EP1399667B1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine Download PDF

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EP1399667B1
EP1399667B1 EP02740253A EP02740253A EP1399667B1 EP 1399667 B1 EP1399667 B1 EP 1399667B1 EP 02740253 A EP02740253 A EP 02740253A EP 02740253 A EP02740253 A EP 02740253A EP 1399667 B1 EP1399667 B1 EP 1399667B1
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EP
European Patent Office
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armature
capsule
fuel injection
injection device
valve member
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02740253A
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English (en)
French (fr)
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EP1399667A1 (de
Inventor
Laurent Chretien
Régis BLANC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1399667B1 publication Critical patent/EP1399667B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric 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
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • 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

Definitions

  • US-A-5732888 is an electromagnetically actuated valve in which the electromagnet is a magnetic coil and a having movable piston-shaped armature.
  • the magnet armature is at an abutment portion, with which the armature with open Valve comes into contact with a stop, with one Wear-resistant coating provided.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that the Solenoid valve has a simple structure and that the Valve member and the armature can be performed separately and thus an accurate guidance of these parts is possible.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine with a solenoid valve in a simplified representation
  • Figure 2 the solenoid valve in an enlarged view
  • Figure 3 a magnet armature of the solenoid valve in enlarged Representation according to a modified embodiment.
  • solenoid valve 50 For controlling the fuel injection by the Fuel injection device has these in Figure 2 enlarged illustrated solenoid valve 50, which by a electronic control device 52 is driven.
  • solenoid valve 50 By the solenoid valve 50 will be a connection of the Pump workspace 20 controlled with a discharge space, with open solenoid valve 50, the connection of the Pump work space 20 is opened with the discharge space, so that build up in the pump working chamber 20 no high pressure can and no fuel injection takes place. If that Solenoid valve 50 is closed, so is by this the Pump working space 20 separated from the discharge space, so that in the pump working chamber 20 high pressure corresponding to the stroke build the pump piston 18 and a Fuel injection can be done.
  • valve member 56 with its sealing surface 61 rests against the valve seat 60, so is the Pump workspace 20 separated from the discharge chamber and when the valve member 56 with its sealing surface 61 to the valve seat 60 is spaced, then the pump working chamber 20 with the Relief room connected.
  • the open position of the Valve member 56 is the suction stroke of the pump piston 18th Fuel through the connecting hole 62 in the Pump workspace 20 sucked.
  • the valve member 56 may be in the pump working chamber 20 and in the associated with this via the channel 48 pressure chamber 40th of the fuel injection valve 12 do not build up high pressure, so that the fuel injection valve 12 due to the Closing spring 44 through which the injection valve member 28 with its sealing surface 34 held in contact with the valve seat 36 will, is closed and no fuel injection he follows.
  • valve member 56 At the end of the solenoid valve 50 facing away from the Valve member 56 engages a preloaded compression spring 64, through which the valve member 56 in its opening direction that is in a direction from the valve seat 60 way.
  • the spring 64 is supported on the one hand at least indirectly on the valve member 56 and on the other hand at a Bore 54 occlusive lid 65 from, in the Pump body 16 is inserted.
  • the valve member 56 In his in the annular space 59 projecting end portion, the valve member 56 has a in Cross-section enlarged flange 66 and to these in axial Direction away from the sealing surface 61 cylindrical section 67, at the distance to the flange 66 an enlarged in cross section annular collar 68 is formed is.
  • the magnet armature 80 may include one or more axial through holes 79 exhibit.
  • the end face of the valve member 56 is located on the the magnetic disk 74 facing the front side of the magnet armature 80 on.
  • a prestressed compression spring 83 is arranged, through which the armature 80 is applied to the magnetic disk 74 towards is.
  • the by the compression spring 83 to the armature 80th applied force is less than that by the compression spring 64th on the valve member 56 exerted force.
  • the magnetic coil 88 is in the recess in the axial direction between the Carrier 86 and the magnetic disk 74 fixed.
  • the Carrier 86 is preferably made of plastic Terminal body 89 connected in the electrical Conductor elements are arranged, on the one hand with the Magnetic coil 88 and on the other hand with plug contacts 90th are connected, with which a not shown Plug part of leading to the control device 52 electrical lines is connectable.
