EP1763630A1 - Brennstoff-einspritzventil - Google Patents

Brennstoff-einspritzventil

Info

Publication number
EP1763630A1
EP1763630A1 EP05755639A EP05755639A EP1763630A1 EP 1763630 A1 EP1763630 A1 EP 1763630A1 EP 05755639 A EP05755639 A EP 05755639A EP 05755639 A EP05755639 A EP 05755639A EP 1763630 A1 EP1763630 A1 EP 1763630A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel injection
injection valve
yoke
arrangement
valve according
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP05755639A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1763630B1 (de
Inventor
Andreas GRÜNDL
Bernhard Hoffmann
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.)
Compact Dynamics GmbH
Original Assignee
Compact Dynamics 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 Compact Dynamics GmbH filed Critical Compact Dynamics GmbH
Publication of EP1763630A1 publication Critical patent/EP1763630A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1763630B1 publication Critical patent/EP1763630B1/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • F02M51/0635—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding
    • F02M51/0642—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto
    • F02M51/0653—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto the valve being an elongated body, e.g. a needle valve
    • 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
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • 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
    • F02M51/0621—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 acting on one mobile armature
    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166—Selection of particular materials
    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1676—Means for avoiding or reducing eddy currents in the magnetic circuit, e.g. radial slots
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1692—Electromagnets or actuators with two coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injector of the present invention has a fuel inlet adapted to allow fuel to flow into the fuel injector and an electrically actuatable actuator cooperating with a valve assembly for passing fuel in a directly or indirectly controlled manner to discharge a fuel outlet into the combustion chamber.
  • the electromagnetic Betuschistseinrich ⁇ tion to be energized solenoid coil assembly, a sixteenwir ⁇ with this kende substantially soft magnetic magnet yoke assembly, and cooperating with this substantially soft magnetic magnetic armature arrangement.
  • a fuel injection valve of the type mentioned above is known in a wide variety of designs from several manufacturers (Robert Bosch, Siemens VDO Automotive).
  • these known arrangements have the disadvantage that the number of strokes per working cycle of the internal combustion engine is very limited. In particular, it is thus not possible, with high-speed internal combustion engines, to provide the required number of multiple injections per working cycle required for efficient engine management.
  • the precise variation of the stroke of the valve needle is in this Anordnun ⁇ conditions only very limited possible.
  • the conventional electromagnetic actuators have been found to be a limiting factor for the further development of efficient fuel injectors.
  • a known approach to overcoming this limitation is to provide a piezo linear actuator instead of the electromagnetic actuator. Apart from the high costs and the relatively large space required for the piezo linear actuator, its temperature-dependent behavior is also in the immediate vicinity of the combustion chamber an internal combustion engine adversely. Also allow piezo actuators of today's design, only about 3 to 5 injection operations per power stroke of the engine, with opening / closing cycles of about 100 microseconds can be realized. Overall, this type of fuel injection valves has been denied in the use of series vehicles on a larger scale so far. In addition, the stroke-travel of a piezo-linear actuator for a given length is very limited and is currently increased by means of complicated lever arrangements to about 100 to 200 microns. Finally, the precise modulation of the stroke of the nozzle needle by means of the piezo linear actuator continues to be difficult, given the high dynamics and the increasingly high pressures in the combustion chamber, in particular in diesel direct injection.
  • DE 100 05 182 A1 discloses an electromagnetic injection valve for controlling a quantity of fuel to be fed into an internal combustion engine with a valve body which can be actuated by an electromagnetic coil system, wherein the valve body cooperates with a magnetic armature of the electromagnetic coil system.
  • the electromagnetic coil system has at least two coils symmetrically and concentrically arranged to the central longitudinal axis with identical characteristics, which are integrated into a magnetic circuit such that in each case a first polar body is arranged between two adjacent coils, and the inner and outer coils each adjacent to a second pole body. These polar bodies are arranged on the same side of the magnet armature.
  • the pole bodies are dimensioned such that a radial sectional area of a middle first pole body corresponds to the sum of the sectional areas of the adjacent second pole bodies.
  • the function depends significantly on the symmetry of the spatial design of the electromagnetic coil system.
  • the time delay of the electrical and magnetic field construction depends primarily on the geometry of the magnetic circuit and ins ⁇ particular of the field diffusion and the eddy currents occurring.
  • a solenoid-operated fuel injection valve in which an opening cross-section of a fuel channel, which is introduced as a space between an inner surface of a container in the fuel, and an outer surface of a ter in the Benzol ⁇ arranged needle element is limited changed becomes.
  • the needle element is displaced in the longitudinal direction by tightening or magnetic forces generated by an electromagnetic device.
  • the electromagnetic device is provided with a first and a second magnetic circuit, by means of which the tightening or magnetic forces can be controlled independently of one another.
  • the object of the present invention is to provide fuel injection valves which can contribute to reducing the fuel consumption of internal combustion engines in order to increase the thermodynamic efficiency of the internal combustion engine.
  • the invention solves this problem with a valve arrangement of the abovementioned type in that the magnet yoke arrangement is formed from at least two yoke discs, each yoke disc has at least one pole web on at least one of its end faces, which together with the electromagnet coil arrangement acts on the magnet Anchor arrangement acts, and each yoke disc is composed of at least two soft iron-containing part yokes, which at least partially surround an operating rod carrying the magnetic armature assembly.
  • the inventive design of the components of the electromagnetic actuator that the fuel injector not only necessary for gasoline engines opening / closing forces, but even the necessary for a diesel direct injection opening / Closing forces at considerably more strokes per power stroke (about twice as many as a piezo-linear actuator today's design) can provide with an electromagnetic actuator. Furthermore, the overall arrangement builds at a small diameter outside diameter very compact at fast to be provided high ⁇ réelles7Schworth committee later. The Ausgestal ⁇ inventive device also allows a very efficient mass production with tight tolerances and low ing rate.
  • the valve assembly according to the invention allows the realization of opening / closing cycles with about 40 - 50 microseconds and less. This enables multiple injection processes for efficient engine management both for gasoline engines and for diesel engines.
  • the inventive arrangement allows a very precise control of the course of the stroke over time.
  • the prior art (for example from DE 100 05 182 A1) calls for a centrally symmetric geometry of the pole webs.
  • the outer iron rings have a smaller cross section than the inner. This adversely affects the design of the magnetic armature.
  • the invention allows free dimensioning of the magnetic yoke, the magnet coil arrangement and armature arrangement, resulting in the invention, for example, a relatively lightweight magnet armature with improved valve dynamics.
  • each partial yoke cooperates with at least one spacer which at least co-determines a dimension of a cavity between two yoke disks.
  • the spacer or spacers can either be arranged in the region of the outer lateral surface of the yoke disc or be supported between the end surfaces of two yoke discs.
  • the spacers are either (laser) welded or glued to the partial yokes or the yoke discs.
  • the spacers can also be produced in one piece with the partial yokes or the yoke discs, at least at one end.
  • electrical connection pieces for the electromagnet coil arrangement can be arranged or extend in the region of the outer jacket surface of the yoke disk.
  • the individual windings of the solenoid coil assembly can be energized in a simple manner.
  • each of the same side of the magnet armature arrangements facing Elekt ⁇ romagnet coil arrangements for in-phase electrical control in series or parallel connection are connected.
  • a retaining spring is understood here to be a spring with a high spring constant, which is able to hold the valve arrangement in a position against the operating pressures (of the supplied fuel or in the combustion chamber).
  • This is to be distinguished from a spring, which is able to ensure that the valve member remains in a closed position when no valve is energized and there are no operating pressures, so that no fuel flows through the valve arrangement into the combustion chamber.
  • the invention makes it possible to open the valve assembly both electrically actuated, as well as electrically closed and to hold in two positions - but also in intermediate positions - in which the corresponding ange ⁇ arranged on both end faces of the armature arrangement coil arrangement is energized.
  • This can also be used to decelerate or accelerate the valve member on the way between the two end positions.
  • This has the consequence that the valve member can be conveyed considerably "softer” into the valve seat or the Chryslerge ⁇ set end position. This leads to less mechanical stress on the valve member or the valve seat, so that these components do not wear out so quickly.
  • This allows a less robust dimensioning and a smaller für ⁇ diameter of the nozzle needle and thus a reduction of the necessary closing / holding forces.
  • This has the consequence that a more precise metering of the fuel and, because of the smaller moving masses, a higher movement rate with more opening / closing cycles per working cycle than with piezo actuators is possible.
  • Piezo-actuator considerably less favorable and less influenced than in a erfindungsgemä ⁇ Shen actuator.
  • the pole webs have a pitch which is about 2 to about 30 times, preferably about 5 to about 20 times, and more preferably about 10 times greater than one between the magnetic Jochanord ⁇ tion and the Magnet armature assembly formed air gap in a rest position of the Betjani ⁇ supply device.
