EP0504806A2 - Magnetventil für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung - Google Patents

Magnetventil für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Download PDF

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EP0504806A2
EP0504806A2 EP92104593A EP92104593A EP0504806A2 EP 0504806 A2 EP0504806 A2 EP 0504806A2 EP 92104593 A EP92104593 A EP 92104593A EP 92104593 A EP92104593 A EP 92104593A EP 0504806 A2 EP0504806 A2 EP 0504806A2
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solenoid valve
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electromagnetic coil
movable core
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve, in particular for an electronic fuel injection device of an internal combustion engine, according to the preamble of patent claim 1.
  • a solenoid valve in which a movable core of an electromagnetic coil is provided as the drive means for the solenoid valve, which transmits a movement via the movable core to the valve element to be driven by the action of its magnetic field.
  • this known valve drive for a solenoid valve with an electromagnetic coil and a movable core requires switching times that are too long for given applications, such as, for example, in a fuel injection device of a diesel internal combustion engine.
  • switching times cannot be achieved which are in the range of less than one millisecond required for the given applications, in particular to comply with strict environmental protection regulations.
  • the known valve drive for a solenoid valve has the disadvantage that the inertial forces for moving the valve element are very large.
  • the movable core consists of a material with a high specific weight (for example soft iron material), which also extends the possible switching times.
  • the invention has for its object to provide a solenoid valve with which shorter switching times can be realized compared to the known solenoid valves.
  • a solenoid valve in which an intermediate part is arranged between the movable core and the electromagnetic coil and the dimensions, in particular the width of the movable core, are smaller than the dimensions of the electromagnetic coil.
  • the electromagnetic coil consists in a known manner of a stationary core, between the legs of which the windings are arranged.
  • the intermediate part is designed as a plate and arranged on the end faces of the outer legs of the stationary core.
  • the flat design of the intermediate part with a simultaneous arrangement on the end faces of the outer legs has the advantage that the magnetic field of the electromagnetic coil or its field lines can pass directly through the intermediate part from the outer legs and emerge on the end faces of the intermediate part for movement of the movable core.
  • the magnetic field lines are advantageously deflected from the direction of the outer legs in the direction of the movable core.
  • the intermediate part projects into the area of the stationary winding and is flush with the outer edge of the two outer legs. Since the intermediate part protrudes into the area of the stationary winding and at the same time points in the direction of the center piece, the magnetic field lines are deflected in an advantageous manner from the intermediate part in the direction of the center piece by the movable core, so that the magnetic field lines fully penetrate the movable core. As a result, the movable core can be reduced in size with the same magnetic force of the electromagnetic coil. If the intermediate part is flush with the outer edge of the two outer legs, the greatest possible electromagnetic force is given, which can be realized due to the structural dimensions of the entire solenoid valve.
  • the end face of the center piece of the stationary core facing the core and the end face of the intermediate part facing away from the two outer legs lie in one plane. This also gives the greatest possible magnetic force for given structural dimensions.
  • the end faces of the intermediate part and the center piece facing the movable core can also be used as a stop or as a support surface in an end position of the movable core and thus of the valve element.
  • the free spaces between the intermediate part and the middle piece are closed with a preferably non-magnetic filler piece.
  • the closure of the free space has the advantage that the windings of the electromagnetic coil are protected and an additional contact surface for the movable Core is created.
  • the filler is designed as a stop and / or damping element. If the filler protrudes from the plane formed by the end face of the middle piece and the intermediate part, the filler forms a stop or a cushion for the return movement of the movable core. As a result, a hard impact on the intermediate part or on the electromagnetic coil can be avoided.
  • the use of the solenoid valve according to the invention is not restricted to use in an electronic fuel injection device of an internal combustion engine and it can be used in all metering processes in which a valve element which is driven by an electromagnetic coil is used to meter a liquid.
  • the first figure 1 shows a magnetic valve according to the invention, the electromagnetic coil of which consists of windings 1 and a core 2.
  • the E-shaped core 2 has outer legs 2.1 and a middle piece 2.2.
  • the movable core of the electromagnetic coil is labeled 3.
  • An intermediate part 4 is arranged between the area of the outer legs 2.1 and the movable core 3.
  • the intermediate part 4 protrudes with one side in the area of Windings 1 into it.
  • the width of the movable core 3 is smaller than the width of the electromagnetic coil, which is given by the dimensions of the outer legs 2.1.
  • the movable core 3 is connected to a valve element 5.
  • the space delimited by the winding 1, the middle piece 2.2, the movable core 3 and the intermediate part 4 can be closed with a filler piece. It is Z. B. possible to fill the free space with a suitably designed plastic plate or by pouring out a hardening liquid. Filling with a damping material is also possible, so that the return movement of the movable core 3 and thus the return movement of the valve element 5 is damped. For this purpose, the filler protrudes to a small extent over the end face of the intermediate part 4 and the middle piece 2.2.
  • the electromagnetic coil consists of windings 1 which are arranged in the area of a core 2, the movable core 3 being located on the end faces of the electromagnetic coil and being connected to the valve element 5. Due to the dimensions of the movable core 3, high inertial forces are required to move the core 3, which require a high electromagnetic force. These electromagnetic forces cannot be realized with the given electromagnetic coil, which extends the possible switching times of the solenoid valve. Enlargement of the electromagnetic coil is often not possible for design reasons.

