EP0772738A1

EP0772738A1 - Elektromagnetisch betätigbares ventil

Info

Publication number: EP0772738A1
Application number: EP96900284A
Authority: EP
Inventors: Klaus Noller; Jürgen GRANER; Peter ASSLÄNDER; Peter Stieglitz; Marita GEISENDÖRFER-PIPP; Detlef Malinowski; Michael Lips; Rudolf Kalb; Karl-Heinz JÄGER; Robert Trunk; Andre Knackstedt; Heidi Arleth; Stefan Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: KR100413554B1; WO1996024763A1; JPH11500509A; DE59604032D1; DE19503821A1; CN1062333C; CN1145653A; RU2152533C1; US5769391A; JP2006138325A; EP0772738B1

Abstract

Bei bekannten elektromagnetisch betätigbaren Ventilen ist ein Ventilrohr als Grundkörper des Ventils aus drei Teilen gebildet. Ein Kern und ein Ventilsitzträger sind über ein unmagnetisches Zwischenteil hydraulisch dicht miteinander verbunden, wobei mindestens zwei Füge- und Verbindungsstellen notwendig sind. Bei dem neuen Ventil ist die Anzahl der Bauteile des Ventilrohrs (12) verringert, so daß auch die Anzahl der Füge- und Verbindungsstellen reduziert ist. Das gesamte Ventilrohr (12) ist aus magnetisch leitendem Material hergestellt, so daß auf unmagnetische Zwischenteile verzichtet werden kann. Das Ventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Elektromagnetisch betätigbares Ventil

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. 2 bzw. 3. Es ist schon ein elektromagnetisch betätigbares Ventil aus der DE-PS 40 03 227 bekannt, bei dem ein

Ventilrohr als Grundkörper des Ventils aus drei Teilen besteht. Zum einen ist ein magnetischer Ventilsitzträger vorgesehen, durch den der magnetische Fluß über einen Radialluftspalt radial in einen an einer Ventilnadel befestigten Anker eintritt. Andererseits dient ein Kern als magnetischer Innenpol, der stromaufwärts des Ventilsitzträgers angeordnet ist und der den magnetischen Fluß in axialer Richtung leitet. Zusätzlich weist das Ventilrohr noch ein unmagnetisches Zwischenteil auf, das den Kern und den Ventilsitzträger hydraulisch dicht miteinander verbindet. Das unmagnetische Zwischenteil leitet also keinen magnetischen Fluß, so daß der magnetische Fluß als Nutzfluß durch den Anker geht und der Magnetkreis eine hohe Effektivität besitzt. Drei einzelne Bauteile müssen jedoch für sich exakt hergestellt werden, zueinander in eine definierte Position gebracht werden und dann miteinander verbunden werden. So treten mindestens zwei Füge- und Verbindungsstellen auf, die beispielsweise Schweißnähte sind, womit ein zusätzlicher Arbeitsaufwand verbunden ist und die Gefahr beim Schweißen besteht, daß sich die miteinander zu verschweißenden Teile aufgrund von thermisch bedingten Spannungen verformen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 2 bzw. 3 hat den Vorteil, daß das Ventilrohr besonders einfach aufgebaut ist, da es aus weniger Bauteilen zusammengesetzt ist, wodurch in kostengünstiger Art und Weise auch die Anzahl der Füge- und Verbindungsstellen reduziert ist, indem nur magnetisch leitendes Material für das gesamte Ventilrohr eingesetzt wird und trotzdem die Qualität des Magnetkreises nicht herabgesetzt ist. Dies wird dadurch erreicht, daß das erfindungsgemäße Ventilrohr eine magnetisch leitende, in radialer Richtung dünnwandige Drosselstelle im axialen Erstreckungsbereich des Ankers aufweist, die sehr schnell in Sättigung gebracht werden kann und durch die der magnetische Streufluß auf ein Minimum begrenzt wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 bzw. 2 bzw. 3 angegebenen elektromagnetisch betätigbaren Ventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, das Ventilrohr einteilig auszubilden, da so auf jeden Fall die hydraulische Dichtheit gewährleistet ist. Das einteilige Ventilrohr erstreckt sich vollständig über die gesamte Länge des Ventils und gibt diese auch damit vor.

