DE743620C - Elektromagnetisch gesteuertes Einspritzventil fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

(RGBl. Π S. 150)

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Hur, Ind. Eiv

2 9 MRT. 1944

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 743 KLASSE 46 c² GRUPPE

A 90232 Ia]'46 c- AUSGEGEBEN AM 30. DEZEMBER 1943

ist als Erfinder genannt worden

Zusatz zum Patent 712 Patentiert im Deutschen Reich vom 16. September 193g an

Das Hauptpatent hat angefangen am 16. Aprü 1937 Patenterteilung bekanntgemacht am 4. November 1943

Das Patent 712 425 hat ein elektromagnetisch gesteuertes Einspritzventil für Brennkraftmaschinen zum Gegenstand, bei dem eine elektrische Spule durch Anziehung eines magnetisierbaren verschiebbaren Kernes auf den Ventilkörper wirkt und dieser mittels einer dünnen Spindel den Ventilkörper tragende Kern bei seiner Bewegung ständig in Berührung mit dem die magnetischen Kraftlinien führenden Gehäuse der Spule bleibt und mit diesem einen sich lediglich über seine Maße schließenden Weg für den magnetischen ,Kraftfluß bildet sowie mit seine freie Verschiebung gegenüber dem flüssigen Brennstoff ermöglichenden Flüssigkeitsdurchtrittskanälen versehen ist. Dieses Einspritzventil gestattet höchste Einspritzfrequenzen von z. B. 6000 Einspritzungen in der Minute und mehr und kleinste Einspritzzeiten von z. B. 0,002 Sekunden und weniger mit ständig gleichbleibender Zuverlässigkeit zu erzielen, wie dies für die neuzeitlichen, schnell laufenden Brennkraftmaschinen erforderlich ist, für welche die übliche mechanische oder hydraulische Steuerung von Einspritzventilen wegen der dabei unvermeidlichen erheblichen Trägheitswirkung der bewegten Teile nicht mehr genügt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Verwirklichung des im Patent 712 425 gestellten und auch bereits befriedigend gelösten Problems der Schaffung eines bei großer Kraftwirkung weitestgehend träghcitsios arbeitenden, elektromagnetisch gesteuerten Einspritzventils zu erleichtern und dabei auch zu vervollkommnen, so daß sich die Möglichkeit einer gleichmäßigen Massenfertigung dieses Einspritzventils bei voller Wah-

rung seiner hohen und ständig zuverlässigen Steuergeschwindigkeit sowie eine Erleichterung seines Gebrauchs und seiner Instandhaltung ergeben. Dies wird erfindungsgemäß durch eine besondere Ausführung der einzelnen beweglichen und ruhenden Ventilteile erreicht, durch die ein Höchstmaß an Gewichtsund Reibungsverminderung sowie an Bewegungsfreiheit der Flüssigkeit und an magnetischer Triebkraft gewährleistet und gleichzeitig eine einfache und billige Reihenherstellung ermöglicht wird.

Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung bei einem nach den baulichen Richtlinien des Patentes 712 425 ausgebildeten elektromagnetisch gesteuerten Einspritzventil der bewegliche Kern 'als durch Speichen mit einer zur Aufnahme des Spindelendes dienenden Nabe verbundene und zwischen den Speichen parallelachsige Durchtrittskanäle aufweisende Hülse ausgebildet und ein als Anschlag wirksamer fester Kern an seinem düsenseitigen Ende mit einer zylindrischen Aussparung zur Aufnahme der am anderen Ende an der in die Aussparung hineinragenden Nabe anliegenden Ventilfeder versehen. Diese Ausgestaltung des beweglichen und des festen Kernes des Ventils bedeutet eine außerordentliche Verringerung des zu verschiebenden Gewichts und der zu überwindenden Reibung und eine erhebliche Steigerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilkörpers sowie eine erhöhte Sicherheit der genauen' Öffnung und Schließung des Ventils bei kurzem Hub und bester magnetischer Kraftwirkung.

