EP1415083B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1415083B1
EP1415083B1 EP02742752A EP02742752A EP1415083B1 EP 1415083 B1 EP1415083 B1 EP 1415083B1 EP 02742752 A EP02742752 A EP 02742752A EP 02742752 A EP02742752 A EP 02742752A EP 1415083 B1 EP1415083 B1 EP 1415083B1
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EP
European Patent Office
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armature
fuel injection
injection valve
flange
valve according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02742752A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1415083A1 (de
Inventor
Franz Rieger
Fevzi Yildirim
Andreas Eichendorf
Günther HOHL
Michael HÜBEL
Jürgen Stein
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1415083A1 publication Critical patent/EP1415083A1/de
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Publication of EP1415083B1 publication Critical patent/EP1415083B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0685—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature and the valve being allowed to move relatively to each other or not being attached to each other
    • 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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0614—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
    • F02M51/0617—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2068—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements
    • F02D2041/2079—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements the circuit having several coils acting on the same anchor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of claim 1.
  • the closing times of fuel injection valves are extended by adhesion forces between armature and core on the one hand and by eddy currents on the other hand.
  • Another possibility is to build up a magnetic field for opening the fuel injection valve and a second magnetic field for holding the fuel injection valve in its open position.
  • the strength of the holding field can then be chosen so small that the eddy currents are small after switching off the holding field and thus the closing time can be shortened.
  • a fuel injection valve for injecting fuel into an internal combustion engine in which the magnetic coil has three windings, which are controlled by three separate circuits.
  • the first circuit for rapidly opening the fuel injection valve, the second circuit for keeping open the fuel injection valve and the third circuit for generating a magnetic field canceling the residual field for fast closing of the fuel injection valve is used.
  • a disadvantage of the from the DE 23 06 007 C3 known fuel injection valve is in particular the complicated production of an arrangement with three circuits that drive three windings of the solenoid. Also, the increased space required by the circuits is disadvantageous. An active return by a directed in the closing direction magnetic force component does not take place.
  • the two armature are firmly connected to the valve and there is a valve closing spring available.
  • the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over that allows a quick opening and an active and thus accelerated closing operation by the combination of a double coil and the Ankerkewegkals, which allows each by a forward stroke and a positioning spring per solenoid, a fuel injection valve With Low drive power of the magnetic circuits and a high switching dynamics can be realized.
  • Another advantage is that the spring constant of the positioning springs is small compared to the spring constant of the return spring, whereby a reinforcement of the return spring is unnecessary.
  • the armature free paths are advantageously about half of the total stroke of the armature of the magnetic circuit, whereby the armature are held by a suitable timing in oscillating center positions, resulting in the high switching dynamics.
  • Fig. 1 shows in a partial sectional view of the middle part of a fuel injection valve 1.
  • the fuel injection valve 1 is particularly suitable for direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, a mixture-compression, spark-ignition internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 can be designed as an inwardly or outwardly opening fuel injection valve 1.
  • At the in Fig. 1 illustrated embodiment is an inwardly opening fuel injector. 1
  • the fuel injection valve 1 comprises a first magnetic coil 2, which cooperates with a first armature 3, and a second magnetic coil 4, which cooperates with a second armature 5.
  • the first magnetic coil 2 is wound on a first coil carrier 6 and the second magnetic coil 4 is wound on a second coil carrier 7.
  • the first magnetic coil 2 surrounds a first core part 8, while the second magnetic coil 4 surrounds a second core part 9.
  • the first magnetic coil 2 and the second magnetic coil 4 are separated from one another in the axial direction by a web 10.
  • the first armature 3 and the second armature 5 are arranged between the first core part 8 and the second core part 9 and separated from each other by a stop ring 11.
  • the stop ring 11 is made for the magnetic separation of the magnetic circuits of a non-magnetizable material.
  • a valve needle 14 extends through the first core part 8, the second core part 9 and the two anchors 3 and 5.
  • the first armature 3 is in operative connection with the valve needle 14 via a first flange 12, while the second armature 5 via a second flange thirteenth is in operative connection with the valve needle 14.