  • the ratio between the pitch of the pole web, that is a dimension tion, which co-determines the magnetically active surface of the pole web, and the air gap is a size that significantly affects the functionality of the valve.
  • the invention assumes that the ratio should be in the range between about 2 and about 30, wherein each ratio between these limits is within the scope of the invention and primarily on the structural conditions or requirements (available installation diameter, length, required Valve lift, valve member dynamics, etc.).
  • pole webs have a substantially asymmetrical shape to the central longitudinal axis of the fuel injection valve is avoided that manufacturing inaccuracies or fluctuations in the magnetic field generation, or temperature fluctuations lead to uner ⁇ wished operating conditions.
  • the non-rotationally symmetrical design of the magnetic yoke or the magnetic coil relative to the central longitudinal axis is much less sensitive.
  • the pole webs have a spiral shape to the central longitudinal axis of the fuel injection valve.
  • the pole webs have a substantially polygonal, preferably quadrangular or polygonal shape and are arranged side by side to form spaces for receiving the solenoid coil arrangements, wherein the pole webs are preferably arranged parallel to each other.
  • At least two adjacent pole webs of at least one Elekt ⁇ romagnet coil arrangement may be at least partially surrounded meandering.
  • each partial yoke can be formed from cobalt-iron-containing material and in each case have at least one pole web which is at least partially surrounded by at least one electromagnet coil arrangement.
  • a feature of the invention is that at least one electromagnet coil arrangement can at least partially enclose non-circularly shaped pole webs.
  • This in the production very efficient design allows an embodiment in which zwi ⁇ rule two layers of soft iron-containing sheet to arrange a current-conducting tape to form the magnetic coil assembly and a soft iron-containing sheet metal strip to form a stator yoke back.
  • the current-conducting band and the soft iron-containing sheet-metal strip adjoin one another in each case on one longitudinal edge-electrically insulated.
  • a cascading of a plurality of valve drives along the movement axis of the valve arrangement in which the actuating device comprises more than one assembly, formed by the magnet coil arrangement, the magnet yoke arrangement, and the magnet armature assembly. These assemblies act together on the valve assembly - either in the same direction or in opposite directions - to lift the valve member from the valve seat or possibly also braked hineinzubefördem.
  • the actuator acts on a movable valve member to move it between an open position and a closed position relative to a stationary valve seat cooperating with the valve member and located downstream of the fuel inlet.
  • the actuating device acts on a movable valve member to move it relative to a cooperating with the valve member fixed valve seat between an open position and a closed position.
  • the magnet yoke arrangement and / or the magnet armature arrangement can be arranged eccentrically or asymmetrically with respect to a center axis of the fuel injection valve.
  • the soft magnetic magnetic yoke assembly may be formed of at least two assembled shell parts with recesses, wherein in each recess in each case a solenoid coil assembly is received, which terminates in the direction of movement substantially flush with the respective end face of the shell parts wherein the end faces together define a cavity in which the magnet armature assembly is movably received along the central longitudinal axis.
  • the solenoid coil assembly may be formed on at least one side of the magnetically soft magnetic armature arrangement by a solenoid coil arrangement having a plurality of coils, which terminate approximately flush with one of the end faces of one of the shell halves.
  • the individual ring coils can have a thickness of about 20 to about 80% of the magnetic yoke iron.
  • the individual coils on one side of the soft magnetic magnet armature arrangement can be set up to be energized in opposite directions.
  • the yoke iron can be formed on at least one side of the soft-magnetic magnet armature arrangement by mutually insulated iron sheets.
  • the invention is based on the principle of orienting the solenoid coil arrangement and the magnet armature arrangement essentially at right angles to one another.
  • the magnet coil arrangement and the magnet armature arrangement can at least partially, preferably completely overlap in the radial direction to the central longitudinal axis. This realizes a particularly efficient magnetic circuit that allows very small valve opening / closing times.
  • the magnet yoke arrangement can be designed as a substantially cylindrical soft-magnetic disk body with interruptions oriented radially or tangentially to the central longitudinal axis. These breaks can be simple slots or increase the stability of the Magnet yoke assembly may be formed by material, which has a higher magnetic Wi ⁇ resistance than the material of the soft magnetic disk body.
  • the magnet armature arrangement can be formed by two or more spaced-apart strip-shaped soft magnetic sections.
  • the magnet armature arrangement can be designed as a soft-magnetic disk with recesses, preferably radially oriented slots extending to the edge of the disk, or oblong holes.
  • the slots or slots extending to the edge of the disk can be simple recesses or can be formed by increasing the stability of the material, which has a higher magnetic resistance than the material of the soft magnetic disk.
  • the magnet armature arrangement can also be constructed in multiple layers, with a ceramic layer being arranged between two soft iron layers. This layer structure is attached to the valve rod. To further improve the stability, the two iron layers can also be connected together along the outer circumference.
  • the soft magnetic armature arrangement and the valve member can be interconnected and biased by a spring arrangement in the open position or the closed position and bring by energizing the solenoid coil assembly in the closed position or the open position.
  • two of the above-described actuators may be provided which act in opposite directions on the valve member and this bring in each energization in the closed position or the open position.
  • the actuating rod forms together thereon, generally (laser) welded magnet armature assemblies, a subassembly which is to be assembled with at least one further substructure group formed from stacked and spaced partial yokes.
  • a pressure-resistant housing surrounds the actuating device and the valve arrangement, from which electrical connections for the solenoid coil arrangements are guided outwards by means of glass feedthroughs.
  • the glass bushings ensure a safe, fuel-tight and large-series, fuel-tight and with respect to the operating pressures (up to about 2000 bar) pressure-resistant arrangement for the electrical An ⁇ connections to the fuel injector sure.
  • the solenoid coil assemblies are formed as copper-containing moldings which are electrically insulated by ceramic coating, aluminum oxide coating, electrophoresed paint coating or the like, are stacked around the pile lands and stacked after stacking and stacked held subjoint formed subassembly verbun ⁇ the electrical connections are the.
  • the solenoid coil arrangements are cast or glued to the partial yokes. This increases the continuous operation resistance of the fuel injection valve assembly.
  • the fuel injection valve according to the invention can be set up and dimensioned to protrude into the combustion chamber of a foreign-fired internal combustion engine, or into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.
  • the invention relates to a mounting device with a mounting block, which has a number of the yoke discs of the fuel injection valve corresponding number of axially spaced receptacles which are dimensioned so that the yoke parts of the yoke discs are substantially free to introduce and remove, wherein the axial distances of the recesses substantially correspond to the axial extent of the cavity between two adjacent yoke disks, and which permits welding, soldering or gluing of spacers to the yoke parts.
  • FIG. 1 shows a schematic representation in longitudinal section through a fuel injection valve according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a cross section of a soft magnetic armature arrangement from FIG. 1, cut along the line II-II.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a cross section of a soft magnetic yoke arrangement from FIG. 1, cut along the line III-III.
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a soft-magnetic yoke arrangement with a magnet coil arrangement.
  • Fig. 5 shows a schematic plan view of a soft magnetic yoke assembly and a magnet coil assembly according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a soft magnetic yoke assembly and a magnet coil assembly according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a side perspective view of the soft magnetic yoke arrangement and the magnet coil arrangement according to FIG. 6.
  • FIG. 8 shows a side partially cutaway view of the valve rod with an anchor assembly having a box section.
  • FIG. 9 shows a perspective side view of a further embodiment of an actuating device according to the invention.
  • FIG. 10 shows a partial yoke of a yoke disk for an actuating device according to the invention according to FIG. 9 in an enlarged perspective side view.
  • a fuel injection valve with a valve housing 10 which is essentially rotationally symmetrical with respect to a central longitudinal axis M, is shown in schematic longitudinal section in a half-open position.
  • a fuel injection valve serves for the direct injection of fuel into the combustion chamber, not further illustrated, of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 10 has a radially oriented, lateral fuel inlet 12, through which pressurized fuel can flow into the fuel injection valve by means of a pump or other pressure transmitter not further illustrated.
  • a central fuel passage 16 extends through a pipe 17 to a fuel outlet 18.
  • a valve assembly 20 is provided to guide the fuel in a controlled manner through the fuel outlet 18 to flow into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the valve assembly 20 is formed by a valve member 20a located in the central fuel passage 16 and tapering toward the fuel outlet 18 and a valve seat 20b cooperating with the valve member 20a and configured in accordance with the shape of the valve member 20a.
  • valve member 20a is connected via an actuating rod 22 to an electrically controllable actuator 24 for moving the valve member 20a between an open position and a closed position (in FIG. 1 up and down).
  • an electrically controllable actuator 24 for moving the valve member 20a between an open position and a closed position (in FIG. 1 up and down).
  • the actuating device 24 is formed by a solenoid coil arrangement 24a, a soft-magnetic magnet yoke arrangement 24b cooperating therewith, and a soft-magnetic magnet armature arrangement 24c cooperating therewith.
  • the magnetically soft magnet yoke arrangement 24b is formed from two shell halves 24b 1 and 24b ", which are joined together approximately at the level of the section II - II, with recesses 26a, 26.