Um die Reibungs- und Bewegungsverhältnisse noch günstiger zu gestalten, kann nach der Erfindung weiterhin die Anordnung so getroffen sein, daß der auf die Spitze der Spindel aufgesetzte oder damit aus einem Stück bestehende Ventilkörper und der bewegliche Kern in kurzen, nur einen Teil ihrer Länge betragenden Führungsbahnen gleiten und die Ventilkörperführung so weit dem kugelig ausgebildeten Ventilsitze genähert ist, daß dessen' Kugelfläche ihren Krümmungsmittelpunkt etwa auf halber Länge dieser Führung hat. Ferner kann eine leichte und feine Einstellung der Ventilwirkung erfindungsgemäß dadurch ermöglicht sein, daß der feste Kern zur Regelung des Hubes des Ventilkörpers durch Ein- und Ausschrauben in dem Deckel des Gehäusemantels verstellbar und in der jeweiligen Einstellage durch eine auf einen Ansatz des Deckels aufgeschraubte Mutter feststellbar ist, die ein kegeliges Stück aufweist, das den mit Gewinde versehenen, durch Einschnitte elastisch gemachten Deckelansatz auf dem Kern festklemmt. Die Zeichnung veranschaulicht das elektromagnetisch gesteuerte Einspritzventil nach der Erfindung beispielsweise in einer Ausführungsform. Fig. 1 ist ein Achsenschnitt durch das ganze Ventil. Fig. 2 zeigt in gegenüber Fig. ι vergrößertem Maßstab den beweglichen Kern des Ventils in Draufsicht und Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 6-6 von Fig. 2.

Der Magnetkreis wird gemäß Fig. 1 von einem Mantel 1, den Flanschen 2, 3, der Elektromagnetspule 30, dem festen Spulenkern 4 und dem hülsenförmigen verschiebbaren Kern 5 gebildet. Vorteilhafterweise sind die den Weg 6 für die magnetischen Kraftlinien darstellenden Teile aus Eisen, das so rein als möglich ist und die höchste magnetische Durchlässigkeit, die geringste Koerzitivkraft und die kleinste Hysteresiszahl besitzt, da es sich mit der Ankunft des Stromes sehr schnell magnetisieren und ebenso rasch und so vollständig als möglich entmagnetisieren lassen muß, wenn der Strom aufhört. Das axiale Spiel 7 zwischen dem festen Kern 4 und dem beweglichen Kern 5 bestimmt genau den Hub des Ventils und wird bei Erregung der Spule 30 durch den dann nach dem festen Kern 4 hin gezogenen beweglichen Kern 5 unter vollständiger Schließung des Magnetkreises zum Verschwinden gebracht. Ebenso wie der bewegliche Kern 5 ist auch das für ihn als Anschlag wirkende Ende des festen Kernes 4 hülsenförmig ausgebildet. Dies gestattet, den Magnetfluß auf zwei einander gegenüberliegende Ringpole zu konzentrieren und diese bis fast zur magnetischen Sättigung zu bringen und dadurch die Anziehungs wirkung der Elektromagnetspule 30 auf das Höchstmaß zu steigern. Außerdem wird, da die die Hülse 5 mit der Spindel 9 des Ventilkörpers 10 verbindende Nabe 8 auf unmagnetischem Werkstoff, z.B.Bronze, besteht und die Schließfeder 11 des Ventils kegelige Form hat und mit ihrer kleinsten Windung sich an die in die Aussparung des Kerns 4 hineinragende Nabe 8 legt, eine merkliche Streuung der magnetisehen Kraftlinien über die Spindel 9 und die Feder 11 vermieden.

Die Flanschen 2, 3 sind durch ein Rohr 12 miteinander verbunden, auf das die Elektromagnetwicklung 30 aufgewunden ist. Dieses Rohr 12 ist aus unmagnetischem Werkstoff, z. B. Bronze, und somit nicht Sitz des Magnetflusses, der ganz über die Kerne 4 und 5 im Innern der Spule verläuft. Der Mantel ist durch einen Schraubdeckel 13 abgeschlossen, der aus Bronze besteht. Die dünne Spindel 9 ist in die Bronzenabe 8 und in den kleinen Ventilkörper 10 aus gehärtetem Stahl hineingetrieben und zur Sicherheit ist an den Stellen 14 und 15 eine Weichlötung angebracht. Der Ventilkörper 10 und die Spindel können auch in einem Stück aus einem Stab, ζ. Β.