  • the bore 69 is in an approximately hollow cylindrical neck 91 of the pump body 16 formed at its Outer circumference is provided with an external thread.
  • a union nut 92nd slid on the external thread of the neck 91 of the Pump body 16 is screwed on and thus the Solenoid valve 50 is attached to the pump body 16.
  • the Union nut 92 engages the carrier 86, which is located on the Magnetic disk 74 is supported, which in turn at the Stop disc 70 is supported, which at the stop shoulder 72 of the pump body 16 is present.
  • the sealing ring 77 is through the magnetic disk 74 is elastically compressed when this comes to the stop plate 70 to the plant.
  • the hub that the Valve member 56 between its open position and executes its closed position is sized to that the armature 80 is also in the closed position still arranged at an axial distance to the magnetic disk 74 is.
  • the stroke h, the valve member 56 between his open position and his closed position is carried out by the distance between the valve seat 60, on which the valve member 56 with its sealing surface 61 for Appendix comes, on the one hand and the stop plate 74, at the the valve member 56 comes to rest with its flange 66, on the other hand.
  • the residual air gap s between the Magnetic armature 80 and the magnetic disk 74 can by Using a stopper plate 74 with an adapted Thickness can be adjusted to the required level.
  • the Stopping disc 74 can, for example, by stamping be prepared.
  • the magnet armature 80 is preferably made of an alloy, which contains at least iron and cobalt, wherein the proportion of cobalt is between 10 and 50%. Preferably the proportion of cobalt is between 15 and 20%, especially advantageous is a proportion of cobalt of about 17%.
  • the Percentages of the cobalt content are by weight based.
  • the armature 80 is particularly characterized advantageous magnetic properties.
  • By the Control device 52 is the time course of the Current flow detected by the magnetic coil 88 and evaluated.
  • the magnet armature 80 provides a movable Part of the magnetic circuit, during the movement the inductance of the magnetic circuit is changed, resulting in a certain time course of the current flow through the solenoid 88 leads.
  • the magnet armature 80 and / or the capsule 81 also wholly or partially with a method for increasing its surface hardness be treated.
  • the magnet armature 80 and / or the capsule 81 can be subjected to a heat treatment process and for example, be case hardened by Gas nitrocarburizing or treated by carbonitriding be.
  • the surface hardness of the magnet armature 80 and / or the Capsule 81 can only on the outer shell or at the Be increased inner circumference, at which the leadership of the armature 80 takes place.
  • the surface hardness also over a larger area of the surface or over the entire Surface of the armature 80, in particular at the End face of the armature 80, on which the valve member 56th is increased, be increased.
  • the capsule 81 may for example consist of plasma nitrided steel.
  • the magnet armature 80 and / or the capsule 81 completely or partially a cold work hardening process be subjected and, for example, by ball irradiation or impact strengthening. These too Treatment of the armature 80 and / or the capsule 81 may only on the outer jacket of the magnet armature 80 or on the inner circumference the capsule 81 take place, where the leadership of the armature 80th he follows. Alternatively, the work hardening can also over a larger area of the surface or over the entire Surface of the armature 80 done.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die US-A1-5829413 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein Magnetventil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung auf, wobei das Magnetventil durch eine elektrische Steuereinrichtung angesteuert wird. Das Magnetventil weist eine Magnetspule und einen beweglichen kolbenförmigen Magnetanker auf, durch den ein Ventilglied gegen eine auf das Ventilglied wirkende Rückstellfeder zwischen zwei Stellungen bewegbar ist. Außerdem weist das Magnetventil eine Magnetscheibe auf, durch die der Magnetanker bei stromdurchflossener Magnetspule angezogen wird. Weiterhin weist das Magnetventil eine topfförmige Kapsel auf, in die der Magnetanker eintaucht und in der der Magnetanker über seinen Außenmantel verschiebbar geführt ist. Der Magnetanker und das Ventilglied sind dabei fest miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet, wobei das Ventilglied in einem Gehäuseteil der Kraftstoffeinspritzeinrichtung geführt ist, während der Magnetanker in der Kapsel geführt ist. Hierbei können sich infolge von Fertigungs- und Montagetoleranzen Probleme bei der Sicherstellung einer genauen Führung ergeben. Außerdem besteht die Kapsel aus mehreren separaten Bauteilen, wodurch sich ein aufwendiger Aufbau des Magnetventils ergibt.