  • the recesses 26a, 26b in the embodiment according to FIG 4 and 5 are delimited by likewise approximately trapezoidal or parallelogram-shaped pole webs 25a, 25b.
  • an electromagnet coil arrangement 24a 1 and 24a dig with the respective end faces 27a, 27b of the shell halves 24b 1 and 24b "complete.
  • the end faces 27a, 27b of the shell halves 24b 1 and 24b "define a cavity 28 in which the magnet armature assembly 24c is movably received along the central axis M.
  • the solenoid coil assemblies and the Magnetjochan onion have the configuration shown in Hg. 4, in which the pole webs 25a, 25b have a substantially quadrangular shape and side by side to form Zwi ⁇ spaces for receiving the electromagnet -Spulenan angelen 24a 1, 24a are arranged.
  • the magnet yoke may be formed from a one-piece soft iron, from which the pole or the gaps are formed here.
  • the magnetic yoke arrangement as a molded part made of sintered iron powder or to assemble it from a plurality of sections, which may be insulated from one another, and / or to form slits or slotted holes which are filled with electrically insulating material for example, to glue.
  • Fig. 2 shows the soft magnetic magnet armature assembly 24c. It has a soft magnetic plate 24c which is arranged around the central axis M.
  • the armature disk 24c is provided with radially oriented interruptions 36. These interruptions have the shape of slots 36 extending to the edge 30 of the armature disk 24c. This results in radially oriented strips 25 which are connected to one another in the center of the disk 24c.
  • the magnet yoke arrangement 24b is provided with a plurality of radially oriented vertical interruptions 36 in the form of slots.
  • a material web 38 is provided between the slots 36 on the outer wall, which ensures a closed lateral surface.
  • the closed lateral surface may also be arranged at the radially inner ends of the slots 36. This also has the advantage of possibly improved heat dissipation from the yoke.
  • Both shell halves 24b 1 and 24b "of the magnet yoke assembly 24b are provided with the slots 36.
  • the solenoid coil assembly 24a and the radially oriented tabs 25 of the soft magnetic armature disc 24c may be oriented substantially perpendicular to one another. It is understood that this can be realized either in the above-described form with radially oriented strips 25 of the armature arrangement 24b and a spiral-shaped solenoid coil arrangement 24a or magnetic yoke arrangement 24b, or vice versa. However, it is also possible to realize the actuating device 24 with concentric anchor parts and a star-shaped electromagnetic coil arrangement.
  • Magnetic armature assembly 24c is a circular ferrous disk having a shape described in more detail below.
  • the electromagnet coil arrangement 24a and the magnet armature arrangement 24c overlap in the radial direction with respect to the center axis (M).
  • M center axis
  • the solenoid coil assembly 24a has a smaller outside diameter than the armature disk 24c, so that the magnetic flux caused by the solenoid coil assembly 24a enters the armature disk 24c with virtually no significant leakage loss. This makes a particularly efficient mag- realized, which allows very low valve opening / closing times and high holding forces.
  • the armature disk 24c can also be a closed disk made of soft iron, provided that the above-described embodiment of the magnet yoke or magnet coil arrangement ensures that the leakage losses or eddy current losses are low enough are the respective purpose.
  • the armature disk 24c is rigidly connected to the actuating rod 22 and can be longitudinally moved along the middle axis M in the pipe 17 in an armature space 34 delimited by the shell halves 24b 'and 24b "of the magnet yoke assembly 24b
  • the armature disk 24c is loaded with the actuating rod 22 by a helical spring 40 arranged coaxially with respect to the center axis M, so that the valve member 20a located at the end of the actuating rod 22 is seated in a fluid-tight manner in the valve seat 20b, ie is forced into its closed position
  • a low-field magnetic field is induced in the magnet yoke arrangement 24b which drives the armature disk 24c with the actuating rod 22 in the direction of the respective shell half 24b '.
  • valve member 20a moves away from the valve seat 20b to its off position
  • the other coil (for example, 24a ") of the solenoid coil assembly 24a is energized
  • the valve member 20a moves to the other position toward the valve seat 20b toward its closed position.
  • An end remote from the valve member 20a end of the actuating rod 22 acting on this coil spring 40 keeps the valve member 20a in energized solenoid coil 24a arrangement in its closed position.
  • One embodiment of the invention is to couple via the actuating rod 22 with the valve member 20a a plurality of (two or more) armature discs 24c, each acting on one or both sides of a coil yoke assembly.
  • the Spulen ⁇ arrangement 24a on each side of the soft magnetic magnet armature assembly 24c each be designed in several parts.
  • two or more solenoid Spulen ⁇ arrangements 24a ', 24a are provided, which are substantially flush with the respective end faces 27a, 27b of the shell halves 24b' and 24b" complete.
  • This embodiment can have an increased magnetic field density and thus also an increased valve member holding force and valve member operating speed with the same volume of construction.
  • the yoke iron between the individual coils 24a of one side can here be formed by mutually insulated iron sheets.
  • each individual pole web is surrounded by a separate winding.
  • solenoid coil arrangements for the sake of clarity, in FIG. 4, not all the pole webs are provided with solenoid coil arrangements.
  • the solenoid coil arrangement in the configuration shown in FIG. 5, in which one (or more) windings meander in the recesses 26a, 26b between the pole webs 25a, 25b of the magnet yoke assembly is inserted (are).
  • the pole webs 25a, 25b (and also the recesses 26a, 26) have a direction to the center longitudinal axis M of each of the pole webs 25a, 25b
  • Fuel injection valve substantially asymmetric metric shape, wherein at least one solenoid coil assembly 24a 1 , 24 a "non-annular shaped pole web at least partially so that on the edges of oppositely directed electrical current is passed.
  • an electromagnetic coil arrangement 24a shown in FIGS. 6 and 7 is produced integrally with the cooperating soft-magnetic magnet yoke arrangement 24b.
  • a soft iron-containing, elongated yoke plate 50 is surrounded on both sides with a conductor strip 52 by this to a - in the later, finished state inside - longitudinal edge 50 'of the yoke plate 50 is folded over.
  • a soft iron-containing sheet metal strip 54 is arranged, which is ge as thick as the conductor strip 52 and also to the - in the finished state inside - longitudinal edge 50 'of the yoke plate 50 is folded over.
  • the metal strip 54 lying next to the conductor strip 52 serves, together with the section of the yoke plate 50 on which it rests flat, to form - in the finished state - the back of the magnetic yoke.
  • the conductor strip 52 projects beyond the lateral longitudinal edge 50 "of the yoke plate 50 at the two ends for electrical contacting, after which a second layer of a long iron yoke plate 56 containing a soft iron is placed, so that a layer structure is present
  • the layer structure is then spirally rolled together in the manner shown in FIG After helical rolling, the first and second yoke laminations 50, 56 are close to each other, and the overall structure is a cylindrical former, it being understood that the conductor strip 52 is electrically insulated from the soft iron portions 50, 54, 56.
  • the air gap formed in FIG. 1 and coaxial with the central longitudinal axis M between the magnet yoke arrangement 24b and the magnet armature arrangement 24c in the rest position of the actuation device 24 is approximately 10 times greater than the grid dimension of the pole webs.
  • the grid dimension in this embodiment is the transverse dimension of the pole webs.
  • the grid dimension is the thickness of the yoke plate 40.
  • Other geometries of the pole webs are also possible. Determining for the grid dimension are the smallest structures of the pole webs, so their longitudinal dimensions, transverse dimensions, thickness, etc. which to a finely divided shape of the lead to the magnet armature acting poles of the magnetic yoke. This small grid size leads to high magnetic flux density and thus to high tightening or holding forces of the valve arrangement or even to a low switching time, since the electrical and magnetic losses or the induced opposing forces are very low.
  • armature disk 24c is constructed in several layers.
  • a ceramic layer 24c is arranged between two relatively thin - and thus low-swirl - soft iron layers 24c 1 and attached to the valve rod 22. It is understood that the two soft iron layers 24c 1 are either complete armature disks or in the above described It is also possible for a plurality of such anker arrangements to be distributed along the valve rod 22.
  • FIG. 9 shows a partial view of a further embodiment of the magnetic yoke arrangement 24b according to the invention, in which two substantially semicircular disk-shaped partial yokes 125a are joined together to form a yoke disk 125 of the magnetic yoke arrangement 24b.
  • a composite yoke disc 125 is a semi-circular cylindrical recess 125 '(see, Hg. 10), which receives a La ⁇ gerbuchse 126 for the valve rod 22.
  • each yoke disc is composed of at least two soft iron-containing partial yokes, which surround a magnet armature arrangement carrying the actuating rod.
  • the respective partial yokes of a yoke disc are glued together.