Bei zweiteiligen Lösungen ist es von Vorteil, für den Ventilsitzträger mit der Drosselstelle ein Material mit wesentlich geringerer Sättigungsflußdichte als für den Kern zu verwenden. Dabei bieten sich z. B. Nickel-Eisen- Legierungen oder reines Nickel an, bei denen die Sättigungsflußdichten rund 0,5 Tesla (T) betragen. Die Drosselstelle kommt so noch früher in Sättigung, so daß z. B. der Drosselquerschnitt der Drosselstelle für eine höhere mechanische Festigkeit des Ventilrohrs vergrößert werden kann.

Ganz besonders wichtig ist es, die magnetische Drosselstelle so auszubilden, daß sich wenigstens eine am Anker vorgesehene Führungsfläche möglichst in einem axial zentralen Bereich der Drosselstelle während der Axialbewegung der Ventilnadel vorbeibewegt. Der gleiche Vorteil ergibt sich auch, wenn die Führungsflächen für den Anker direkt im axial zentralen Bereich der Drosselstelle liegen. Nur so können die auftretenden seitlichen Kräfte auf einem Minimum gehalten werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur l ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten

Ventils, Figur 2 einen Ausschnitt des Ventils im Bereich der Drosselstelle als erstes Beispiel, Figur 3 einen Ausschnitt des Ventils im Bereich der Drosselstelle als zweites Beispiel, Figur 4 einen Ausschnitt des Ventils im Bereich der Drosselstelle als drittes Beispiel, Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ventils, Figur 6 einen Ausschnitt des Ventils im Bereich der Drosselstelle als viertes Beispiel, Figur 7 einen Ausschnitt des Ventils im Bereich der Drosselstelle als fünftes Beispiel, Figur 8 einen Magnetfeldlinienverlauf bei einer Führungsfläche am Anker im axialen Erstreckungsbereich der Drosselstelle, Figur 9 einen Magnetfeldlinienverlauf bei einer Führungsfläche an der Drosselstelle und Figur 10 einen Magnetfeldlinienverlauf bei einer Führungsfläche am Anker außerhalb der Drosselstelle.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Figur 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlaßstutzen dienenden rohrfδrmigen Kern 2 als sogenannten Innenpol. Ein Spulenkδrper 3 nimmt eine

Bewicklung der Magnetspule 1 auf. Der Kern 2 ist nun nicht wie bei den Einspritzventilen des Standes der Technik als ein Bauteil ausgeführt, das mit einem Kernende 9 auch wirklich abschließt, sondern verläuft auch weiter in stromabwärtiger Richtung, so daß ein stromabwärts des

Spulenkörpers 3 angeordnetes rohrfδrmiges Anschlußteil, das im weiteren Verlauf als Ventilsitzträger 10 bezeichnet ist, als sogenannter Außenpol einteilig mit dem Kern 2 ausgebildet ist, wobei das Gesamtbauteil als Ventilrohr 12 bezeichnet wird. Als Übergang vom Kern 2 zum

Ventilsitzträger 10 besitzt das Ventilrohr 12 eine ebenfalls rohrfδrmige, jedoch eine wesentlich dünnere Wandung als die Wandungsstärken von Kern 2 und Ventilsitzträger 10 aufweisende magnetische Drosselstelle 13.

Aus dem unteren Kernende 9 des Kerns 2 geht konzentrisch zu einer Ventillängsachse 15, um die sich auch der Kern 2 und der Ventilsitzträger 10 z. B. konzentrisch erstrecken, die magnetische Drosselstelle 13 hervor. In diesem dem Kernende 9 unmittelbar stromabwärts folgenden Bereich sind bei bekannten Einspritzventilen metallene, unmagnetische Zwischenteile vorgesehen, die für eine magnetische Trennung von Kern 2 und Ventilsitzträger 10 sorgen. Damit ist bei den bekannten Einspritzventilen gewährleistet, daß der magnetische Fluß um das unmagnetische Zwischenteil herum in dem elektromagnetischen Kreis sofort über einen Anker 17 geht. Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung in bekannter Weise elektromagnetisch.

In dem Ventilsitzträger 10 verläuft eine Längsbohrung 18, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 15 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 18 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 19 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem kugelförmigen Ventilschließkδrper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeistromen des Brennstoffs vorgesehen sind, beispielsweise durch Schweißen verbunden ist.

Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und dem Anker 17. Der Anker 17 ist mit dem dem Ventilschließkδrper 21 abgewandten Ende der Ventilnadel 19 durch eine Schweißnaht verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 10 ist in der Längsbohrung 18 ein zylinderfδrmiger Ventilsitzkόrper 29, der einen festen Ventilsitz aufweist, durch Schweißen dicht montiert.

Zur Führung des Ventilschließkδrpers 21 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 17 entlang der Ventillängsachse 15 dient eine Führungsöffnung 32 des Ventilsitzkδrpers 29. Der kugelförmige Ventilschließkδrper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpffδrmig verjüngenden Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topffδrmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 fest verbunden. Die topffδrmige Spritzlochscheibe 34 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzδffnungen 35. Für eine exakte Führung des mit der Ventilnadel 19 verbundenen Ankers 17 während der Axialbewegung werden bei den bekannten

Einspritzventilen die unmagnetischen Zwischenteile genutzt, die äußerst exakt und hochgenau z. B. auf

Präzisionsdrehmaschinen hergestellt werden, um ein kleines Führungsspiel zu erzielen. Da bei dem erfindungsgemäßen Einspritzventil nun kein Zwischenteil nötig ist, ist es sinnvoll, am äußeren Umfang des Ankers 17 wenigstens eine Führungsfläche 36 (Figur 2), die z. B. durch Drehen hergestellt ist, vorzusehen. Die wenigstens eine Führungsfläche 36 kann z. B. als ein umlaufender durchgehender Führungsring oder als mehrere am Umfang mit einem Abstand zueinander ausgebildete Führungsflächen ausgeführt sein.

Die Einschubtiefe des Ventilsitzkδrpers 29 mit der topffδrmigen Spritzlochscheibe 34 bestimmt die Größe des

Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkδrpers 21 am Ventilsitz des Ventilsitzkδrpers 29 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 17 am Kernende 9 ergibt.

Die Magnetspule 1 ist von wenigstens einem, beispielsweise als Bügel ausgebildeten und als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 45 umgeben, das die Magnetspule 1 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgibt sowie mit seinem einen Ende an dem Kern 2 und seinem anderen Ende an dem Ventilsitzträger 10 anliegt und mit diesen z. B. durch Schweißen, Löten bzw. Kleben verbindbar ist.

Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 50 umschlossen, die sich vom Kern 2 ausgehend in axialer Richtung über die Magnetspule 1 und das wenigstens eine Leitelement 45 bis zum Ventilsitzträger 10 erstreckt, wobei das wenigstens eine Leitelement 45 vollständig axial und in Umfangsrichtung überdeckt ist. Zu dieser Kunststoffumspritzung 50 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlußstecker 52. Das einteilige Ventilrohr 12 erstreckt sich vollständig über die gesamte Länge des Einspritzventils und gibt diese damit auch vor.

In der Figur 2 ist ein Ausschnitt aus dem in der Figur 1 gezeigten Einspritzventil im Bereich der magnetischen Drosselstelle 13 vergrößert dargestellt. Das Kernende 9 des Kerns 2 weist eine stromabwärtige Stirnfläche 55 auf, die als Anschlagfläche für den Anker 17 mit seiner oberen Stirnfläche 56 dient. Bei geschlossenem Ventil, d. h. beim Anliegen des Ventilschließkδrpers 21 am Ventilsitz des Ventilsitzkδrpers 29, liegt zwischen den beiden Stirnflächen 55 und 56 ein Luftspalt 58 vor, der beispielsweise eine axiale Erstreckung von 60 μm hat. Zusammen mit den an den Stirnflächen 55 und 56 aufgebrachten, z. B. zusammen 30 μm dicken Chromschichten als Restluftspalt ergibt sich ein sogenannter Arbeitsluftspalt mit einer Erstreckung von 90 μm in axialer Richtung. Gewöhnlich kann man davon ausgehen, daß ein Magnetkreis um so besser ist, je weniger Streufluß den Arbeitsluftspalt umgeht. Das erfindungsgemäße Ventilröhr 12 ist also nur noch einteilig ausgebildet und besitzt damit eine direkte magnetisch leitende Verbindung zwischen dem Kern 2 und dem Ventilsitzträger 10 über die magnetische Drosselstelle 13. Um den den Luftspalt 58 bzw. den Arbeitsluftspalt umgehenden Streufluß dennoch möglichst klein zu halten, ist die magnetische Drosselstelle 13 mit einer sehr geringen Wandstärke ausgebildet. Die z. B. in axialer Richtung 2 mm lange magnetische Drosselstelle 13 weist eine Wandstärke von beispielsweise 0,2 mm auf. Damit ist ungefähr ein minimaler Grenzwert erreicht, bei dem noch eine ausreichende Stabilität des Ventilrohrs 12 gewährleistet ist. Bei Erregung geht also der Magnetfluß im magnetischen Kreis auch direkt über die sehr schmale magnetische Drosselstelle 13. Dabei wird in sehr kurzer Zeit, nämlich nur in einem