Durch die US-A-5732888 ist ein elektromagnetisch betätigtes Ventil bekannt, bei dem der Elektromagnet eine Magnetspule und einen beweglichen kolbenförmigen Magnetanker aufweist. Der Magnetanker ist an einem Anschlagabschnitt, mit dem der Magnetanker bei geöffnetem Ventil an einem Anschlag zur Anlage kommt, mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen. Auf seinem Außenmantel, mit dem der Magnetanker verschiebbar geführt ist, ist der Magnetanker nicht beschichtet.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Magnetventil einen einfachen Aufbau aufweist und dass das Ventilglied und der Magnetanker getrennt voneinander geführt sein können und somit eine genaue Führung dieser Teile ermöglicht ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Durch die Weiterbildung gemäß den Ansprüchen 2 bis 7 wird ein Verschleiß des Magnetankers vermieden.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Magnetventil in vereinfachter Darstellung, Figur 2 das Magnetventil in vergrößerter Darstellung und Figur 3 einen Magnetanker des Magnetventils in vergrößerter Darstellung gemäß einer modifizierten Ausführung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffpumpe 10 und ein Kraftstoffeinspritzventil 12 auf, die zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefaßt sind und eine sogenannte Pumpe-Düse-Einheit bilden, die in eine Bohrung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingesetzt ist, wobei das Kraftstoffeinspritzventil 12 in den Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine ragt. Die Kraftstoffpumpe 10 weist einen in einer Zylinderbohrung 14 eines Pumpenkörpers 16 axial verschiebbar geführten Pumpenkolben 18 auf, der in der Zylinderbohrung 14 einen Pumpenarbeitsraum 20 begrenzt, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 20 wird beim Saughub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zugeführt. Der Pumpenkolben 18 wird durch einen nicht näher dargestellten Nockenantrieb der Brennkraftmaschine gegen die Kraft einer Rückstellfeder 22 in einer Hubbewegung angetrieben.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und der mit dem Pumpenkörper 16 verbunden ist. Im Ventilkörper 26 ist in einer Bohrung 30 ein Einspritzventilglied 28 längsverschiebbar geführt. Die Bohrung 30 verläuft zumindest annähernd parallel zur Zylinderbohrung 14 des Pumpenkörpers 16, kann jedoch auch zu dieser geneigt verlaufen. Der Ventilkörper 26 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 32 auf. Das Einspritzventilglied 28 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten, beispielsweise ebenfalls etwa kegelförmigen Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen.
Im Ventilkörper 26 ist zwischen dem Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine zum Ventilsitz 36 weisende Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist in einem Federraum 46 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt. Der Druckraum 40 ist über einen durch den Ventilkörper 26 und den Pumpenkörper 16 verlaufenden Kanal 48 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden.
Zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist diese ein in Figur 2 vergrößert dargestelltes Magnetventil 50 auf, das durch eine elektronische Steuereinrichtung 52 angesteuert wird. Durch das Magnetventil 50 wird eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 20 mit einem Entlastungsraum gesteuert, wobei bei geöffnetem Magnetventil 50 die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 20 mit dem Entlastungsraum geöffnet ist, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 20 kein Hochdruck aufbauen kann und keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Wenn das Magnetventil 50 geschlossen ist, so wird durch dieses der Pumpenarbeitsraum 20 vom Entlastungsraum getrennt, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 20 Hochdruck entsprechend dem Hub des Pumpenkolbens 18 aufbauen und eine Kraftstoffeinspritzung erfolgen kann. Das Magnetventil 50 ist beispielsweise am Pumpenkörper 16 seitlich angeordnet und weist ein in einer Bohrung 54 des Pumpenkörpers 16 geführtes Ventilglied 56 auf. Die Bohrung 54 verläuft quer, beispielsweise zumindest annähernd senkrecht zur Zylinderbohrung 14. Die Bohrung 54 weist eine radiale Erweiterung 55 auf, von der aus eine Verbindungsbohrung 58 in den Pumpenarbeitsraum 20 abführt.