  • Each yoke disc 125 of the magnetic yoke assembly - except the yoke discs at the two ends of Jochinstapels in Rg. 9 - has at its two end faces 128, 130 each have a Polsteg 25a, 25b, with the solenoid coil assembly 24a ', 24 a' together
  • the magnet armature arrangement 24c is formed by a corresponding number of worm disks welded to the valve actuating rod 22, which are provided with a multiplicity of bores through which the fuel can flow, if the magnetic armature assembly 24c moves between its end positions.
  • Each Operach 125a has formed in the region of its outer circumferential surface a spacer 130, which determines the dimension X of the cavity 28 between the two two yoke discs 125. Furthermore, electrical connection pieces 132 for the solenoid coil arrangement 24a ', 24a "are arranged in the area of the outer jacket surface of the yoke disk 125. In this way, solenoid coil arrangements 24a', 24a" facing a respective side of the magnet armature arrangements 24c are for one in-phase electrical Ansteue ⁇ tion connected in series or parallel connection.
  • the magnet armature arrangements 24c arranged on the actuating rod 22 thus form a sub-assembly which is to be assembled with the two further subassemblies formed from stacked and spaced-apart partial yokes.
  • a pressure-resistant housing surrounds the actuating device 24 and the valve arrangement 20, from which electrical connections are made to the outside of the electrical connecting pieces 132 for the electromagnetic coil assemblies 24a 1 , 24 a "by means of glass feedthroughs.
  • the solenoid coil assemblies 24a ', 24a are formed as copper-containing molded parts electrically insulated by means of alumina coating or the like, which are mounted around the pole lands 25a, 25b and, after joining, stacked and spaced apart Finally, the electromagnetic coil arrangements 24a 1 , 24a "are cast in the recesses of the partial yokes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

Eine Brennstoff-Einspritzventil für Brennstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoff-Einlass, (12) der dazu eingerichtet ist, Brennstoff in das Brennstoff-Einspritzventil einströmen zu lassen, einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinrichtung (24) die mit einer Ventilanordnung (20) zusammenwirkt, um Brennstoff in direkt oder indirekt gesteuerter Weise durch einen Brennstoff-Auslass (18) in den Brennraum ausströmen zu lassen, wobei die Betätigungseinrichtung (24) eine zu bestromende Magnet-Spulenanordnung, (24a) eine mit dieser zusammenwirkende im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Jochanordnung, (24b) sowie eine mit dieser zusammenwirkende im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung (24) aufweist. Die Magnet-Jochanordnung (24b) ist aus wenigstens zwei Jochscheiben (125) gebildet. Jede Jochscheibe (125) hat an wenigstens einer ihrer Stirnseiten (127,128) wenigstens einen Polsteg, (25a,25b) der mit der Elektromagnet-Spulenanordnung (24a1,24a2) zusammen auf die Magnet-Ankeranordnung (24c) wirkt. Jede Jochscheibe (125) ist aus wenigstens zwei Weicheisen enthaltenden Teiljochen (125a) zusammengesetzt die eine die Magnet-Ankeranordnung (24c) tragende Betätigungsstange (22) zumindest teilweise umgeben.

Description

Brennstoff-Einspritzventil
Beschreibung
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Brennstoff-Einspritzventil für Brennstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brenn¬ raum einer Brennkraftmaschine. Grundsätzlich ist es möglich, die Erfindung sowohl bei direkt einspritzenden als auch bei konventionellen, in das Saugrohr einspritzenden Motoren zu ver- wenden.
Das erfindungsgemäße Brennstoff-Einspritzventil hat einen Brennstoff-Einlaß, der dazu ein¬ gerichtet ist, Brennstoff in das Brennstoff-Einspritzventil einströmen zu lassen, und eine e- lektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung die mit einer Ventilanordnung zusammenwirkt, um Brennstoff in direkt oder indirekt gesteuerter Weise durch einen Brennstoff-Auslaß in den Brennraum ausströmen zu lassen. Dabei weist die elektromagnetische Betätigungseinrich¬ tung eine zu bestromende Elektromagnet-Spulenanordnung, eine mit dieser zusammenwir¬ kende im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Jochanordnung, sowie eine mit dieser zusammenwirkende im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung auf.
Die KFZ-Verbrennungsmotoren-Industrie steht durch die stetig steigenden Anforderungen der Abgasgesetzgebung mit weiter sinkenden Grenzwerten vor der Herausforderung, durch eine Optimierung des Einspritzvorgangs von Kraftstoff in die Brennkammer die Entstehung von Schadstoffen am Ort ihrer Entstehung zu optimieren. Kritisch sind insbesondere NOx- und Ruß-Emissionen. Durch die Entwicklung von Einspritzsystemen mit immer höheren Ein¬ spritzdrücken und hochdynamischen Injektoren, sowie durch gekühlte Abgasrückführung und Oxidationskatalysatoren ist es zwar möglich gegenwärtige Grenzwerte einzuhalten. Al¬ lerdings scheint das Potenzial der bisherigen Maßnahmen zur Emissionsreduzierung erreicht zu sein. Damit rücken variable Einspritzverlaufformungen in den Vordergrund. Hierbei wird die Kraftstoff-Einspritzrate wahlweise durch Mehrfacheinspritzung oder durch gezieltes Modu¬ lieren des Hubes der Düsennadel variiert.
Stand der Technik
Ein Brennstoff-Einspritzventil der oben genannten Art ist in den unterschiedlichsten Aus- gestaltungen von mehreren Herstellern (Robert Bosch, Siemens VDO Automotive) bekannt. Allerdings haftet diesen bekannten Anordnungen der Nachteil an, dass die Anzahl der Hübe pro Arbeitstakt der Brennkraftmaschine sehr eingeschränkt ist. Insbesondere ist es damit nicht möglich, bei hochtourigen Brennkraftmaschinen die für ein effizientes Motormanage¬ ment erforderlichen Mehrfacheinspritzungen pro Arbeitstakt in der erforderlichen Anzahl be- reit zu stellen. Auch das präzise Variieren des Hubes der Ventilnadel ist bei diesen Anordnun¬ gen nur sehr eingeschränkt möglich. In beiderlei Hinsicht haben sich die konventionellen elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen als ein begrenzender Faktor für die Weiter¬ entwicklung effizienter Brennstoff-Einspritzventile herausgestellt.
Ein bekannter Ansatz zur Überwindung dieser Einschränkung besteht darin, anstelle der e- lektromagnetischen Betätigungseinrichtung einen Piezo-Linear-Aktor vorzusehen. Abgesehen von den hohen Kosten und dem relativ großen erforderlichen Bauraum des Piezo-Linear-Ak- tors ist auch deren temperaturabhängiges Verhalten in unmittelbarer Nähe zum Brennraum einer Brennkraftmaschine nachteilig. Auch erlauben Piezoantriebe heutiger Bauart nur etwa 3 bis 5 Einspritzvorgänge je Arbeitstakt des Verbrennungsmotors, wobei Öffnungs-/Schließ- Zyklen von etwa 100 μsec realisierbar sind. Insgesamt war bisher dieser Art von Brennstoff- Einspritzventilen im Einsatz von Serien-Fahrzeugen in größerem Stil versagt. Außerdem ist der Hub-Weg eines Piezo-Linear-Aktors bei vorgegebener Baulänge sehr beschränkt und wird derzeit mittels aufwendiger Hebelanordnungen auf ca. 100 bis 200 μm vergrößert. Schlie߬ lich gestaltet sich nach wie vor die präzise Modulation des Hubes der Düsennadel mittels des Piezo-Linear-Aktors bei der hohen Dynamik und den zunehmend hohen Drücken in der Brennkammer, insbesondere bei der Diesel-Direkteinspritzung, als schwierig.
Aus der DE 100 05 182 Al ist ein elektromagnetisches Einspritzventil zur Steuerung einer in eine Verbrennungskraftmaschine einzuspeisenden Kraftstoffmenge mit einem durch ein Elek¬ tromagnetspulensystem betätigbaren Ventilkörper bekannt, wobei der Ventilkörper mit ei¬ nem Magnetanker des Elektromagnetspulensystems zusammenwirkt. Das wesentliche Merk- mal dieser Anordnung besteht darin, dass das Elektromagnetspulensystem wenigstens zwei zur Mittellängsachse symmetrische und konzentrisch angeordnete Spulen mit identischen Kenngrößen aufweist, die derart in einen Magnetkreis integriert sind, dass zwischen zwei be¬ nachbarten Spulen jeweils ein erster Polkörper angeordnet ist, und die innere und äußere Spule jeweils einem zweiten Polkörper benachbart ist. Diese Polkörper sind auf der gleichen Seite des Magnetankers angeordnet. Weiterhin ist es wesentlich, dass die Polkörper derart dimensioniert sind, dass eine radiale Schnittfläche eines mittleren ersten Polkörpers der Summe der Schnittflächen der benachbarten zweiten Polkörper entspricht. Insgesamt hängt bei dieser Anordnung die Funktion erheblich von der Symmetrie der räumlichen Gestaltung des Elektromagnetspulensystems ab. Die Zeitverzögerung des elektrischen und des magneti- sehen Feldaufbaus hängt dabei vornehmlich von der Geometrie des Magnetkreises und ins¬ besondere von der Felddiffusion und den auftretenden Wirbelströmen ab.
