3. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss Anspruch 2, in welcher die Wicklung
(72) von einer Breite ist, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die Breite der Nut (68).
4. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss irgendeinem der vorangehenden
Ansprüche, in welcher der Statorkern (70) einen im Allgemeinen zylindrischen inneren Pol (70b) und einen
im Allgemeinen zylindrischen äußeren Pol (70a) umfasst, wobei der äußere Pol (70a) einen Durchmesser
aufweist, der größer ist als die Breite der Nut (68), und wobei der äußere Pol (70a) versehen ist mit
Abflachungen (70c), die den Statorkern (70) befähigen, innerhalb der Nut (68) aufgenommen zu werden.
5. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, in
welcher der Statorkern (70) einen inneren Polteil (70b) von einer im Allgemeinen rechteckigen Gestalt und
ein Paar äußerer Polteile (70a) von einer im Allgemeinen halbmondförmigen Gestalt umfasst.
6. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, in
welcher der Statorkern (70) einen inneren Pol (70b) von einer trapezoidalen Form umfasst und einen
äußeren Polteil (70a), der sich entlang den drei angrenzenden Seiten der Wicklung (72) erstreckt.
7. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss irgendeinem der vorangehenden
Ansprüche, in welcher der Statorkern (70) innere und äußerer Polteile (70a, 70b) umfasst, die so gestaltet
sind, dass die Summe der Momente der Fläche der Polseiten im Wesentlichen Null ist.
8. Statorkern, der angepasst ist für die Verwendung in einer Anordnung eines elektromagnetischen
Stellglieds von dem Typ gemäss irgendeinem der vorangehenden Ansprüche.
9. Einspritzvorrichtung für Brennstoff, die eine Steuerungskammer (60) und ein Ventil (56) umfasst,
die so angeordnet sind, dass sie den Brennstoffdruck innerhalb der Steuerungskammer (60) steuern, wobei
das Ventil (56) unter der Steuerung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss irgendeinem der
Ansprüche 1 bis 7 betätigt werden kann.
10. Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds gemäss Anspruch 1 für eine
Einspritzvorrichtung für Brennstoff, wobei das Statorgehäuse (32) mit einer Bohrung (46) versehen ist, die
einen Teil einer Versorgungszuleitung für den Brennstoff der Einspritzvorrichtung bildet, wobei die Nut
(68) so gestaltet und angeordnet ist, dass sie gewährleistet, dass der Teil des Statorgehäuses (32), innerhalb
dessen sich die Bohrung (46) befindet, von einer ausreichenden Dicke ist, um der Verwendung von
Brennstoff unter hohem Druck in der Versorgungszuleitung standzuhalten.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9625000.6A GB9625000D0 (en) | 1996-11-30 | 1996-11-30 | Electromagnetic actuator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69714388D1 DE69714388D1 (de) | 2002-09-05 |
DE69714388T2 true DE69714388T2 (de) | 2003-03-06 |
Family
ID=10803784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69714388T Expired - Lifetime DE69714388T2 (de) | 1996-11-30 | 1997-11-21 | Elektromagnetischer Betätiger |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5939963A (de) |
EP (1) | EP0845791B1 (de) |
JP (1) | JPH10176766A (de) |
KR (1) | KR19980042880A (de) |
DE (1) | DE69714388T2 (de) |
GB (1) | GB9625000D0 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9140224B2 (en) | 2005-06-17 | 2015-09-22 | Caterpillar Inc. | Electromagnetic actuator and method for controlling fluid flow |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9810327D0 (en) * | 1998-05-15 | 1998-07-15 | Lucas Ind Plc | Fuel system and pump suitable for use therein |
US6155503A (en) * | 1998-05-26 | 2000-12-05 | Cummins Engine Company, Inc. | Solenoid actuator assembly |
GB9820033D0 (en) * | 1998-09-16 | 1998-11-04 | Lucas Ind Plc | Fuel injector |
US6196199B1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-03-06 | Detroit Diesel Corporation | Fuel injector assembly having an improved solenoid operated check valve |
GB0001766D0 (en) * | 2000-01-27 | 2000-03-15 | Delphi Tech Inc | Fuel injector |
GB0119218D0 (en) * | 2001-08-07 | 2001-09-26 | Delphi Tech Inc | Fuel injector |
JP2006170206A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Delphi Technologies Inc | 燃料噴射装置に用いられるアクチュエータ装置 |