Die Bohrung 54 mündet in einen im Querschnitt gegenüber dieser vergrößerten Ringraum 59 im Pumpenkörper 16, wobei die Mündung der Bohrung 54 sich beispielsweise etwa konisch erweitert und einen Ventilsitz 60 bildet. Das Ventilglied 56 weist in seinem aus der Bohrung 54 in den Ringraum 59 ragenden Endbereich einen größeren Querschnitt auf als in der Bohrung 54, wodurch am Ventilglied 56 eine zum Ventilsitz 60 weisende beispielsweise etwa konische Dichtfläche 61 gebildet ist, die mit dem Ventilsitz 60 zusammenwirkt. In den Ringraum 59 mündet eine Verbindungsbohrung 62 zu einem Entlastungsraum, als der beispieslweise zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter dient. Wenn das Ventilglied 56 mit seiner Dichtfläche 61 am Ventilsitz 60 anliegt, so ist der Pumpenarbeitsraum 20 vom Entlastungsraum getrennt und wenn das Ventilglied 56 mit seiner Dichtfläche 61 zum Ventilsitz 60 beabstandet ist, so ist der Pumpenarbeitsraum 20 mit dem Entlastungsraum verbunden. In der geöffneten Stellung des Ventilglieds 56 wird beim Saughub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff durch die Verbindungsbohrung 62 in den Pumpenarbeitsraum 20 angesaugt. In der geöffneten Stellung des Ventilglieds 56 kann sich im Pumpenarbeitsraum 20 und in dem mit diesem über den Kanal 48 verbundenen Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 kein Hochdruck aufbauen, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 bedingt durch die Schließfeder 44, durch die das Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 in Anlage am Ventilsitz 36 gehalten wird, geschlossen ist und keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt. In der geschlossenen Stellung des Ventilglieds 56 baut sich im Pumpenarbeitsraum 20 und im Druckraum 40 Hochdruck entsprechend dem Hub des Pumpenkolbens 18 auf. Wenn der Druck im Druckraum 40 so hoch ist, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 erzeugte Kraft in Öffnungsrichtung 29 größer ist als die durch die Schließfeder 44 auf das Einspritzventilglied 28 ausgeübte Schließkraft, so hebt das Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 vom Ventilsitz 36 ab und gibt die Einspritzöffnungen 32 frei, durch die Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Wenn der Druck im Druckraum 40 wieder so weit absinkt, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 erzeugte Druckkraft geringer ist als die Kraft der Schließfeder 44, so schließt das Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder und die Kraftstoffeinspritzung ist beendet.
Am dem Magnetventil 50 abgewandten Endbereich des Ventilglieds 56 greift eine vorgespannte Druckfeder 64 an, durch die das Ventilglied 56 in seiner Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, das ist in einer Richtung vom Ventilsitz 60 weg. Die Feder 64 stützt sich einerseits zumindest mittelbar am Ventilglied 56 und andererseits an einem die Bohrung 54 verschließenden Deckel 65 ab, der in den Pumpenkörper 16 eingesetzt ist. In seinem in den Ringraum 59 ragenden Endbereich weist das Ventilglied 56 einen im Querschnitt vergrößerten Flansch 66 und an diesen in axialer Richtung von der Dichtfläche 61 weg anschließenden zylindrischen Abschnitt 67, an dem mit Abstand zum Flansch 66 ein im Querschnitt vergrößerter Ringbund 68 ausgebildet ist. Der Ringraum 59 ist in einer im Durchmesser mehrfach gestuften Bohrung 69 des Pumpenkörpers 16 ausgebildet und in axialer Richtung vom Pumpenkörper 16 weg durch eine in einen gegenüber dem Ringraum 59 im Durchmesser etwas größeren Abschnitt der Bohrung 69 eingesetzte Anschlagscheibe 70 begrenzt. Die Anschlagscheibe 70 weist eine Bohrung 71 auf, durch die der zylindrische Abschnitt 67 des Ventilglieds 56 hindurchragt. Die Bohrung 71 in der Anschlagscheibe 70 ist im Durchmesser nur wenig größer ausgebildet als der Ringbund 68 des Ventilglieds 56, der in der Bohrung 71 angeordnet ist. Die Bohrung 71 in der Anschlagscheibe 70 ist im Durchmesser kleiner ausgebildet als der Flansch 66 des Ventilglieds 56, der somit nicht in die Bohrung 71 eintauchen kann. Die Anschlagscheibe 70 liegt in axialer Richtung zum Pumpenkörper 16 hin an einer Anschlagschulter 72 in der Bohrung 69 am Pumpenkörper 16 an. Das Ventilglied 56 ist mit seinem Ringbund 68 in der Bohrung 71 der Anschlagscheibe 70 mit geringem Spiel geführt.