  • the flanges 12 and 13 can be welded to the valve needle 14 or pressed onto this.
  • a first positioning spring 15 is clamped, which acts on the first armature 3 in a closing direction.
  • a second positioning spring 16 is provided between the second flange 13 and the second armature 5, which acts on the second armature 5 in an opening direction of the fuel injection valve 1.
  • a first working gap 18 is formed as a result of the positioning springs 15 and 16 between the first armature 3 and the first core part 8, while between the second armature 5 and the second core part 9, a second working gap 19 is located.
  • the anchors 3 and 5 are in contact with the stop ring 11.
  • Between the first flange 12 and the first armature 3 is a first Ankerke 23 and between the second flange 13 and the second armature 5, a second Ankerkeweg 24 is formed.
  • valve needle 14 On the valve needle 14 is supported in the inlet direction from a return spring 17 which acts on the valve needle 14 so that a standing with the valve needle 14 in operative connection, not shown valve closing body in sealing engagement with a sealing seat and thus the fuel injector 1 is kept closed.
  • the spring constant of the return spring 17 is much larger than the spring constants of the positioning springs 15 and 16.
  • the fuel injection valve 1 further comprises a nozzle body 20 having an outer pole 21 of the magnetic circuits be upheld.
  • the fuel is supplied centrally and passed through a central recess 22 of the fuel injection valve 1 and through the tubular valve needle 14 to the sealing seat.
  • Fig. 2 shows in a sectional detail a highly schematic detail of the in Fig. 1 In the drawing, only those parts of the fuel injection valve 1 are shown, which are needed to explain the operation. In this case, already described components are provided with matching reference numerals.
  • the following description of the operation of the magnetic coils 2 and 4 and the armature 3 and 5 is the sake of clarity in conjunction with the in FIGS. 3A and 3B diagrams showing the timing of the armature and Ventilnadelhubs the in Fig. 1 illustrated embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention and the switching phases of the opening and closing process represent, to consider.
  • the first stroke h 1 is smaller than the first working gap 18, which is formed between the first armature 3 and the first core part 8.
  • the total width of the working gaps 18 and 19 may be, for example, approximately 110 ⁇ m, of which approximately 50 ⁇ m are attributable to the preliminary stroke h 1 or h 2 .
  • the first armature 3 has already returned to its initial position by the force of the first positioning spring 15, where it remains until the next opening cycle.
  • the second positioning spring 16 can also reset the second armature 5 in its initial position.
  • Fig. 3A It can be seen that after each passing through the first and second strokes h 1 and h 2, the armatures 3 and 5 are kept in an oscillating floating state, whereby a pre-acceleration of the valve needle 14 during opening or closing of the fuel injection valve 1 can be omitted and the switching dynamics essential is improved.
  • the invention is not limited to the embodiment described, but is suitable for any construction of fuel injectors 1, in particular for outwardly opening fuel injectors. 1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, umfasst eine mit einem ersten Anker (3) zusammenwirkende erste Magnetspule (2), eine mit einem zweiten .Anker (5) zusammenwirkende zweite Magnetspule (4) und eine mit dem ersten Anker (3) über einen ersten Flansch (12) und mit dem zweiten Anker (5) über einen zweiten Flansch (13) kraftschlüssig in Verbindung stehende Ventilnadel (14) zur Betätigung eines Ventilschliesskörpers. Die Ventilnadel (14) ist durch eine Rückstellfeder (17) in einer Schliessrichtung des Brennstoffeinspritzventils (1) beaufschlagt. Eine erste Positionierfeder (15), die zwischen dem ersten Flansch (12) und dem ersten Anker (3) angeordnet ist, beaufschlagt den ersten Anker (3) in der Schliessrichtung des Brennstoffeinspritzventils (1), während eine zweite Positionierfeder (16), die zwischen dem zweiten Flansch (13) und dem zweiten Anker (5) angeordnet ist, den zweiten Anker (5) in einer öffnungsrichtung des Brennstoffeinspritzventils (1) beaufschlagt.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Schließzeiten von Brennstoffeinspritzventilen werden durch Adhäsionskräfte zwischen Anker und Kern einerseits und durch Wirbelströme andererseits verlängert. Zur Verringerung der Verzögerungen ist beispielsweise bekannt, die Rückstellfeder, die den Anker beaufschlagt, stärker zu konzipieren. Damit die Öffnungszeiten des Brennstoffeinspritzventils nicht unter der erhöhten Rückstellkraft der Rückstellfeder leiden, müssen stärkere Magnetkreise entwickelt werden, die mit größeren Abmessungen der Magnetspulen, höheren Versorgungsspannungen, einer höheren Windungszahl und teureren Magnetmaterialien betrieben werden müssen.