Allerdings stellt die bei dieser Anordnung notwendige konstruktive und elektrische/ magneti¬ sche Symmetrie des Elektromagnetspulensystems wie zum Beispiel die Dimensionierung bzw. das Verhältnis der radialen Schnittflächen der Polkörper zueinander eine erhebliche Ein¬ schränkung dar. Außerdem sind auch bei dieser bekannten Anordnung die erzielbaren Ventil¬ schaltzeiten, Ventilwege und Ventilschließkräfte angesichts der eingangs erläuterten Anforde¬ rungen allenfalls als unzureichend zu bezeichnen.
Aus der DE 102 60 825 Al ist ein magnetbetätigtes Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem ein Öffnungsquerschnitt eines Kraftstoffkanals, der als Raum zwischen einer Innenfläche eines Behälters, in den Kraftstoff eingeführt wird, und einer Außenfläche eines in dem Behäl¬ ter angeordneten Nadelelements begrenzt ist, geändert wird. Dazu wird das Nadelelement durch von einer elektromagnetischen Einrichtung erzeugte Anzugs- bzw. Magnetkräfte in Längsrichtung verschoben. Die elektromagnetische Einrichtung ist mit einem ersten und einem zweiten Magnetkreis versehen, durch welche die Anzugs- bzw. Magnetkräfte unab¬ hängig voneinander steuerbar sind.
Weiterer Stand der Technik ist aus den Dokumenten US 6,065,684, US 5,035,360, US
4,156,506 US 5,207,410, JP 10-335139, DE 2237 746.4, und US 2001/0019085 bekannt. Der Erfindung zugrunde liegendes Problem
Damit besteht bei bekannten Brennstoff-Einspritzventilen das Problem, eine kompakt bauen¬ de und kostengünstige Anordnung eines Brennstoff-Einspritzventils bereitzustellen, die lang- zeitstabil und tauglich für den Einsatz in Groß-Serien ist und eine ausreichend hohe Hubzahl pro Arbeitstakt der Brennkraftmaschine mit den erforderlichen Öffnungs-/Schließ-Kräften auszuführen in der Lage ist. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, Brennstoff-Einspritzven¬ tile bereitzustellen, die dazu beitragen können, den Kraftstoffverbrauch von Verbrennungs¬ motoren zu senken um so den thermodynamischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu steigern.
Erfindungsgemäße Lösung
Die Erfindung löst dieses Problem bei einer Ventilanordnung der oben genannten Art da¬ durch, dass die Magnet-Jochanordnung aus wenigstens zwei Jochscheiben gebildet ist, jede Jochscheibe an wenigstens einer ihrer Stirnseiten wenigstens einen Polsteg aufweist, der mit der Elektromagnet-Spulenanordnung zusammen auf die Magnet-Ankeranordnung wirkt, und jede Jochscheibe aus wenigstens zwei Weicheisen enthaltenden Teiljochen zusammengesetzt ist, die eine die Magnet-Ankeranordnung tragende Betätigungsstange zumindest teilweise umgeben.
Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass es nicht erforderlich ist, von einer elekt¬ romagnetischen Betätigungseinrichtung als Ventilantrieb auf einen Piezo-Linear-Aktor mit allen seinen ihm eigenen Nachteilen und Problemen umzustellen.
Vielmehr kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Komponenten der elektro- magnetischen Betätigungseinrichtung erreicht werden, dass das Brennstoff-Einspritzventil nicht nur die für Otto-Motoren erforderlichen Öffnungs-/Schließ-Kräfte, sondern sogar die für eine Diesel-Direkt-Einspritzung erforderlichen Öffnungs-/Schließ-Kräfte bei erheblich mehr Hüben pro Arbeitstakt (etwa doppelt so viele wie ein Piezo-Linear-Aktor heutiger Bauart) mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung bereitstellen kann. Weiterhin baut die Gesamtanordnung bei schnell bereitstellbaren hohen Öffnungs7Schließkräften bei einem geringem Durchmesser Außendurchmesser sehr kompakt. Die erfindungsgemäße Ausgestal¬ tung erlaubt außerdem eine sehr effiziente Massenfertigung mit engen Toleranzen und ge¬ ringer Ausschussrate.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung erlaubt die Realisierung von Öffnungs-/Schließ- Zyklen mit etwa 40 - 50 μsec und weniger. Damit sind Mehrfach-Einspritzvorgänge für ein effizientes Motormanagement sowohl für Otto-Motoren, als auch für Dieselmotoren möglich. Außerdem ist es auch möglich, den Brennstoffdurchsatz durch das Brennstoff-Einspritzventil dadurch zu erhöhen, dass mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung der Hubweg des Ventilgliedes bei vergleichbarer Hubzeit etwa 3 bis 6 mal größer sein kann als bei einem Pie¬ zo-Linear-Aktor heutiger Bauart. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung eine sehr präzise Steuerung des Verlaufs des Hubweges über der Zeit. Der Stand der Technik (zum Beispiel aus der DE 100 05 182 Al) fordert eine zentralsymmetrische Geometrie der Polstege. Hierbei haben außerdem die äußeren Eisenringe einen geringeren Querschnitt als die inneren. Dies wirkt sich nachteilig auf die Gestaltung des Magnet-Ankers aus. Demge¬ genüber erlaubt die Erfindung eine insoweit freie Dimensionierung des Magnetjoches, der Magnet-Spulen- und Ankeranordnung, woraus bei der Erfindung zum Beispiel ein verhältnis¬ mäßig leichtgewichtigerer Magnetanker mit einer verbesserten Ventil-Dynamik resultiert. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt jedes Teiljoch mit wenigstens ei¬ nem Abstandshalter zusammen, der eine Abmessung eines Hohlraumes zwischen zwei Joch- Scheiben zumindest mitbestimmt. Der oder die Abstandshalter können entweder im Bereich der äußeren Mantelfläche der Jochscheibe angeordnet sein oder sich zwischen den Stirn¬ flächen zweier Jochscheiben abstützen. Die Abstandshalter sind entweder mit den Teiljochen bzw. den Jochscheiben (laser-)verschweißt oder verklebt. Alternativ dazu können die Ab¬ standshalter auch zumindest an einem Ende mit den Teiljochen bzw. den Jochscheiben ein- stückig hergestellt sein.
Weiterhin können im Bereich der äußeren Mantelfläche der Jochscheibe elektrische Verbin¬ dungsstücke für die Elektromagnet-Spulenanordnung angeordnet sein bzw. verlaufen. Damit können die einzelnen Wicklungen der Elektromagnet-Spulenanordnung auf einfache Weise bestromt werden.
Vorzugsweise sind jeweils derselben Seite der Magnet-Ankeranordnungen zugewandte Elekt¬ romagnet-Spulenanordnungen für eine gleichphasige elektrische Ansteuerung in Reihen¬ oder Parallelschaltung verbunden. Damit ist es möglich, die Ventilanordnung elektrisch betä- tigt zu öffnen, zu schließen und zu halten, ohne dass eine Haltefeder erforderlich ist. Unter Haltefeder wird hierbei eine Feder mit einer hohen Federkonstante verstanden, die in der Lage ist die Ventilanordnung gegen die Betriebsdrücke (des zugeführten Brennstoffes bzw. in der Brennkammer) in einer Stellung zu halten. Davon zu unterscheiden ist eine Feder, die bei unbestromter Ventilanordnung und fehlenden Betriebsdrücken in der Lage ist, dafür zu sor- gen, dass das Ventilglied in einer Schließstellung verharrt, so dass kein Brennstoff durch die Ventilanordnung in die Brennkammer strömt.
Die Erfindung erlaubt es, die Ventilanordnung sowohl elektrisch betätigt zu öffnen, als auch elektrisch betätigt zu schließen und in beiden Stellungen - aber auch in Zwischenstellungen - zu halten, in dem die entsprechende der zu beiden Stirnseiten der Ankeranordnung ange¬ ordnete Spulenanordnung bestromt wird. Damit kann auch ein Abbremsen oder Beschleuni¬ gen des Ventilglieds auf dem Weg zwischen den beiden Endstellungen erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass das Ventilglied erheblich "weicher" in den Ventilsitz bzw. die entgegenge¬ setzte Endstellung befördert werden kann. Dies führt zu geringerer mechanischer Belastung des Ventilgliedes bzw. des Ventilsitzes, so dass diese Komponenten nicht so schnell ver¬ schleißen. Das erlaubt eine weniger robuste Dimensionierung und einen geringeren Durch¬ messer der Düsennadel und damit eine Verringerung der notwendigen Schließ-/Haltekräfte. Dies hat zur Folge, dass eine präzisere Dosierung des Brennstoffes und wegen der geringe¬ ren bewegten Massen eine höhere Bewegungsrate mit mehr Öffnungs/Schließzyklen pro Arbeitstakt als bei Piezo-Aktoren möglich ist. Außerdem ist das Kraft-Weg-Verhalten eines
Piezo-Aktors erheblich ungünstiger und weniger beeinflussbar als bei einer erfindungsgemä¬ ßen Betätigungseinrichtung.
Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils haben die Polstege ein Rastermaß, das etwa 2 bis etwa 30 mal, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 20 mal, und besonders vorzugsweise etwa 10 mal größer ist als ein zwischen der Magnet-Jochanord¬ nung und der Magnet-Ankeranordnung gebildeter Luftspalt in einer Ruhestellung der Betäti¬ gungseinrichtung. Das Verhältnis zwischen dem Rastermaß der Polstege, also einer Abmes- sung, die die magnetisch wirksame Fläche der Polstege mitbestimmt, und dem Luftspalt ist eine die Funktionalität des Ventils erheblich beeinflussende Größe. Die Erfindung geht davon aus, dass das Verhältnis im Bereich zwischen etwa 2 und etwa 30 liegen sollte, wobei jede Verhältniszahl zwischen diesen Grenzen im Bereich der Erfindung liegt und in erster Linie von den konstruktiven Gegebenheiten oder Anforderungen (verfügbarer Einbaudurchmesser, Län¬ ge, erforderlicher Ventilhub, Ventilglied-Dynamik, etc.) abhängt.
Indem die Polstege eine zur Mittellängsachse des Brennstoff-Einspritzventils im Wesentlichen asymmetrische Gestalt aufweisen wird vermieden, dass Fertigungsungenauigkeiten oder Schwankungen bei der Magnetfelderzeugung, oder Temperaturschwankungen zu uner¬ wünschten Betriebszuständen führen. Vielmehr stellt sich die zur Mittellängsachse nicht rota- tions-symmetrische Gestaltung des Magnetjochs bzw. der Magnetspule insofern wesentlich unempfindlicher dar.
In einer Ausführungsform der Erfindung haben dazu die Polstege eine zur Mittellängsachse des Brennstoff-Einspritzventils spiralförmige Gestalt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung haben die Polstege eine im Wesentlichen mehreckige, vorzugsweise viereckige bzw. mehrkantige Gestalt und sind nebeneinander unter Bildung von Zwischenräumen zur Aufnahme der Elektromagnet-Spulenanordnungen angeordnet, wobei die Polstege vorzugs- weise parallel zueinander angeordnet sind.
Im letzteren Fall können wenigstens zwei benachbarte Polstege von wenigstens einer Elekt¬ romagnet-Spulenanordnung zumindest teilweise mäanderförmig umgeben sein. Alternativ dazu kann auch jeweils jedes Teiljoch aus Kobalt-Eisen-haltigem Material gebildet sein und jeweils wenigstens einen Polsteg aufweisen, der von wenigstens einer Elektromagnet- Spulenanordnung zumindest teilweise umgeben ist.
Eine Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass zumindest eine Elektromagnet-Spulen¬ anordnung nicht-kreisringförmig gestaltete Polstege zumindest teilweise einschließen kann. Diese, in der Herstellung sehr effiziente Bauart erlaubt eine Ausführungsform, bei der zwi¬ schen zwei Lagen aus Weicheisen enthaltendem Blech ein Strom leitendes Band zur Bildung der Magnet-Spulenanordnung und ein Weicheisen enthaltendes Blechband zur Bildung eines Stator-Joch rückens anzuordnen. Dabei grenzen das Strom leitende Band und das Weicheisen enthaltende Blechband an jeweils einer Längskante - elektrisch isoliert - aneinander an.
Um besonders schlanke oder langgezogene Bauformen mit großen Halte- oder Schließkräften zu realisieren ist eine Kaskadierung von mehreren Ventilantrieben entlang der Bewegungs¬ achse der Ventilanordnung vorgesehen, bei der die Betätigungseinrichtung mehr als eine Baugruppe, gebildet durch die Magnet-Spulenanordnung, die Magnet-Jochanordnung, und die Magnet-Ankeranordnung aufweist. Diese Baugruppen wirken dabei gemeinsam auf die Ventilanordnung - entweder gleichsinnig oder gegensinnig - um das Ventilglied aus dem Ventilsitz zu heben oder ggf. auch abgebremst, hineinzubefördem.
Erfindungsgemäß wirkt die Betätigungseinrichtung auf ein bewegliches Ventilglied ein, um dieses gegenüber einem mit dem Ventilglied zusammenwirkenden und stromabwärts zu dem Brennstoff-Einlaß angeordneten ortsfesten Ventilsitz zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung zu bewegen. Damit kann eine direkt schaltende Ventilanordnung reali¬ siert werden. Bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils wirkt die Betätigungseinrichtung auf ein bewegliches Ventilglied ein, um dieses gegenüber einem mit dem Ventilglied zusammenwirkenden ortsfesten Ventilsitz zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung zu bewegen. Damit ist ein gesteuertes Ablassen von Brennstoff in eine Rückführleitung ermöglicht, wenn ein zweites, federbelastetes Ventilglied zusammen mit einem zweiten Ventilsitz durch den im Brennraum herrschenden Druck nicht geöffnet wird, und ein gesteuertes Ablassen von Brennstoff in den Brennraum ermöglicht, wenn das zweite, federbelastete Ventilglied zusammen mit dem zweiten Ventilsitz durch den im Brennraum herrschenden Druck geöffnet wird. Damit kann eine indirekt schaltende Ventilanordnung realisiert werden.
Erfindungsgemäß können die Magnet-Jochanordnung und/oder die Magnet-Ankeranordnung exzentrisch oder asymmetrisch zu einer Mittelachse des Brennstoff-Einspritzventils angeord- net sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung aus wenigstens zwei zusammengefügten Schalen-Teilen mit Ausnehmungen gebildet sein, wobei in jeder Ausnehmung jeweils eine Elektromagnet-Spulenanordnung aufgenommen ist, die in Bewegungsrichtung im Wesentlichen bündig mit der jeweiligen Stirnfläche eines der Schalen-Teile abschließt, wobei die Stirnflächen zusammen einen Hohlraum begrenzen, in dem die Magnet-Ankeranordnung längs der Mittellängsachse beweglich aufgenommen ist.
Die Elektromagnet-Spulenanordnung kann auf wenigstens einer Seite der weichmagneti- sehen Magnet-Ankeranordnung durch eine mehrere Spulen aufweisende Elektromagnet- Spulenanordnung gebildet sein, die etwa bündig mit einer der Stirnflächen einer der Schalen- Hälften abschließen.
Dabei können die einzelnen Ring-Spulen eine Dicke von etwa 20 bis etwa 80 % des Magnet- joch-Eisens haben. Außerdem können die einzelnen Spulen auf einer Seite der weichmagne¬ tischen Magnet-Ankeranordnung dazu eingerichtet sein, gegensinnig bestromt zu werden.
Weiterhin kann zwischen den einzelnen Spulen wenigstens auf einer Seite der weichmagneti¬ schen Magnet-Ankeranordnung das Joch-Eisen durch gegeneinander isolierte Eisenbleche ge- bildet sein.
Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die Elektromagnet-Spulenanordnung und die Mag¬ net-Ankeranordnung im Wesentlichen rechtwinkelig zueinander zu orientieren.
Erfindungsgemäß können die die Magnet-Spulenanordnung und die Magnet-Ankeranordnung sich in radialer Richtung zur Mittellängsachse zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig überlappen. Damit wird ein besonders effizienter Magnetkreis realisiert, der sehr geringe Ventil-Öffnungs-/Schließ-Zeiten erlaubt.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils kann die Mag¬ net-Jochanordnung als ein im Wesentlichen zylindrischer weichmagnetischer Scheibenkörper mit radial oder tangential zur Mittellängsachse orientierten Unterbrechungen gestaltet sein. Diese Unterbrechungen können einfache Schlitze sein oder zur Erhöhung der Stabilität der Magnet-Jochanordnung durch Material gebildet sein, das einen höheren magnetischen Wi¬ derstand als das Material des weichmagnetischen Scheibenkörpers hat.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils kann die Magnet-Ankeranordnung durch zwei oder mehr von einander räumlich getrennte streifen¬ förmige weichmagnetische Abschnitte gebildet sein. Auch hier können die räumlichen Tren¬ nungen einfache Schlitze sein oder zur Erhöhung der Stabilität durch Material gebildet sein, das einen höheren magnetischen Widerstand als das Material der streifenförmigen weich¬ magnetischen Abschnitte hat.
Die Magnet-Ankeranordnung kann eine weichmagnetische Scheibe mit Ausnehmungen, vor¬ zugsweise radial orientierten, zum Rand der Scheibe reichenden Schlitzen, oder Langlöchern gestaltet sein. Auch hier können die zum Rand der Scheibe reichenden Schlitzen oder Lang¬ löcher einfache Ausnehmungen sein oder zur Erhöhung der Stabilität durch Material gebildet sein, das einen höheren magnetischen Widerstand als das Material der weichmagnetischen Scheibe hat.