An den die Anschlagscheibe 70 aufnehmenden Abschnitt der Bohrung 69 schließt sich ein weiterer im Durchmesser vergrößerter Abschnitt der Bohrung 69 an, in den als Bestandteil des Magnetventils 50 eine Magnetscheibe 74 eingesetzt ist. Die Magnetscheibe 74 weist eine Bohrung 75 auf, in die der zylindrische Abschnitt 67 des Ventilglieds 56 hineinragt. Zwischen der Magnetscheibe 74 und einer am Pumpenkörper 16 ausgebildeten, die Anschlagscheibe 70 umgebenden Ringschulter 76 ist ein elastischer Dichtring 77 eingespannt.
Das Magnetventil 50 weist einen beweglichen Magnetanker 80 auf, an dem das Ventilglied 56 mit der Stirnseite seines aus der Bohrung 75 der Magnetscheibe 74 ragenden Endes anliegt. Der Magnetanker 80 ist als zumindest annähernd zylinderförmiger Kolben ausgebildet und in einer topfförmigen Kapsel 81 zumindest annähernd koaxial zum Ventilglied 56 verschiebbar angeordnet. Der Magnetanker 80 ist über seinen Außenmantel in der Kapsel 81 mit geringem Spiel verschiebbar geführt. Die dem Magnetanker 80 zugewandte Stirnseite der Magnetscheibe 74 und die der Magnetscheibe 74 zugewandte Stirnseite des Magnetankers 80 sind mit möglichst hoher Genauigkeit parallel zueinander angeordnet und der Magnetanker 80 ist bewegt sich mit möglichst hoher Genauigkeit senkrecht zu der diesem zugewandten Stirnseite der Magnetscheibe 74. Der Magnetanker 80 kann eine oder mehrere axiale Durchgangsbohrungen 79 aufweisen. Die Stirnseite des Ventilglieds 56 liegt an der der Magnetscheibe 74 zugewandten Stirnseite des Magnetankers 80 an. Zwischen dem am der Magnetscheibe 74 abgewandten Ende der Kapsel 81 angeordneten mit dieser einstückigen, Boden 82 der Kapsel 81 und der der Magnetscheibe 74 abgewandten Stirnseite des Magnetankers 80 ist eine vorgespannte Druckfeder 83 angeordnet, durch die der Magnetanker 80 zur Magnetscheibe 74 hin beaufschlagt ist. Die durch die Druckfeder 83 auf den Magnetanker 80 ausgeübte Kraft ist geringer als die durch die Druckfeder 64 auf das Ventilglied 56 ausgeübte Kraft. Durch die auf das Ventilglied 56 wirkende Druckfeder 64 und die auf den Magnetanker 80 wirkende Druckfeder 83 wird eine Anlage des Ventilglieds 56 am Magnetanker 80 sichergestellt, ohne daß diese beiden Teile miteinander verbunden sind.
Zwischen der Kapsel 81 und der Magnetscheibe 74 ist ein Ring 85 angeordnet, der einerseits mit der Kapsel 81 und andererseits mit der Magnetscheibe 74 verbunden, insbesondere verschweißt ist. Der Ring 85 besteht aus nicht magnetisierbarem Material. Die Magnetscheibe 74 bildet dabei sozusagen einen die Kapsel 81 verschließenden Deckel und der Magnetanker 80 ist im durch die Kapsel 81 und die Magnetscheibe 74 begrenzten Innenraum angeordnet. Die Kapsel 81 ist in einen etwa hohlzylinderförmigen Träger 86 eingesetzt, der einen Außendurchmesser aufweist, der zumindest annähernd gleich groß ist wie der Außendurchmesser der Magnetscheibe 74. Der Träger 86 weist zur Magnetscheibe 74 hin in seinem Innenumfang eine radiale Ausnehmung 87 auf, in die eine Magnetspule 88 eingesetzt ist. Die Magnetspule 88 ist in der Ausnehmung in axialer Richtung zwischen dem Träger 86 und der Magnetscheibe 74 festgelegt. Mit dem Träger 86 ist ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehender Anschlußkörper 89 verbunden, in dem elektrische Leiterelemente angeordnet sind, die einerseits mit der Magnetspule 88 und andererseits mit Steckkontakten 90 verbunden sind, mit denen ein nicht dargestelltes Steckerteil von zur Steuereinrichtung 52 führenden elektrischen Leitungen verbindbar ist.