  • Ferner ist bekannt, bei Beendigung des das Brennstoffeinspritzventil erregenden Stromimpulses einen Strom in umgekehrter Richtung durch die Magnetspule fließen zu lassen, um den Abbau des Restfeldes zu beschleunigen. Die Konstruktion entsprechender Steuerelemente ist jedoch aufwendig und führt lediglich zu geringfügigen Verkürzungen der Schließzeit.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Magnetfeld zum Öffnen des Brennstoffeinspritzventils und ein zweites Magnetfeld zum Halten des Brennstoffeinspritzventils in seiner geöffneten Stellung aufzubauen. Die Stärke des Haltefeldes kann dann so klein gewählt werden, daß die Wirbelströme nach Abschalten des Haltefeldes klein sind und dadurch die Schließzeit verkürzt werden kann.
  • Aus der DE 23 06 007 C3 ist ein elektromagnetisch betätigbares. Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welchem die Magnetspule drei Wicklungen aufweist, welche von drei getrennten Schaltkreisen angesteuert werden. Dabei dient der erste Schaltkreis zum schnellen Öffnen des Brennstoffeinspritzventils, der zweite Schaltkreis zum Offenhalten des Brennstoffeinspritzventils und der dritte Schaltkreis zum Erzeugen eines das Restmagnetfeld löschenden Gegenfeldes zum schnellen Schließen des Brennstoffeinspritzventils.
  • Nachteilig an dem aus der DE 23 06 007 C3 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die aufwendige Herstellung einer Anordnung mit drei Schaltkreisen, die drei Wicklungen der Magnetspule ansteuern. Auch der durch die Schaltkreise erhöhte Platzbedarf ist von Nachteil. Eine aktive Rückstellung durch eine in Schließrichtung gerichtete magnetische Kraftkomponente findet nicht statt.
  • US 3 942 485 A Offenbart ein Einspritzventil mit einer Magnetspule zum Schließen und einer weiteren Magnetspule zum Offnen des Ventils. Dabei sind die beiden Magnetanker fest mit dem Ventil verbunden und es ist eine Ventilschließfeder vorhanden.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß durch die Kombination eines Doppelspulenkonzeptes und des Ankerfreiwegprinzips, welches durch jeweils einen Vorhub und eine Positionierfeder pro Magnetspule einen schnellen Öffnungs- und einen aktiven und damit beschleunigten Schließvorgang ermöglicht, ein Brennstoffeinspritzventil mit geringen Ansteuerleistungen der Magnetkreise und einer hohen Schaltdynamik realisiert werden kann.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Von Vorteil ist auch, daß die Federkonstanten der Positionierfedern klein gegenüber der Federkonstanten der Rückstellfeder ist, wodurch sich eine Verstärkung der Rückstellfeder erübrigt.
  • Durch die Verwendung zweier mit der Ventilnadel kraftschlüssig verbundener Flansche in Verbindung mit den schwachen Positionierfedern kann ein mechanisch einfaches und kostengünstig herstellbares Ankerfreiwegsystem verwirklicht werden.