Die Magnet-Ankeranordnung kann auch mehrlagig aufgebaut sein, wobei zwischen zwei Weicheisenlagen eine Keramiklage angeordnet ist. Dieser Schichtaufbau ist an der Ventil- Stange befestigt. Zur weiteren Verbesserung der Stabilität können die beiden Eisenlagen auch entlang des Außenumfangs noch miteinander verbunden sein.
Weiterhin können die weichmagnetische Ankeranordnung und das Ventilglied miteinander verbunden und durch eine Federanordnung in die Offen-Stellung oder die Geschlossen-Stel- lung vorgespannt und durch Bestromen der Magnet-Spulenanordnung in die Geschlossen¬ stellung oder die Offen-Stellung zu bringen sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzventils können auch zwei der oben beschriebenen Betätigungseinrichtungen vorgesehen sein, die auf das Ventilglied gegensinnig wirken und dieses bei jeweiliger Bestromung in die Geschlos- sen-Stellung bzw. die Offen-Stellung bringen.
Erfindungsgemäß bildet die Betätigungsstange zusammen daran angeordneten, in der Regel (laser-)geschweißten Magnet-Ankeranordnungen eine Unterbaugruppe, die mit wenigstens einer aus gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teiljochen gebildeten weiteren Unterbau¬ gruppe zusammenzusetzen ist.
Weiterhin umgibt erfindungsgemäß ein druckfestes Gehäuse die Betätigungseinrichtung und die Ventilanordnung, aus dem elektrische Anschlüsse für die Elektromagnet-Spulenanord- nungen mittels Glasdurchführungen nach außen herausgeführt sind. Die Glasdurchführungen stellen eine sichere und für die Groß-Serie geeignete, brennkraftstoffdichte und hinsichtlich der Betriebsdrücke (bis zu etwa 2000 bar) druckfeste Anordnung für die elektrischen An¬ schlüsse an dem Brennstoff-Einspritzventil sicher.
Weiterhin sind erfindungsgemäß die Elektromagnet-Spulenanordnungen als Kupfer enthal¬ tende Formteile gebildet, die mittels Keramikbeschichtung, Aluminiumoxidbeschichtung, E- lektrophoreselackbeschichtung oder dergl. elektrisch isoliert sind, um die Polstege herum montiert sind und nach dem Zusammenfügen der aus einzelnen gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teiljochen gebildeten Unterbaugruppe mit den elektrischen Anschlüsse verbun¬ den werden.
Weiterhin sind erfindungsgemäß die Elektromagnet-Spulenanordnungen mit den Teiljochen vergossen oder verklebt sind. Dies erhöht die Dauerbetriebsfestigkeit der Brennstoff- Einspritzventilanordnung.
Das erfindungsgemäße Brennstoff-Einspritzventil kann dazu eingerichtet und dimensioniert sein, in den Brennraum einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine, oder in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine zu ragen.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Montagevorrichtung mit einem Montageblock, der eine der Anzahl der Jochscheiben des Brennstoff-Einspritzventils entsprechende Anzahl von axial beabstandeten Aufnahmen aufweist, die so dimensioniert sind, dass die Jochteile der Joch- Scheiben im Wesentlichen spielfrei einzubringen und zu entnehmen sind, wobei die axialen Abstände der Ausnehmungen im Wesentlichen der axialen Erstreckung des Hohlraums zwi¬ schen zwei benachbarten Jochscheiben entsprechen, und der ein Verschweißen, Verlöten oder Verkleben von Abstandshaltern mit den Jochteilen erlaubt.
Weitere Vorteile, Ausgestaltungen oder Variationsmöglichkeiten ergeben sich aus der nach¬ folgenden Beschreibung der Figuren in denen die Erfindung im Detail erläutert ist.
Kurzbeschreibunq der Figuren
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung im Längsschnitt durch ein Brennstoff-Einspritzven- til gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt einer Weichmagnet-Ankeran¬ ordnung aus Fig. 1, geschnitten entlang der Linie II - II.
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Querschnitt einer Weichmagnet-Jochan¬ ordnung aus Fig. 1, geschnitten entlang der Linie III - III.
Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Weichmagnet-Jochanordnung mit einer Magnetspulenanordnung.
Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Weichmagnet-Jochanordnung und eine Magnetspulenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Weichmagnet-Jochanordnung und eine Magnetspulenanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine seitliche perspektivische Darstellung der Weichmagnet-Jochanordnung und der Magnetspulenanordnung gemäß Fig. 6.
Fig. 8 zeigt eine seitliche teilweise längsgeschnittene Darstellung der Ventilstange mit einer Ankeranordnung, die ein Kastenprofil aufweist. Rg. 9 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Betätigungseinrichtung.
Fig. 10 zeigt ein Teiljoch einer Jochscheibe für eine erfindungsgemäße Betätigungseinrich- tung nach Rg. 9 in einer vergrößerten perspektivischen Seitenansicht.
Detaillierte Beschreibung derzeitig bevorzugter Ausführungsformen
In Rg. 1 ist Brennstoff-Einspritzventil mit einem zu einer Mittellängsachse M im wesentlichen rotationssymmetrischen Ventilgehäuse 10 im schematischen Längsschnitt in einer halb geöff- neten Stellung gezeigt. Ein derartiges Brennstoff-Einspritzventil dient zum direkten Einsprit¬ zen von Brennstoff in den nicht weiter veranschaulichten Brennraum einer Brennkraftmaschine. Das Brennstoff-Einspritzventil 10 hat einen radial orientierten, seitlichen Brennstoff-Einlaß 12, durch den mittels einer nicht weiter veranschaulichten Pumpe oder sonstigen Druckgeber unter Druck gesetzter Brennstoff in das Brennstoff-Einspritzventil ein- strömen kann. Es ist jedoch auch möglich, den Brennstoff-Einlaß etwa im mit 14 angedeute¬ ten zentralen in Fig. 1 oberen Bereich des Brennstoff-Einspritzventils vorzusehen. Von dem Brennstoff-Einlaß 12 reicht ein zentraler Brennstoff-Kanal 16 durch ein Rohr 17 zu einem Brennstoff-Auslaß 18. An Ende des zentralen Brennstoff-Kanals 16 ist eine Ventilanordnung 20 vorgesehen, um den Brennstoff in gesteuerter Weise durch den Brennstoff-Auslaß 18 in den Brennraum der Brennkraftmaschine ausströmen zu lassen.
Die Ventilanordnung 20 ist durch ein sich in dem zentralen Brennstoff-Kanal 16 befindliches und zum Brennstoff-Auslaß 18 hin konisch verjüngendes Ventilglied 20a und einen mit dem Ventilglied 20a zusammenwirkenden Ventilsitz 20b gebildet, der entsprechend der Form des Ventilgliedes 20a gestaltet ist.
Das Ventilglied 20a ist über eine Betätigungsstange 22 mit einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinrichtung 24 verbunden, um das Ventilglied 20a zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung (in Rg. 1 auf und ab) zu bewegen. Damit wird von dem Brennstoff-Einlaß 12 kommender und durch den zentralen Brennstoff-Kanal 16 strömender, unter Druck stehender Brennstoff in gesteuerter Weise durch den Brennstoff-Auslaß 18 in den Brennraum ausgestoßen.
Die Betätigungseinrichtung 24 ist gebildet durch eine Elektromagnet-Spulenanordnung 24a, eine mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Jochanordnung 24b, sowie eine mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung 24c. Dabei ist die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung 24b aus zwei etwa auf Höhe der Schnittli¬ nie II - II zusammengefügten Schalen-Hälften 24b1 und 24b" mit Ausnehmungen 26a, 26b gebildet. Die Ausnehmungen 26a, 26b haben bei der Ausführungsform nach Rg. 1 in der Draufsicht die in den Rg. 4 und 5 gezeigte Längserstreckung und sind durch ebenfalls etwa trapez- oder parallelogrammförmige Polstege 25a, 25b begrenzt. In den Ausnehmungen 26a, 26b ist jeweils eine Elektromagnet-Spulenanordnung 24a1 und 24 a" aufgenommen, die bün¬ dig mit den jeweiligen Stirnflächen 27a, 27b der Schalen-Hälften 24b1 und 24b" abschließen.