Die Bohrung 69 ist in einem etwa hohlzylinderförmigen Ansatz 91 des Pumpenkörpers 16 ausgebildet, der an seinem Außenumfang mit einem Außengewinde versehen ist. Über den Träger 86 des Magnetventils 50 ist eine Überwurfmutter 92 aufgeschoben, die auf das Außengewinde des Ansatzes 91 des Pumpenkörpers 16 aufgeschraubt ist und über die somit das Magnetventil 50 am Pumpenkörper 16 befestigt ist. Die Überwurfmutter 92 greift am Träger 86 an, der sich an der Magnetscheibe 74 abstützt, die sich wiederum an der Anschlagscheibe 70 abstützt, welche an der Anschlagschulter 72 des Pumpenkörpers 16 anliegt. Der Dichtring 77 wird durch die Magnetscheibe 74 elastisch zusammengedrückt, wenn diese an der Anschlagscheibe 70 zur Anlage kommt.
Nachfolgend wird die Funktion des Magnetventils 50 erläutert. Wenn die Magnetspule 88 stromlos ist, so wirkt auf den Magnetanker 80 keine magnetische Kraft. Durch die Kraft der Druckfeder 64 wird das Ventilglied 56 in seiner offenen Stellung gehalten, da die Kraft der Druckfeder 64 größer ist als die Kraft der auf den Magnetanker 80 wirkenden Druckfeder 83. Der Magnetanker 80 ist somit mit axialem Abstand von der Magnetscheibe 74 angeordnet. Die Bewegung des Ventilglieds 56 und damit des Magnetankers 80 in Öffnungsrichtung ist dadurch begrenzt, daß das Ventilglied 56 mit seinem Flansch 66 an der Anschlagscheibe 74 zur Anlage kommt. Wenn das Magnetventil 50 geschlossen werden soll, so wird durch die Steuereinrichtung 52 die Magnetspule 88 bestromt, so daß durch die Magnetspule 88, die Magnetscheibe 74 und den Magnetanker 80 ein geschlossener magnetischer Kreis entsteht und der Magnetanker 80 von der Magnetscheibe 74 angezogen wird. Die durch die Druckfeder 83 und die Magnetscheibe 74 auf den Magnetanker 80 ausgeübte Kraft ist größer als die durch die Druckfeder 64 auf das Ventilglied 56 ausgeübte Kraft, so daß durch den Magnetanker 80 das Ventilglied 56 in seine geschlossene Stellung bewegt wird, in der dieses mit seiner Dichtfläche 61 am Ventilsitz 60 anliegt. Der Hub, den das Ventilglied 56 zwischen seiner geöffneten Stellung und seiner geschlossenen Stellung ausführt, ist derart bemessen, daß der Magnetanker 80 auch in der geschlossenen Stellung noch mit axialem Abstand zur Magnetscheibe 74 angeordnet ist. Durch den hierbei vorhandenen Restluftspalt wird verhindert, daß der Magnetanker 80 an der Magnetscheibe 74 haftet, nachdem die Magnetspule 88 wieder stromlos ist und der Magnetanker 80 wieder von der Magnetscheibe 74 wegbewegt werden muß. Der Hub h, den das Ventilglied 56 zwischen seiner geöffneten Stellung und seiner geschlossenen Stellung ausführt, ist durch den Abstand zwischen dem Ventilsitz 60, an dem das Ventilglied 56 mit seiner Dichtfläche 61 zur Anlage kommt, einerseits und der Anschlagscheibe 74, an dem das Ventilglied 56 mit seinem Flansch 66 zur Anlage kommt, andererseits bestimmt. Der Restluftspalt s zwischen dem Magnetanker 80 und der Magnetscheibe 74 kann durch Verwendung einer Anschlagscheibe 74 mit einer angepassten Dicke auf das erforderliche Mass eingestellt werden. Die Anschlagscheibe 74 kann beispielsweise durch Stanzprägen hergestellt sein.