  • Die Ankerfreiwege betragen dabei vorteilhafterweise etwa die Hälfte des Gesamthubs der Anker des Magnetkreises, wodurch die Anker durch eine passende zeitliche Abstimmung in oszillierenden Mittelpositionen gehalten werden, woraus die hohe Schaltdynamik resultiert.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in einer teilweisen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
    Fig. 2
    einen stark schematisierten Ausschnitt aus dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in Fig. 1,
    Fig. 3A
    ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Anker- und Ventilnadelhubs des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, und
    Fig. 3B
    ein Diagramm der Schaltphasen des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den mittleren Teil eines Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine geeignet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann dabei als nach innen oder nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeführt sein. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt eine erste Magnetspule 2, welche mit einem ersten Anker 3 zusammenwirkt, und eine zweite Magnetspule 4, welche mit einem zweiten Anker 5 zusammenwirkt. Die erste Magnetspule 2 ist auf einen ersten Spulenträger 6 und die zweite Magnetspule 4 ist auf einen zweiten Spulenträger 7 gewickelt. Die erste Magnetspule 2 umgibt ein erstes Kernteil 8, während die zweite Magnetspule 4 ein zweites Kernteil 9 umgibt. Die erste Magnetspule 2 und die zweite Magnetspule 4 werden in axialer Richtung durch einen Steg 10 voneinander getrennt. Der erste Anker 3 und der zweite Anker 5 sind zwischen dem ersten Kernteil 8 und dem zweiten Kernteil 9 angeordnet und durch einen Anschlagring 11 voneinander getrennt. Der Anschlagring 11 ist zur magnetischen Trennung der Magnetkreise aus einem nichtmagnetisierbaren Material gefertigt.
  • Eine Ventilnadel 14 erstreckt sich durch das erste Kernteil 8, das zweite Kernteil 9 sowie die beiden Anker 3 und 5. Der erste Anker 3 steht mit der Ventilnadel 14 über einen ersten Flansch 12 in Wirkverbindung, während der zweite Anker 5 über einen zweiten Flansch 13 mit der Ventilnadel 14 in Wirkverbindung steht. Die Flansche 12 und 13 können dabei mit der Ventilnadel 14 verschweißt oder auf diese aufgepreßt sein. Zwischen dem ersten Flansch 12 und dem ersten Anker 3 ist eine erste Positionierfeder 15 eingespannt, welche den ersten Anker 3 in einer Schließrichtung beaufschlagt. Ebenso ist zwischen dem zweiten Flansch 13 und dem zweiten Anker 5 eine zweite Positionierfeder 16 vorgesehen, welche den zweiten Anker 5 in einer Öffnungsrichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 beaufschlagt.
  • Im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 ist infolge der Positionierfedern 15 und 16 zwischen dem ersten Anker 3 und dem ersten Kernteil 8 ein erster Arbeitsspalt 18 ausgebildet, während sich zwischen dem zweiten Anker 5 und dem zweiten Kernteil 9 ein zweiter Arbeitsspalt 19 befindet. Die Anker 3 und 5 befinden sich in Anlage an dem Anschlagring 11. Zwischen dem ersten Flansch 12 und dem ersten Anker 3 ist ein erster Ankerfreiweg 23 und zwischen dem zweiten Flansch 13 und dem zweiten Anker 5 ist eine zweiter Ankerfreiweg 24 ausgebildet.
  • An der Ventilnadel 14 stützt sich in Zulaufrichtung eine Rückstellfeder 17 ab, welche die Ventilnadel 14 so beaufschlagt, daß ein mit der Ventilnadel 14 in Wirkverbindung stehender, nicht weiter dargestellter Ventilschließkörper in dichtender Anlage an einem Dichtsitz und damit das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen gehalten wird. Die Federkonstante der Rückstellfeder 17 ist dabei sehr viel größer als die Federkonstanten der Positionierfedern 15 und 16.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt weiterhin einen Düsenkörper 20, der einen Außenpol 21 der Magnetkreise durchgreift. Der Brennstoff wird zentral zugeführt und durch eine zentrale Ausnehmung 22 des Brennstoffeinspritzventils 1 sowie durch die rohrförmige Ventilnadel 14 zum Dichtsitz geleitet.
  • Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise und Dynamik des Brennstoffeinspritzventils 1 sowie der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist den Fig. 2 und 3A bis 3B sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
  • Fig. 2 zeigt in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung ein stark schematisiertes Detail des in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 zur Verdeutlichung der Arbeitsspalte 18 und 19 sowie der Ankerfreiwege 23 und 24. In der Zeichnung sind nur diejenigen Teile des Brennstoffeinspritzventils 1 dargestellt, welche zur Erläuterung der Wirkungsweise benötigt werden. Dabei sind bereits beschriebene Bauteile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Die folgende Beschreibung der Funktionsweise der Magnetspulen 2 und 4 sowie der Anker 3 und 5 ist dabei der Verständlichkeit halber in Verbindung mit den in Fig. 3A und 3B dargestellten Diagrammen, welche den zeitlichen Verlauf des Anker- und Ventilnadelhubs des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 sowie die Schaltphasen des Öffnungs- und Schließvorgangs darstellen, zu betrachten.
  • Wird bei geschlossenem Brennstoffeinspritzventil 1 die Bestromung der ersten Magnetspule 2, welche in Fig. 2 mit "AUF" bezeichnet ist, eingeleitet, steigt der die erste Magnetspule 2 erregende Strom, welcher in Fig. 3B mit "Strom auf" bezeichnet ist, auf eine Haltestromstärke an. Ab einer ausreichenden Magnetkraft wird der erste Anker 3 vom ersten Kernteil 8 angezogen und in einer Öffnungsrichtung bewegt. Die Ventilnadel 14 verbleibt aufgrund der Rückstellkraft der Rückstellfeder 17 sowie dem zwischen dem ersten Flansch 12 und dem ersten Anker 3 ausgebildeten Ankerfreiweg 23 noch in ihrer Ausgangsposition. Zwischenzeitlich bewegt sich der erste Anker 3 um einen in Fig. 2 und Fig. 3A mit h1 bezeichneten ersten Hub an der Ventilnadel 14 in Öffnungsrichtung. Der erste Hub h1 ist dabei kleiner als der erste Arbeitsspalt, 18, der zwischen dem ersten Anker 3 und dem ersten Kernteil 8 ausgebildet ist. Nach Auftreffen des ersten Ankers 3 auf dem ersten Flansch 12 wird die Ventilnadel 14 über den mit dieser kraftschlüssig verbundenen ersten Flansch 12 in Öffnungsrichtung mitgenommen, wodurch der erste Arbeitsspalt 18 vollständig geschlossen wird und der erste Anker 3 am ersten Kernteil 8 anschlägt.
  • In einem typischen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 kann die Gesamtweite der Arbeitsspalte 18 und 19 beispielsweise ca. 110 µm betragen, wovon ca. 50 µm auf den Vorhub h1 bzw. h2 entfallen.
  • Mit Beginn der Bewegung der Ventilnadel 14 beginnt auch die Einspritzung von Brennstoff in den nicht weiter dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine.
  • Bereits während der Bestromung der ersten Magnetspule 2 wird auch die zweite Magnetspule 4 bestromt. Dabei wird das Magnetfeld so aufgebaut, daß der zweite Anker 5 bereits in eine Schließrichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 bewegt wird. Der in Fig. 2 mit "ZU" bezeichnete zweite Anker 5 durchläuft dabei einen zweiten Hub, welcher in Fig. 2 und 3A mit h2 bezeichnet ist. Danach trifft der zweite Anker 5 auf den zweiten Flansch 13. Während der Vorhubphase des zweiten Ankers 5 wird der die erste Magnetspule 2 erregende Strom abgeschaltet. Dadurch wird die Ventilnadel 14 vom ersten Anker 3 freigegeben. Nach dem Auftreffen des zweiten Ankers 5 auf dem zweiten Flansch 13 wird für die Ventilnadel 14 der Schließvorgang eingeleitet, was durch die Kraft der Rückstellfeder 17 unterstützt wird.
  • Der erste Anker 3 ist währenddessen durch die Kraft der ersten Positionierfeder 15 bereits in seine Ausgangslage zurückgekehrt, wo er bis zum nächsten Öffnungszyklus verbleibt. Nach dem Abschalten der zweiten Magnetspule 4 kann die zweite Positionierfeder 16 den zweiten Anker 5 ebenfalls in seine Ausgangslage rückstellen.