mittels einer Schleifmaschine, herausgearbeitet sein. Der hülsenförmige Kern 5 ist (vgl. Fig. 2) auf radial von der Nabe 8 ausgehende Speichen aufgetrieben und zur Sicherheit an den Stellen 16 der Außenkanten dieser Speichen 18 (vgl. Fig. 1) mit Weichlot verlötet. Damit sich der Kern 5 samt Spinde] 9 und Ventilkörper 10 mit hoher Frequenz und Geschwindigkeit in dem unter Druck stehenden, das Innere der Ventilvorrichtung ausfüllenden flüssigen Treibstoff verschieben kann, muß der aus Kern 5 und Nabe 8 bestehende Körper der Flüssigkeit weite freie Durchlässe darbieten und darf bei seiner Ver-Schiebung keine Wirbel in der Flüssigkeit erzeugen. Deshalb ist der Kern 5 an dem vom Kern 4 abgekehrten Rand abgeschrägt. Die Speichen 18 der Nabe S sind, wie Fig. 3 zeigt, sehr dünn und an den Enden zugespitzt, die Nabe 8 selbst weist verjüngte Enden auf, die Lötungen 14 und 15 laufen flach aus und die aus gehärtetem Stahl bestehende Feder 11 Desitzt auseinanderstehende Windungen mit einem mindestens der Drahtstärke gleichen Zwischenraum.

Durch den Stutzen 19 wird der Treibstoff in das Innere des Einspritzventils zwischen dem beweglichen Kern 5 und der Düse 43 eingeleitet, so daß er nicht gezwungen ist, den Kern 5 zu durchfließen, um nach der Düse 43 zu gelangen. Dadurch wird in der Verschiebungszone des beweglichen Kerns 5 und im Hohlraum des festen Kerns 4 ein fast still stehendes Flüssigkeitsvolumen geschaffen, was die leichte und rasche Bewegung des Kerns S begünstigt. Die festen Teile der Vorrichtung, an denen der Treibstoff auf seinem Weg zur Düse 43 vorbeifließt, sind soweit als möglich abgeflacht und abgerundet, um die Bildung von Wirbeln in der Flüssigkeit zu verhindern oder zu vermindern. Um einer ungleichmäßigen Verteilung des Magnetflusses um den beweglichen Kern 5, die durch unsymmetrische Bohrungen des Mantels 1 veranlaßt sein kann, entgegenzuwirken, ist der Einlaßstutzen 19 aus Bronze für den Treibstoff diametral entgegengesetzt zu den Löchern angebracht, die für die Befestigung, des die Stromzutrittsklemmen enthaltenden Blokkes 20 aus Isolierstoff nötig sind, so daß hierdurch ein Ausgleich stattfindet.

Die beweglichen Teile 10 und 5 an den Enden der Spindel 9 sind auf ganz kurzen, nur einen Teil ihrer Länge betragenden Strecken 21 und 22 geführt, wodurch die zu überwindende Reibung entsprechend vermindert ist. Die Ventilkörperführung 21 ist dabei dem kugelig ausgebildeten Ventilsitz 17 so weit genähert, daß dessen Kugelfläche ihren Krümmungsmittelpunkt etwa auf halber Länge dieser Führung 21 hat, wodurch ein dichtes Schließen der Düse 43 auch dann gewährleistet ist, wenn der Ventilkörper 10 etwa eine schwache Neigung zur Düsenachse anzunehmen sucht. Die Auflagerfläche 26 für den Ventilkörper 10 am Ventilsitz 17 kann eine möglichst geringe Schräge aufweisen, um den Ventilhub zu verkleinern. Um Stoßwirkungen des pulsierend zugeführten Treibstoffes auf die Spindel 19 zu verhindern, wird er vom Ί° Stutzen 19 zunächst in eine Ringkammer 23 geleitet und kann erst aus dieser in die Mittelhöhlung der Vorrichtung über den mit der Spindel 9 gleichachsigen Ringschlitz 24 fließen. Um weiterhin etwaigen Unvollkommenheiten der Feder 11 Rechnung zu tragen, ist diese gegen die Nabe 8 durch eine vorstehende Verlängerung der Spindel 9 und gegen den Kern 4 durch den Bronzekopf 25 zentriert. Um ferner die Gleitwirkung zwischen dem beweglichen Kern S und dem Flansch 2 zu verbessern, können diese beiden Teile galvanisch verchromt sein. Die Ventilkörperführung 21 besteht aus Hartbronze und der Ventilkörper 10 sowie sein Sitz 17 an den Aufschlagflächen aus gehärtetem Stahl.