Der Magnetanker 80 besteht vorzugsweise aus einer Legierung, die wenigstens Eisen und Cobalt enthält, wobei der Anteil des Cobalts zwischen 10 und 50% beträgt. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Cobalt zwischen 15 und 20%, besonders vorteilhaft ist ein Anteil an Cobalt von etwa 17%. Die Prozentangaben zum Cobaltanteil sind dabei auf das Gewicht bezogen. Der Magnetanker 80 weist hierdurch besonders vorteilhafte magnetische Eigenschaften auf. Durch die Steuereinrichtung 52 wird der zeitliche Verlauf des Stromflusses durch die Magnetspule 88 erfasst und ausgewertet. Der Magnetanker 80 stellt einen beweglichen Teil des Magnetkreises dar, durch den bei dessen Bewegung die Induktivität des Magnetkreises verändert wird, was zu einem bestimmten zeitlichen Verlauf des Stromflusses durch die Magnetspule 88 führt. Wenn sich der Magnetanker 80 nicht mehr bewegt, so ändert sich die Induktivität nicht mehr und es ergibt sich eine charakteristische Änderung des zeitlichen Verlaufs des Stromflusses durch die Magnetspule 88. Für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung ist insbesondere der Zeitpunkt von Bedeutung, wenn das Magnetventil 50 geschlossen ist, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 20 Hochdruck aufbaut und die Kraftstoffeinspritzung beginnt. Aus der charakteristischen Änderung des Stromflusses durch die Magnetspule 88 kann ermittelt werden, wenn der Magnetanker 80 und somit das Ventilglied 56 die geschlossene Stellung erreicht hat. Bei der Herstellung des Magnetankers 80 aus dem vorstehend angegebenen Material ergibt sich eine stark ausgeprägte Änderung des Stromflusses durch die Magnetspule 88, wenn sich der Magnetanker 80 nicht mehr bewegt, so daß der Schließzeitpunkt des Magnetventils 50 und damit der Zeitpunkt des Einspritzbeginns mit hoher Genauigkeit bestimmen lässt.
Die Härte des Materials, aus dem der Magnetanker 80 zur Erzielung der günstigen magnetischen Eigenschaften besteht, ist gegenüber der Härte des Materials, aus dem das Ventilglied 56 besteht, geringer. Um zu verhindern, daß durch die Anlage des Ventilglieds 56 am Magnetanker 80 an diesem ein unzulässig starker Verschleiß auftritt, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Oberflächenhärte des Magnetankers 80 zumindest im Bereich der Anlage des Ventilglieds 56 erhöht ist.
Um zu verhindern, daß am Magnetanker 80 und/oder an der Kapsel 81 infolge der Führung des Magnetankers 80 ein unzulässig starker Verschleiß auftritt, sind am Magnetanker 80 und/oder an der Kapsel 81 gemäß Figur 3 Maßnahmen zur Erhöhung der Oberflächenhärte vorgesehen. In Figur 3 sind der Magnetanker 80 und die Kapsel 81 aus Übersichtlichkeitsgründen in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Es kann hierbei vorgesehen sein, daß der Magnetanker 80 zumindest bereichsweise eine Beschichtung 94 aus einem Material aufweist, das gegenüber dem Material, das ist die Eisen-Cobalt-Legierung, aus dem der Magnetanker 80 besteht, eine höhere Härte aufweist. Als Material für die Beschichtung 94 kann ein Metall verwendet werden, insbesondere Nickel oder Chrom. Es kann hierbei eine Oberflächenhärte des Magnetankers 80 von beispielsweise etwa 700 HV erreicht werden. Die Beschichtung 94 kann nur am Außenmantel der Magnetankers 80, über den dieser in der Kapsel 81 geführt ist, oder auch an der Stirnfläche des Magnetankers 80 aufgebracht sein, an der das Ventilglied 56 anliegt, oder über die gesamte Oberfläche des Magnetankers 80. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Kapsel 81 an ihrem den Magnetanker 80 führenden Innenumfang mit einer Beschichtung 94 versehen ist. Die Beschichtung 94 ist vorzugsweise zumindest an dem Teil Magnetanker 80 und Kapsel 81 aufgebracht, das die geringere Härte aufweist.