  • In Fig. 3A ist erkennbar, daß nach dem jeweilige Durchlaufen des ersten und zweiten Hubs h1 und h2 die Anker 3 und 5 in einem oszillierenden Schwebezustand gehalten werden, wodurch eine Vorbeschleunigung der Ventilnadel 14 beim Öffnen bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 entfallen kann und die Schaltdynamik wesentlich verbessert wird.
  • Das in Fig. 3B dargestellte gleichzeitige Bestromen beider Magnetspulen 2 und 4 kann zeitlich so aufeinander abgestimmt werden, daß der Schließvorgang bereits eingeleitet wird, während der Öffnungsvorgang noch nicht abgeschlossen ist.
  • Durch die beschriebenen Maßnahmen kann also durch die Verbindung eines Doppelspulenkonzeptes und des Ankerfreiwegprinzips ein schnell öffnendes und schnell schließendes Brennstoffeinspritzventil 1 verwirklicht werden, welches eine verbesserte Dynamik mit einem prellerunabhängigen Schließvorgang, welcher durch einen aktiven Schließimpuls des zweiten Ankers 5 begünstigt wird, mit niedrigen Versorgungsspannungen und reduzierter Federkraft der Rückstellfeder 17 kombiniert.
  • Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern eignet sich für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1, insbesondere auch für nach außen öffnende Brennstoffeinspritzventile 1.

Claims (10)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer mit einem ersten Anker (3) zusammenwirkenden ersten Magnetspule (2), einer mit einem zweiten Anker (5) zusammenwirkenden zweiten Magnetspule (4) und einer mit dem ersten Anker (3) über einen ersten Flansch (12) und mit dem zweiten Anker (5) über einen zweiten Flansch (13) kraftschlüssig in Verbindung stehenden Ventilnadel (14) zur Betätigung eines ventilschließkörpers, die durch eine Rückstellfeder (17) in einer Schließrichtung des Brennstoffeinspritzventils (1) beaufschlagt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine erste Positionierfeder (15), die zwischen dem ersten Flansch (12) und dem ersten Anker (3) angeordnet ist, den ersten Anker (3) in der Schließrichtung des Brennstoffeinspritzventils (1) beaufschlagt und
    daß eine zweite Positionierfeder (16), die zwischen dem zweiten Flansch (13) und dem zweiten Anker (5) angeordnet ist, den zweiten Anker (5) in einer Öffnungsrichtung des Brennstoffeinspritzventils (1) beaufschlagt.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Positionierfedern (15; 16) eine Federkonstante aufweisen, die sehr viel kleiner ist als die Federkonstante der Rückstellfeder (17), die die Ventilnadel (14) in der Schließrichtung beaufschlagt.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem ersten Flansch (12) und dem ersten Anker (3) ein erster Ankerfreiweg (23) ausgebildet ist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der erste Ankerfreiweg (23) kleiner ist als ein erster Arbeitsspalt (18), der zwischen dem ersten Anker (3) und einem ersten Kernteil (8) ausgebildet ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem zweiten Flansch (13) und dem zweiten Anker (5) ein zweiter Ankerfreiweg (24) ausgebildet ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zweite Ankerfreiweg (24) kleiner ist als ein zweiter Arbeitsspalt (18), der zwischen dem zweiten Anker (3) und einem zweiten Kernteil (9) ausgebildet ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der erste und der zweite Ankerfreiweg (23; 24) etwa 50 µm beträgt, während die Weite des ersten und des zweiten Arbeitsspalts (18; 19) etwa 110 µm beträgt.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Flansche (12; 13) kraftschlüssig mit der Ventilnadel (14) verbunden sind.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die durch die Magnetspulen (2; 4) aufgebauten Magnetfelder in entgegengesetzte Richtungen wirken.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem ersten Anker (3) und dem zweiten Anker (5) ein Anschlagring (11) angeordnet ist, der aus einem nichtmagnetisierbaren Material besteht.
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