Der die Spindel 19 umschließende Rohrkörper 27, auf dem der Ventilsitz 17 mittels der Schraubkappe 28 befestigt ist, steht mit dem Mantel 1 durch Verschraubung unter Zwischenfügung einer Packung 29 in Verbindung. Die Regelung des Hubes des Ventilkörpers 10, d. h. des Axialspiels 7, wird durch Ein- und Ausschrauben des festen Kernes 4 in dem Deckel 13 erreicht. Um den Kern 4 nach Ausführung der Hubregelung festzustellen, wird die auf den Ansatz 38 des Deckels 13 aufgeschraubte Mutter 37 festgezogen, die einen kegeligen Teil aufweist, der den mit Gewinde versehenen und ■ durch Einschnitte elastisch gemachten Ansatz 38 des Deckels 13 auf dem Kern 4 festpreßt, ohne auf diesem Seiten- oder Querdrücke zu erzeugen. Diese Hubregelung kann auch während des Betriebes der Brennkraftmaschine von deren Außenseite aus vorgenommen werden. Die Stromzuführung zur Elektromagnetwicklung 30 er-'folgt über zwei auf sie aufgelegte dünne Streifen 31 z. B. aus Silber, an welche die beiden Enden des Wicklungsdrahtes angelötet sind und auf denen zwei kleine Federn 32 z. B. aus versilbertem Rotguß aufliegen, die in den Stromzuführungsklemmen 33 befestigt sind. Die beiden Klemmen sind in den durch eine Mittelschraube 35 am Mantel 1 befestigten kleinen Isolierblock 20 eingelassen.

Eine Packung aus plastischem Werkstoff 40 ist zwischen die Spule 30 und den Boden des Mantels 1 eingesetzt, um den Eintritt des Treibstoffes in den Mantel 1 zu verhindern, während ein Sperrstift 41 verhütet, daß beim Aufschrauben des Deckels 13 die Spule 30

sich dreht und die Packung 40 aufreißt. Eine Packung 42 aus graphitiertem Asbest verhindert das Austreten des Treibstoffes längs des Kernes 4, läßt jedoch das für die Hubregelung erforderliche Verschieben des Kernes 4 zu. Da die vollkommene Gleichachsigkeit des Mantels 1, des Deckels 13 und der Spule 30 wichtig ist, damit der Kern 4 gleiten und sich gerade halten kann, sind passende Zentrierungsfugen an- diesen Teilen vorgesehen. Eine vollkommene Gleichachsigkeit ist auch zwischen der Führung 21 des Ventilkörpers 10 und dem Ventilsitz 17 dadurch erreicht, daß diese Führung 21 aus einem Stück mit dem Ventilsitzträger 27 besteht. Der Durchfluß des Treibstoffes durch die Führung 21 erfolgt durch eine Reihe von Löchern 46.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Elektromagnetisch gesteuertes Einspritzventil für Brennkraftmaschinen nach Patent 712425, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kern (5) als durch Speichen (18) mit einer zur Aufnahme des Spindelendes dienenden Nabe (8) verbundene und zwischen den Speichen (18) parallelachsige Durchtrittskanäle aufweisende Hülse ausgebildet und ein als Anschlag wirksamer fester Kern (4) an seinem düsenseitigen Ende mit einer zylindrischen Aussparung zur Aufnahme der am anderen Ende an der in die Aussparung hineinragenden Nabe (8) anliegenden Ventilfeder (11) versehen ist.
2. 2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Spitze der Spindel 9 aufgesetzte oder damit aus einem Stück bestehende Ventilkörper (10) und der bewegliche Kern (5) in kurzen, nur einen Teil ihrer Länge betragenden Führungsbahnen (21 und 22) gleiten und die \^rentilkörperführung (21) so Aveit dem kugelig ausgebildeten Ventilsitze (17) genähert ist, daß dessen Kugelfläche) ihren Krümmungsmittelpunkt etwa auf halber Länge dieser Führung (21) hat.

   3, Einspritzventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Kern (4) zur Regelung des Hubes des Ventilkörpers (10) durch Ein- und Ausschrauben in dem Deckel (13) des Gehäusemantels (1) verstellbar und in der jeweiligen Einstellage durch eine auf einen Ansatz (38) des Deckels (13) aufgeschraubte Mutter (37) feststellbar ist, die ein kegeliges Stück aufweist, das den mit Gewinde versehenen, durch Einschnitte elastisch gemachten Deckelansatz (38) auf dem Kern (4) festklemmt.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. OEDHPCKT IN I)EIt