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Abstract

Die Erfindung stellt ein Magnetventil bereit, bei dem zwischen dem beweglichen Kern (3) und der elektromagentischen Spule (1,2) ein Zwischenteil (4) angeordnet ist und die Breite des beweglichen Kernes (3) kleiner ist als die Breite der elektromagnetischen Spule (1,2). Dadurch sind die Mindestabmessungen des beweglichen Kernes (3) gegenüber dem Stand der Technik kleiner, wodurch sich kürzere Schaltzeiten erzielen lasen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, insbesondere für eine elektronische Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE-OS 21 27 552 ist ein Magnetventil bekannt, bei dem als Antriebsmittel für das Magnetventil ein beweglicher Kern einer elektromagnetischen Spule vorgesehen ist, die durch Einwirkung ihres Magnetfeldes eine Bewegung über den beweglichen Kern auf das anzutreibende Ventilelement überträgt.
  • Dieser bekannte Ventilantrieb für ein Magnetventil mit einer elektromagentischen Spule und einem beweglichen Kern benötigt jedoch Schaltzeiten, die für gegebene Anwendungszwecke, wie zum Beispiel bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine, zu lang sind. So lassen sich mit dem bekannten Magnetventil keine Schaltzeiten erzielen, die in dem für die gegebenen Anwendungsfälle, insbesondere zur Einhaltung von strengen Umweltschutzvorschriften, heute erforderlichen Bereich von weniger als einer Millisekunde liegt. So wirkt sich bei dem bekannten Ventilantrieb für ein Magnetventil nachteilig aus, daß die Massenkräfte zur Bewegung des Ventilelementes sehr groß sind. Je größer aber die erforderlichen Massenkräfte sind, desto größer werden die Mindestabmessungen für den beweglichen Kern, was umgekehrt wieder eine zusätzliche zu bewegende Masse bedingt. Der bewegliche Kern besteht aus einem Material mit hohen spezifischen Gewicht (zum Beispiel Weicheisenmaterial), wodurch sich die möglichen Schaltzeiten ebenfalls verlängern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil bereitzustellen, mit dem gegenüber den bekannten Magnetventilen kürzere Schaltzeiten realisierbar sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Magnetventil gelöst, bei dem zwischen dem beweglichen Kern und der elektromagnetischen Spule ein Zwischenteil angeordnet ist und die Abmessungen, insbesondere die Breite des beweglichen Kerns, kleiner sind als die Abmessungen der elektromagnetischen Spule. Die elektromagnetische Spule besteht in bekannter Weise aus einem stationären Kern, zwischen dessen Schenkeln die Wicklungen angeordnet sind. Durch die Verkleinerung des beweglichen Kerns wird die bewegliche Masse deutlich verringert, wodurch die Schaltzeiten für das Magnetventil wesentlich kürzer werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Zwischenteil als Platte ausgebildet und an den Stirnseiten der äußeren Schenkel des stationären Kernes angeordnet. Die flache Ausbildung des Zwischenteils bei gleichzeitiger Anordnung an den Stirnseiten der äußeren Schenkel hat den Vorteil, daß das Magnetfeld der elektromagnetischen Spule beziehungsweise deren Feldlinien unmittelbar von den äußeren Schenkeln durch das Zwischenteil durchtreten und zur Bewegung des beweglichen Kerns an den Stirnseiten des Zwischenteils austreten können. Gleichzeitig erfolgt in vorteilhafter Weise eine Ablenkung der magnetischen Feldlinien aus Richtung der äußeren Schenkel in Richtung des beweglichen Kerns.
  • In Weiterbildung der Erfindung ragt das Zwischenteil in den Bereich der stationären Wicklung hinein und schließt mit der Außenkante der beiden äußeren Schenkel bündig ab. Da das Zwischenteil in den Bereich der stationären Wicklung hineinragt und gleichzeitig in Richtung des Mittelstückes zeigt, werden die magnetischen Feldlinien in vorteilhafter Weise von dem Zwischenteil in Richtung des Mittelstückes durch den beweglichen Kern abgelenkt, so daß die magnetischen Feldlinien den beweglichen Kern voll durchdringen. Dadurch kann bei gleicher magnetischer Kraft der elektromagnetischen Spule der bewegliche Kern verkleinert werden. Schließt das zwischenteil bündig mit der Außenkante der beiden äußeren Schenkel ab, ist die größtmögliche elektromagnetische Kraft gegeben, die sich aufgrund der konstruktiven Ausmaße des gesamten Magnetventils realisieren läßt.