Bruchteil der eigentlichen Schaltzeit des Ventils, die Sättigungsflußdichte erreicht. Die in Sättigung stehende und eine Permeabilität von rund 1 aufweisende magnetische Drosselstelle 13 wirkt nun auch wirklich als Drosselstelle.

Durch die wenigstens eine am Anker 17 angeformte Führungsfläche 36, die sich über den eigentlichen Außendurchmesser des Ankers 17 radial nach außen erstreckt, ergibt sich außerhalb der Führungsfläche 36 ein Radialluftspalt 60 zwischen der magnetischen Drosselstelle 13 bzw. dem Ventilsitzträger 10 und dem Anker 17. Dieser Radialluftspalt 60 sollte so schmal wie möglich ausgebildet sein, da der magnetische Fluß über die Luft radial in den Anker 17 tritt. Unter Beachtung der hydraulischen Verhältnisse ist der Radialluftspalt 60 z. B. 80 μm breit. Der magnetische Gesamtfluß im Einspritzventil nimmt bei dieser Anordnung im Vergleich zu dem bereits bekannten Einspritzventil mit unmagnetischem Zwischenteil um den Betrag des Magnetflusses über die Drosselstelle 13 zu. Die übrigen leitenden Querschnitte des Kerns 2 und des Leitelements 45 müssen entsprechend angepaßt bzw. minimal vergrößert werden.

Der in der Figur 3 dargestellte Ausschnitt zeigt ebenfalls den Bereich der magnetischen Drosselstelle 13, wobei bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ein ringförmiges Anschlagstück 61 am Kernende 9 des Kerns 2 eingesetzt ist. Das Anschlagstück 61 ist beispielsweise so groß ausgeführt, daß es selbst eine innere Durchgangsöffήung 62 des Kerns 2 begrenzt und nur radial nach außen sowie nach oben in

Richtung des Anschlußsteckers 52 vom Kern 2 umgeben ist. An seiner unteren Stirnfläche 55 ist das Anschlagstück 61 beispielsweise verchromt, ähnlich dem Anschlagbereich am Kernende 9 ohne Anschlagstück. Ein solches Anschlagstück 61 hat den Vorteil gegenüber dem in der Figur 2 gezeigten

Beispiel, daß die genaue Bearbeitung des Anschlagbereichs noch außerhalb des Ventilrohrs 12 erfolgen kann und erst danach die Befestigung des Anschlagstücks 61 am Kernende 9 vorgenommen wird. Als Befestigungsmδglichkeiten des Anschlagstücks 61 bieten sich z. B. das Einpressen oder das Laserheften von außen an. Eine weitere Variante der Befestigung sieht so aus, daß allein durch den Restmagnetismus im stets geschlossenen Magnetkreis das Anschlagstück 61 am Kern 2 gehalten wird.