US7255091B2 (en) * | 2005-05-31 | 2007-08-14 | Caterpillar, Inc. | Fuel injector control system and method |
US7111613B1 (en) | 2005-05-31 | 2006-09-26 | Caterpillar Inc. | Fuel injector control system and method |
JP4535037B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2010-09-01 | 株式会社デンソー | インジェクタおよび燃料噴射装置 |
US7520266B2 (en) * | 2006-05-31 | 2009-04-21 | Caterpillar Inc. | Fuel injector control system and method |
US7800470B2 (en) | 2007-02-12 | 2010-09-21 | Engineering Matters, Inc. | Method and system for a linear actuator with stationary vertical magnets and coils |
US8387945B2 (en) * | 2009-02-10 | 2013-03-05 | Engineering Matters, Inc. | Method and system for a magnetic actuator |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4924126A (en) * | 1988-06-03 | 1990-05-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solenoid for coaxial type starter device |
GB9320798D0 (en) * | 1993-10-08 | 1993-12-01 | Lucas Ind Plc | Fuel injection nozzle |
IT1261156B (it) * | 1993-12-30 | 1996-05-09 | Elasis Sistema Ricerca Fiat | Elettromagnete di comando di una valvola di dosaggio per un iniettore di combustibile |
JPH09512622A (ja) * | 1994-04-28 | 1997-12-16 | オーラ システムズ,インコーポレーテッド | 千鳥配列電磁作動バルブの設計 |
US5608369A (en) * | 1995-07-25 | 1997-03-04 | Outboard Marine Corporation | Magnetic gap construction |
-
1996
- 1996-11-30 GB GBGB9625000.6A patent/GB9625000D0/en active Pending
-
1997
- 1997-11-21 DE DE69714388T patent/DE69714388T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-21 EP EP97309387A patent/EP0845791B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-24 US US08/977,490 patent/US5939963A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-28 KR KR1019970063782A patent/KR19980042880A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-12-01 JP JP9330314A patent/JPH10176766A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9140224B2 (en) | 2005-06-17 | 2015-09-22 | Caterpillar Inc. | Electromagnetic actuator and method for controlling fluid flow |
DE112006001605B4 (de) | 2005-06-17 | 2023-12-14 | Caterpillar Inc. | Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10176766A (ja) | 1998-06-30 |
US5939963A (en) | 1999-08-17 |
EP0845791A2 (de) | 1998-06-03 |
KR19980042880A (ko) | 1998-08-17 |
DE69714388D1 (de) | 2002-09-05 |
EP0845791B1 (de) | 2002-07-31 |
EP0845791A3 (de) | 1999-02-10 |
GB9625000D0 (en) | 1997-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69714388T2 (de) | Elektromagnetischer Betätiger | |
DE2954686C2 (de) | ||
DE19726604B4 (de) | Hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung und Verfahren zur Brennstoffeinspritzung | |
DE3541938C2 (de) | Magnet-Überströmventil | |
DE69913276T2 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
DE112006001605B4 (de) | Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses | |
DE19923550C2 (de) | Elektromagnet-Aktuatoraufbau, Aktuatoreinheit und Kraftstoff-Injektor | |
DE102008055015B4 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
DE102018130740A1 (de) | Ventilbaugruppe, einen elektrischen Aktor mit stufigem Anker aufweisend | |
AT500185B1 (de) | Mechanismus an einem elektromagnetischen ventil | |
DE3638369A1 (de) | Steuerventil | |
DE69829821T2 (de) | Kraftstoffeinspritzventil , mit einer Mehrstufenstrom-Magnetspule | |
DE19839572A1 (de) | Treibstoffeinspritzvorrichtung | |
DE3406198A1 (de) | Elektromagnet-ventil fuer fluidregelung | |
DE112008003553T5 (de) | Motor und Steuerventilanordnung mit reduzierter Variabilität der Betriebsüberzeit | |
DE60116564T2 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
DE60207025T2 (de) | Elektromagnet mit zwei Ankern | |
DE4339948A1 (de) | Kraftstoffeinspritzpumpe | |
DE69829724T2 (de) | Solenoid eines Brennstoffeinspritzventils mit gelochtem Anker | |
DE19849014A1 (de) | Treibstoffeinspritzvorrichtung | |
DE19839580A1 (de) | Elektromagnet für eine Treibstoffeinspritzvorrichtung | |
DE3003142A1 (de) | Kraftstoffzufuhrsystem fuer dieselmotoren | |
WO1991006109A1 (de) | Elektromagnet | |
DE10312985A1 (de) | Ventilhub-Distanzstück und ein dasselbe benutzendes Ventil | |
DE8607137U1 (de) | Brennstoff-Dosierventil für eine Fördervorrichtung einer Verbrennungsmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CATERPILLAR INC., PEORIA, ILL., US Owner name: DELPHI TECHNOLOGIES HOLDING S.A.R.L., BASCHARA, LU |