  • In Weiterbildung der Erfindung liegen die dem Kern zugewandte Stirnseite des Mittelstückes des stationären Kernes und die den beiden äußeren Schenkel abgewandte Stirnseite des Zwischenteils in einer Ebene. Dadurch ist ebenfalls die größtmögliche magnetische Kraft bei vorgegebenen konstruktiven Ausmaßen gegeben. Die dem beweglichen Kern zugewandten Stirnseiten des Zwischenteiles und des Mittelstückes können darüber hinaus als Anschlag oder als Auflagefläche in einer Endposition des beweglichen Kernes und damit des Ventilelementes verwendet werden.
  • In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Freiräume zwischen dem Zwischenteil und dem Mittelstück mit einem vorzugsweise nicht magnetischem Füllstück verschlossen. Der Verschluß des Freiraumes hat den Vorteil, daß die Wicklungen der elektromagnetischen Spule geschützt sind und eine zusätzliche Auflagefläche für den beweglichen Kern geschaffen wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Füllstück als Anschlag und/oder Dämpfungselement ausgebildet ist. Ragt das Füllstück aus der durch die Stirnseite des Mittelstückes und des Zwischenteils gebildete Ebene heraus, bildet das Füllstück einen Anschlag oder eine Dämfpung für die Rückbewegung des beweglichen Kerns. Dadurch kann ein hartes Aufschlagen auf das Zwischenteil bzw. auf die elektromagnetische Spule vermieden werden.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Magnetventils ist nicht auf die Verwendung bei einer elektronischen Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine beschränkt und es läßt sich bei allen Zumeßvorgängen einsetzen, bei denen von einem Ventilelement, das von einer elektromagnetischen Spule angetrieben wird, die Zumeßung einer Flüssigkeit erfolgt.
  • Ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Magnetventil ist in den Figuren gezeigt.
  • Es zeigen:
    • Fig.1:
    ein erfindungsgemäßes Magnetventil,
    Fig.2:
    Magnetventil nach dem Stand der Technik.
  • Fig.1 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetventil, dessen elektromagnetische Spule aus Wicklungen 1 und einem Kern 2 bestehen. Der E-förmig ausgebildete Kern 2 weist äußere Schenkel 2.1 sowie ein Mittelstück 2.2 auf. Der bewegliche Kern der elektromagnetischen Spule ist mit 3 bezeichnet. Zwischen dem Bereich der äußeren Schenkel 2.1 und dem beweglichen Kern 3 ist ein Zwischenteil 4 angeordnet. Das Zwischenteil 4 ragt mit einer Seite in den Bereich der Wicklungen 1 hinein. Die Breite des beweglichen Kernes 3 ist kleiner als die Breite der elektromagnetischen Spule, die durch die Abmessungen der äußeren Schenkel 2.1 gegeben ist. Für die Zumeßung von Kraftstoff ist der bewegliche Kern 3 mit einem Ventilelement 5 verbunden. Der durch die Wicklung 1, das Mittelstück 2.2, dem beweglichen Kern 3 sowie dem Zwischenteil 4 begrenzte Freiraum ist mit einem Füllstück verschließbar. Es ist z. B. möglich, den Freiraum mit einer entsprechend ausgebildeten Kunstoffplatte oder durch Ausgießen mit einer sich erhärtenden Flüssigkeit auszufüllen. Ebenso ist eine Ausfüllung mit einem dämpfenden Material möglich, so daß die Rückbewegung des beweglichen Kernes 3 und damit die Rückbewegung des Ventilelementes 5 gedämpft wird. Dazu steht in vorteilhafter Weise das Füllstück in geringem Maße über die Stirnseite des Zwischenteiles 4 und des Mittelstückes 2.2 über.
  • Fig.2 zeigt ein Magnetventil nach dem Stand der Technik. Die elektromagnetische Spule besteht aus Wicklungen 1, die im Bereich eines Kernes 2 angeordnet sind, wobei sich der bewegliche Kern 3 an den Stirnseiten der elektromagnetischen Spule befindet und mit dem Ventilelement 5 verbunden ist. Aufgrund der Abmessungen des beweglichen Kernes 3 sind hohe Massekräfte zur Bewegung des Kernes 3 erforderlich, die eine hohe elektromagnetische Kraft bedingen. Diese elektromagnetischen Kräfte sind mit der gegebenen elektromagnetischen Spule nicht realisierbar, wodurch eine Verlängerung der möglichen Schaltzeiten des Magnetventils gegeben ist. Eine Vergrößerung der elektromagnetischen Spule ist aus konstruktiven Gründen oft nicht möglich.