Bei dem in der Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist das Ventilrohr 12 zweiteilig ausgebildet, und zwar aus dem Kern 2 und dem Ventilsitzträger 10 bestehend. An dem Ventilsitzträger 10 ist einteilig die magnetische Drosselstelle 13 vorgesehen, die wie in den anderen Beispielen aus dem Ventilsitzträger 10 als sehr schmaler (geringe Wandstärke) Zylinderbereich hervorgeht. In axialer Richtung gesehen geht diese schmale Drosselstelle 13 nicht direkt in den Kern 2 über. Statt dessen schließt sich axial an die Drosselstelle 13, z. B. ab der Stirnfläche 55, ein breiterer Hülsenabschnitt 65 an, der den Kern 2 im Bereich des Kernendes 9 radial umgibt. Damit stellt der Hulsenabschnitt 65 das stromaufwärtige Ende des Ventilsitzträgers 10 dar. Fest verbunden sind der Ventilsitzträger 10 und der Kern 2 durch eine beispielsweise umlaufende Schweißnaht 66 im Bereich des Hülsenabschnitts 65, die z. B. mittels eines Lasers herstellbar ist. Diese zweiteilige Lösung hat wiederum den Vorteil, daß die Stirnfläche 55 des Kerns 2 als Anschlag einfacher bearbeitbar ist, da erst später der Hulsenabschnitt 65 des

Ventilsitzträgers 10 am Kern 2 befestigt wird. Trotzdem sind auch bei diesem zweiteiligen Verbindungsrohr 12 der Kern 2 und der Ventilsitzträger 10 direkt magnetisch leitend miteinander verbunden. Die magnetische Drosselstelle 13 kann prinzipiell in gleicher Weise auch einteilig mit dem Kern 2 ausgebildet sein, wobei die feste Verbindung dann beispielsweise zwischen einem nicht dargestellten Hülsenabschnitt des Kerns 2 und dem Ventilsitzträger 10 erfolgt.

Die Anforderungen an die Sättigungsflußdichte im Ventilsitzträger 10 sind deutlich geringer als an die Sättigungsflußdichte des Kerns 2, da die radiale Übertrittsfläche des Magnetflusses vom Ventilsitzträger 10 zum Anker 17 wesentlich größer (z. B. das Vierfache) ist als die Querschnitte von Anker 17 und Kern 2. Wenn nun bei der zweiteiligen Ausführung für den Ventilsitzträger 10 mit der Drosselstelle 13 ein Werkstoff mit sehr kleiner Sättigungsflußdichte, z. B. eine Nickel-Eisen-Legierung mit rund 0,5 T, verwendet wird, kommt die Drosselstelle 13 früher in Sättigung. Die Sättigungsflußdichte des für den Kern 2 verwendeten ferritischen Chromstahls beträgt dagegen beispielsweise 1,8 T. Diese Werkstoffauswahl bietet folglich neue Möglichkeiten der Magnetkreisausbildung. Einerseits kann der magnetische Fluß über die Drosselstelle 13 für eine bessere Ventilfunktion verringert werden, und andererseits kann der Drosselquerschnitt der Drosselstelle 13 für eine höhere mechanische Festigkeit des Ventilrohrs 12 bei gleichem magnetischen Streufluß vergrößert werden.

Das in den Figuren 5 und 6 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel weist einen anderen als die bisher gezeigten und beschriebenen Ventilsitzträger 10 auf, nämlich einen hülsenfδrmigen. Dabei besitzt der hülsenfδrmige Ventilsitzträger 10 eine weitgehend konstante Wandstärke, so daß die zum Einbau des Einspritzventils notwendigen Außenkonturen durch die Formung der Kunststoffumspritzung 50 realisiert werden. Ansonsten erfüllt der hülsenfδrmige Ventilsitzträger 10 die gleichen Funktionen wie die Ventilsitzträger 10 der Figuren 1 bis . Der hülsenfδrmige Ventilsitzträger 10 ist an seinem stromaufwärtigen Ende abgestreckt, d. h. auf eine deutlich geringere Wandstärke gebracht als über seine gesamte andere Länge. Diese Wandstärkenreduzierung erfolgt im axialen Bereich des Ankers 17, womit wiederum die magnetische Drosselstelle 13 geschaffen ist. Der Ventilsitzträger 10 erstreckt sich anschließend an die Drosselstelle 13 beispielsweise mit seiner reduzierten Wandstärke noch weiter stromaufwärts und umgibt dort erst den Kern 2 an seinem Kernende 9 radial. Durch die Schweißnaht 66 wird z. B. wieder eine feste