Anstelle der Beschichtung 94 kann der Magnetanker 80 und/oder die Kapsel 81 auch ganz oder bereichsweise mit einem Verfahren zur Erhöhung von dessen Oberflächenhärte behandelt sein. Der Magnetanker 80 und/oder die Kapsel 81 kann einem Wärmebehandlungsverfahren unterzogen werden und beispielsweise einsatzgehärtet sein, durch gasnitrocarburieren oder durch carbonitrieren behandelt sein. Die Oberflächenhärte des Magnetankers 80 und/oder der Kapsel 81 kann nur an dessen Außenmantel bzw. an deren Innenumfang erhöht sein, an dem die Führung des Magnetankers 80 erfolgt. Alternativ kann die Oberflächenhärte auch über einen größeren Bereich der Oberfläche oder über die gesamte Oberfläche des Magnetankers 80, insbesondere auch an der Stirnfläche des Magnetankers 80, an der das Ventilglied 56 anliegt, erhöht sein. Die Kapsel 81 kann beispielsweise aus plasmanitriertem Stahl bestehen.
Weiterhin kann der Magnetanker 80 und/oder die Kapsel 81 ganz oder bereichsweise einem Kaltverfestigungsverfahren unterzogen werden und beispielsweise durch Kugelbestrahlung oder eine Schlagverfestigung behandelt werden. Auch diese Behandlung des Magnetankers 80 und/oder der Kapsel 81 kann nur am Außenmantel des Magnetankers 80 bzw. am Innenumfang der Kapsel 81 erfolgen, wo die Führung des Magnetankers 80 erfolgt. Alternativ kann die Kaltverfestigung auch über einen größeren Bereich der Oberfläche oder über die gesamte Oberfläche des Magnetankers 80 erfolgen.
Die Verwendung des vorstehend beschriebenen Magnetventils 50 mit dem in der Kapsel 81 geführten Magnetanker 80 ist nicht auf die beschriebene Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Form der Pumpe-Düse-Einheit beschränkt sondern kann auch bei beliebigen anderen Ausführungen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen vorgesehen werden.

Claims (8)

  1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Magnetventil (50) zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, wobei das Magnetventil (50) durch eine elektrische Steuereinrichtung (52) angesteuert wird und eine Magnetspule (88), einen beweglichen kolbenförmigen Magnetanker (80), durch den ein Ventilglied (56) gegen die Kraft einer auf das Ventilglied (56) wirkenden Rückstellfeder (64) zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar ist, eine Magnetscheibe (74), durch die der Magnetanker (80) bei stromdurchflossener Magnetspule (88) angezogen wird, und eine topfförmige Kapsel (81) aufweist, in die der Magnetanker (80) eintaucht, wobei der Magnetanker (80) über seinen Außenmantel in der Kapsel (81) verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (81) einen einstückig mit dieser ausgebildeten Boden (82) aufweist und dass zwischen dem Boden (82) und dem Magnetanker (80) eine Druckfeder (83) eingespannt ist, durch die der Magnetanker (80) zur Magnetscheibe (74) hin beaufschlagt ist, wobei der Magnetanker (80) und das Ventilglied (56) nicht miteinander verbunden sind.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (80) zumindest an seinem Außenmantel und/oder die Kapsel (81) an ihrem Innenmantel mit einer Beschichtung (94) aus einem Metall mit gegenüber dem Material, aus dem der Magnetanker (80) bzw. die Kapsel (81) besteht, höherer Härte versehen ist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (94) aus Chrom oder Nickel besteht.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (80) zumindest an seinem Außenmantel und/oder die Kapsel (81) an ihrem Innenmantel mit einem Verfahren zur Erhöhung der Oberflächenhärte behandelt ist.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (80) und/oder die Kapsel (81) einsatzgehärtet ist.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (80) und/oder die Kapsel (81) mit einem Nitrierverfahren behandelt ist, insbesondere mit einem Gasnitrocarburierverfahren oder einem Carbonitrierverfahren.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (80) und/oder die Kapsel (81) mit einem Kaltverfestigungsverfahren behandelt ist, insbesondere einem Kugelbestrahlungsverfahren oder einem Schlagverfestigungsverfahren.
  8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (80) zumindest im wesentlichen aus einer Legierung besteht, die wenigstens Eisen und Cobalt enthält, wobei der Anteil an Cobalt zwischen 10% und 50% beträgt.
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