Claims (6)

  1. Magnetventil, insbesondere für eine elektronische Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei das Magnetventil einen beweglichen Kern (3) einer elektromagnetischen Spule aufweist, die durch Einwirkung ihres Magnetfeldes eine Bewegung über den Kern (3) auf ein zu betätigendes Ventilelement (5) der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung überträgt,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem beweglichen Kern (3) und der elektromagnetischen Spule ein Zwischenteil (4) angeordnet ist und die Abmessungen des beweglichen Kernes (3) senkrecht zur Bewegungsrichtung kleiner sind als die Abmessungen der elektromagnetischen Spule .
  2. Magnetventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (4) als Platte ausgebildet und an den Stirnseiten der äußeren Schenkel (2.1) des stationären Kerns (2) angeordnet ist.
  3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (4) in den Bereich der stationären Wicklung (1) hineinragt und mit der Außenkante der beiden äußeren Schenkel (2.1) bündig abschließt.
  4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kern (3) zugewandte Stirnseite des Mittelstückes (2.2) des stationären Kernes (2) und die den beiden äußeren Schenkeln (2.1) abgewandte Stirnseite des Zwischenteils (4) in einer Ebene liegen.
  5. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum zwischen dem Zwischenteil (4) und dem Mittelstück (2.2) mit einem vorzugsweise nicht magnetischem Füllstück verschlossen ist.
  6. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück als Anschlag und/oder Dämpfungselement ausgebildet ist.
EP19920104593 1991-03-18 1992-03-17 Electromagnetic valve for a fuel injection device Withdrawn EP0504806A3 (en)

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DE19914108758 DE4108758C2 (de) 1991-03-18 1991-03-18 Magnetventil für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

Publications (2)

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EP0504806A2 true EP0504806A2 (de) 1992-09-23
EP0504806A3 EP0504806A3 (en) 1993-01-13

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