Verbindung von Ventilsitzträger 10 und Kern 2 erreicht. Der Ventilsitzträger 10 ist mit einer solchen Wandstärke außerhalb des abgestreckten Bereichs ausgeführt, daß eine ausreichende Ventilstabilität gewährleistet ist. Da der Drosselquerschnitt durch die Abstreckung sehr klein ist, kann auch für den Ventilsitzträger 10 ein kostengünstiger, ferritischer Chromstahl mit hoher Sättigungsflußdichte wie für den Kern 2 eingesetzt werden. Die magnetische Drosselstelle 13 besitzt z. B. eine Wandstärke von 0,2 mm. Bei dem in der Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel kommt ein Ventilsitzträger 10 zum Einsatz, der über seine gesamte Länge eine konstante Wandstärke hat, z. B. 0,5 mm. Dieser dickere hülsenförmige Ventilsitzträger 10 zeichnet sich durch eine höhere Stabilität auch im axialen

Erstreckungsbereich des Ankers 17 und des Kerns 2 aus. Allerdings ist nun ein Werkstoff notwendig, der magnetisch schlecht leitend ist und also eine niedrige Sättigungsflußdichte besitzt. Sättigungsflußdichten von rund 0,5 T haben z. B. Nickel-Eisen-Legierungen oder reines Nickel. Der Drosselquerschnitt, der bei diesem Beispiel nicht durch eine unmittelbar ausgeformte magnetische Drosselstelle 13 charakterisiert ist, würde ansonsten, also bei Materialien mit Sättigungsflußdichten deutlich über 0,5 T, zu viel Streufluß zulassen. Der Kern 2 besteht z. B. aus ferritischem Chromstahl.

Die nun folgenden Betrachtungen beziehen sich auf die Ausbildung der Ankerführung, besonders auf die in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele mit deutlich ausgeformten Drosselstellen 13. Durch das Fehlen eines unmagnetischen Zwischenteils, das unter anderem auch der Führung der Ventilnadel 19 bzw. des Ankers 17 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 dient, muß nun bei den erfindungsgemäßen Einspritzventilen eine andere Möglichkeit der Führung gefunden werden. Bei den bekannten Einspritzventilen mit dem unmagnetischen Zwischenteil ist also auch die Kontaktfläche Anker-Zwischenteil unmagnetisch, so daß keine nennenswerten seitlichen Magnetkräfte auftreten. Entsprechend dem Radialluftspalt zwischen Anker und Zwischenteil und dem Führungsspiel kann sich höchstens ein Verhältnis von maximalem zu minimalem Radialluftspalt von 2:1 ergeben. Durch die ungleichmäßige Flußverteilung können seitliche Kräfte z. B. bis zu 0,5 N auftreten, die jedoch unbedenklich sind. Bei den erfindungsgemäßen Konstruktionen des Ventilrohrs 12 mit der magnetischen Drosselstelle 13 wird der Anker 17 nun an magnetischem Material geführt, wobei die beiden magnetischen Werkstoffe nur noch durch eine z. B. 10 μm dicke Chromschicht am Anker 17 getrennt sind. Bei gleichem Führungsspiel von rund 40 μm kann so ein Verhältnis von maximalem zu minimalem Radialluftspalt 60 von 5:1 entstehen, das die Ursache für eine stark ungleiche Verteilung des Magnetflusses im Radialluftspalt 60 sein kann. Seitliche Kräfte bis zu 4 N können auftreten. Deshalb stellt die Lage der Ankerführung in axialer Richtung ein wichtiges konstruktives und magnetkreisspezifisches Kriterium dar.

In den Figuren 8 bis 10 sind Ausschnitte aus Einspritzventilen gezeigt, die z. B. dem in der Figur 1 dargestellten Einspritzventil entsprechen. Sie zeigen die Bereiche um die magnetische Drosselstelle 13 herum und verdeutlichen zudem den Verlauf der Magnetfeldlinien. Der Magnetfluß, der radial vom Ventilsitzträger 10 in den Anker 17 eintritt und die großen seitlichen Kräfte verursacht, kann besonders klein gehalten werden, wenn die wenigstens eine Führungsfläche 36 im axialen Erstreckungsbereich der magnetischen Drosselstelle 13 liegt. Die sehr schnell in Sättigung gelangende Drosselstelle 13 sorgt dafür, daß nur noch wenig Magnetfluß an die Führungsfläche 36 gelangen kann.

Magnetfeldberechnungen haben ergeben, daß kaum magnetischer Fluß an der Führungsfläche 36 in den Anker 17 übertritt und keine zusätzlichen seitlichen Kräfte mehr auftreten, wenn die Führungsfläche 36 im Bereich der Drosselstelle 13 liegt, wie es die Figuren 8 und 9 zeigen. Die Führungsfläche 36 soll dabei weitgehend zentral, betrachtet über die axiale Erstreckungslänge der Drosselstelle 13, angeordnet sein. Direkt an den Kern 2 darf die Führungsfläche 36 nicht anschließen, da dort wieder andere Magnetflußverhältnisse herrschen, die zu größeren seitlichen Kräften führen. In bezug auf den Verlauf des Magnetflusses und die Größe der seitlichen Kräfte ist es vollkommen unerheblich, ob die Führungsflächen 36 am Anker 17 (Figur 8) oder an der Drosselstelle 13 des Ventilsitzträgers 10 (Figur 9) ausgeführt sind. Als Herstellungsverfahren für die Führungsflächen 36 bieten sich z. B. Prägen, plastisches Einrollen oder auch spanabhebende Verfahren an. Die Figur 10 zeigt nur zum Vergleich eine Anordnung, bei der außerhalb der Drosselstelle 13 am Anker 17 eine Führungsfläche 36 vorgesehen ist. Die Magnetfeldlinien deuten an, daß vom Ventilsitzträger 10 ein hoher Magnetfluß in die Führungsfläche 36 des Ankers 17 übergeht, wodurch bei nicht exakt zentrisch liegendem Anker 17 große seitliche Kräfte auf den Anker 17 wirken können. Eine solche Anordnung sollte deshalb vermieden werden.

Claims

Patentansprüche

1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem von einer Magnetspule umgebenen Kern, mit einem Anker, durch den ein mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkender Ventilschließkδrper betätigbar ist, mit einem rohrfδrmigen, weitgehend stromabwärts des Kerns angeordneten Anschlußteil, das den Anker teilweise radial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) und das Anschlußteil (10) über eine magnetische Drosselstelle (13) direkt magnetisch leitend miteinander verbunden sind, wobei der Kern (2) , die Drosselstelle (13) und das Anschlußteil (10) ein einteiliges Gesamtbauteil darstellen.

2. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von

Brennkraftmaschinen, mit einem von einer Magnetspule umgebenen Kern, mit einem Anker, durch den ein mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkender Ventilschließkδrper betätigbar ist, mit einem rohrfδrmigen, weitgehend stromabwärts des Kerns angeordneten Anschlußteil, das den Anker teilweise radial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) und das Anschlußteil (10) über eine magnetische Drosselstelle (13) direkt magnetisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Drosselstelle (13) direkt einteilig am Kern (2) ausgeführt ist.

3. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem von einer Magnetspule umgebenen Kern, mit einem Anker, durch den ein mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkender Ventilschließkörper betätigbar ist, mit einem rohrfδrmigen, weitgehend stromabwärts des Kerns angeordneten Anschlußteil, das den Anker teilweise radial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) und das Anschlußteil (10) über eine magnetische Drosselstelle (13) direkt magnetisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Drosselstelle (13) direkt einteilig an dem Anschlußteil (10) ausgeführt ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Drosselstelle (13) kleiner ist als die Wandstärken vom Kern (2) und Anschlußteil (10) .

5. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) und das Anschlußteil (10) außerhalb der Drosselstelle (13) miteinander fest verbunden sind.

6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für das Anschlußteil (10) mit der Drosselstelle

(13) eine Nickel-Eisen-Legierung oder reines Nickel verwendet ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Drosselstelle (13) in Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffs zwischen 0,2 und 0,5 mm beträgt.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Drosselstelle (13) im axialen Erstreckungsbereich des Ankers (17) ausgebildet ist

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17) wenigstens eine Führungsfläche (36) zur axialen Führung des Ankers (17) hat und die wenigstens eine Führungsfläche (36) so angeordnet ist, daß sie im axialen Erstreckungsbereich der Drosselstelle (13) liegt und somit vollständig radial von der Drosselstelle (13) umgeben ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (13) wenigstens eine Führungsfläche (36) zur axialen Führung des Ankers (17) aufweist.