Die Stirnflächen 27a, 27b der Schalen-Hälften 24b1 und 24b" begrenzen einen Hohlraum 28, in dem die Magnet-Ankeranordnung 24c längs der Mittelachse M beweglich aufgenommen ist. In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung haben die Elektromagnet-Spulenanordnungen bzw. die Magnetjochanordnung die in Hg. 4 gezeigte Konfiguration, bei der die Polstege 25a, 25b eine im Wesentlichen viereckige Gestalt haben und nebeneinander unter Bildung von Zwi¬ schenräumen zur Aufnahme der Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a1, 24 a" angeordnet sind. Dabei sind die Polstege 25a, 25b vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Die Magnetjochanordnung kann hier aus einstückigem Weicheisen gebildet sein, aus dem die Polstege bzw. die Zwischenräume ausgeformt sind. In ein derartiges einstückiges Weichei¬ sen-Formteil können Unterbrechungen in Form von Schlitzen oder Langlöchern eingearbeitet sein, die mit elektrisch isolierendem Material gefüllt sind. Es ist aber auch möglich, die Mag- netjochanordnung als Formteil aus gesintertem Eisenpulver herzustellen oder aus mehreren, ggf. gegeneinander isolierten Teilstücken zu montieren und zum Beispiel zu verkleben.
Fig. 2 zeigt die weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung 24c. Sie hat eine weichmagneti¬ sche Ankerscheibe 24c, die um die Mittelachse M herum angeordnet ist. Um die in der An¬ kerscheibe 24c induzierten Wirbelströme beim Betrieb des Brennstoff-Einspritzventils möglichst gering zu halten, ist die Ankerscheibe 24c mit radial orientierten Unterbrechungen 36 versehen. Diese Unterbrechungen haben die Gestalt von zum Rand 30 der Ankerscheibe 24c reichenden Schlitzen 36. Dadurch entstehen radial orientierte Streifen 25, die im Zent¬ rum der Scheibe 24c miteinander verbunden sind.
Fig. 3 zeigt die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung 24b im Querschnitt. Um die in der Magnet-Jochanordnung 24b induzierten Wirbelströme beim Betrieb des Brennstoff- Einspritzventils möglichst gering zu halten, ist die Magnet-Jochanordnung 24b mit einer Viel¬ zahl von radial orientierten senkrechten Unterbrechungen 36 in Form von Schlitzen versehen. Um das Brennstoff-Einspritzventil fluiddicht zu gestalten, ist zwischen den Schlitzen 36 an der Außenwand ein Materialsteg 38 vorgesehen, der für eine geschlossene Mantelfläche sorgt. Alternativ dazu kann die geschlossene Mantelfläche auch an den radial inneren Enden der Schlitze 36 angeordnet sein. Dies hat außerdem den Vorteil einer ggf. verbesserten Wärmeableitung aus dem Magnetjoch. Dabei sind beide Schalen-Hälften 24b1 und 24b" der Magnet-Jochanordnung 24b mit den Schlitzen 36 versehen.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a und die radial orientierten Streifen 25 der weichmagnetischen Ankerscheibe 24c im Wesentlichen rechtwinkelig zueinander orientiert sein können. Es versteht sich, dass dies entweder in der vorstehend beschriebenen Form mit radial orientierten Streifen 25 der Anker-Anordnung 24b und einer spiralförmigen Elektromagnet-Spulenanordnung 24a bzw. Magnet-Jochanordnung 24b realisiert werden kann, oder umgekehrt. Es ist aber auch möglich, mit konzentrischen Ankerteilen und einer sternförmig gestalteten Elektromagnet-Spulenanordnung die Betäti¬ gungseinrichtung 24 zu realisieren.
Die Magnet-Ankeranordnung 24c ist eine kreisrunde eisenhaltige Scheibe mit einer weiter unten im Detail beschriebenen Gestalt. Die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a und die Magnet-Ankeranordnung 24c überlappen sich in radialer Richtung bezogen auf die Mittelach¬ se (M). Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, hat die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a einen ge- ringeren Außendurchmesser als die Ankerscheibe 24c, so dass der aus der Elektromagnet- Spulenanordnung 24a hervorgerufene magnetische Fluss praktisch ohne nennenswerte Streu-Verluste in die Ankerscheibe 24c eindringt. Damit wird ein besonders effizienter Mag- netkreis realisiert, der sehr geringe Ventil-Öffnungs-/Schließ-Zeiten sowie hohe Haltekräfte erlaubt.
Die Ankerscheibe 24c kann - unabhängig von der Gestaltung des Magnetjoches bzw. der Magnet-Spulenanordnung - auch eine geschlossene Kreisscheibe aus Weicheisen sein, sofern die oben beschriebene Ausgestaltung des Magnetjoches bzw. der Magnet-Spulenanordnung sicherstellt, dass die Streuverluste bzw. Wirbelstromverluste gering genug für den jeweiligen Einsatzzweck sind.
Wie in Rg. 1 veranschaulicht, ist die Ankerscheibe 24c mit der Betätigungsstange 22 starr verbunden und in einem durch die Schalen-Hälften 24b' und 24b" der Magnet- Jochanordnung 24b begrenzten Ankerraum 34 längs der Mittelachse M in dem Rohr 17 ge¬ führt längsbeweglich aufgenommen. Dabei ist die Ankerscheibe 24c mit der Betäti¬ gungsstange 22 durch eine zur Mittelachse M koaxial angeordnete Schraubenfeder 40 belastet, so dass das am Ende der Betätigungsstange 22 befindliche Ventilglied 20a in dem Ventilsitz 20b fluiddicht sitzt, also in seine Geschlossen-Stellung gedrängt ist. Beim Bestro- men einer der Spulen (zum Beispiel 24a1) der Elektromagnet-Spulenanordnung 24a wird in der Magnet-Jochanordnung 24b ein wirbelstromarmes Magnetfeld induziert, das die An¬ kerscheibe 24c mit der Betätigungsstange 22 in Richtung der jeweiligen Schalen-Hälfte 24b' zieht in der sich die bestromte Spule befindet. Damit bewegt sich das Ventilglied 20a von dem Ventilsitz 20b weg in seine Offen-Stellung. Beim Bestromen der anderen Spule (zum Beispiel 24a") der Elektromagnet-Spulenanordnung 24a bewegt sich das Ventilglied 20a in die jeweils andere Stellung zu dem Ventilsitz 20b hin in seine Geschlossen-Stellung. Eine am von dem Ventilglied 20a abliegenden Ende der Betätigungsstange 22 auf diese wirkende Schraubenfeder 40 hält das Ventilglied 20a bei unbestromter Elektromagnet-Spulenanord¬ nung 24a in seiner Geschlossen-Stellung.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, über die Betätigungsstange 22 mit dem Ventilglied 20a mehrere (zwei oder mehr) Ankerscheiben 24c zu koppeln, auf die jeweils von einer oder von beiden Seiten eine Spulen-Jochanordnung wirkt. Außerdem kann die Spulen¬ anordnung 24a zu beiden Seiten der weichmagnetischen Magnet-Ankeranordnung 24c je¬ weils mehrteilig ausgestaltet sein. Dabei sind jeweils zwei oder mehr Elektromagnet-Spulen¬ anordnungen 24a', 24a" vorgesehen, die im Wesentlichen bündig mit den jeweiligen Stirnflächen 27a, 27b der Schalen-Hälften 24b' und 24b" abschließen. Diese Ausführungs- form kann bei gleichem Bauvolumen eine erhöhte Magnetfeld-Dichte und damit auch eine gesteigerte Ventilglied-Haltekraft und Ventilglied-Betätigungsgeschwindigkeit haben. Durch die einzelnen Spulen einer auf Seite (oberhalb bzw. unterhalb) der jeweiligen Magnet-Anker¬ anordnung 24c fließt dabei abwechselnd gegensinnig gerichteter Strom. Das Joch-Eisen zwi¬ schen den einzelnen Spulen 24a einer Seite kann hier durch gegeneinander isolierte Eisenbleche gebildet sein.
Die beiden Ausführungsformen sind mit elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinrichtungen 24 gezeigt, bei denen eine zentrale Betätigungsstange 22 von einer scheibenförmigen Mag¬ net-Ankeranordnung 24c bewegt wird. Es ist auch möglich, anstelle der zentralen Betäti- gungsstange 22 ein Rohr vorzusehen, an dessen Stirnfläche der Magnet-Anker angeordnet ist. Bei der Ausführungsform des Magnet-Joches bzw. der Magnetspulen gemäß Rg. 4 ist jeder einzelne Polsteg von einer separaten Wicklung umgeben. Der besseren Übersicht wegen sind in Fig. 4 nicht alle Polstege mit Elektromagnet-Spulenanordnungen versehen dargestellt. Dabei sind alle Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a' und 24 a" entweder gegensinnig gewickelt und gleichsinnig bestromt oder bei gleichsinniger Wicklung gegensinnig bestromt um an gegenüberliegenden Flanken 25a', 25a" der Polstege 25a, 25b jeweils gegensinnig gerichteten elektrischen Strom vorbeiführen.
Alternativ dazu ist es auch möglich, die Elektromagnet-Spulenanordnung in der in Fig. 5 ge- zeigten Konfiguration auszuführen, bei der eine (oder mehrere) Wicklungen mäanderförmig in die Ausnehmungen 26a, 26b zwischen die Polstege 25a, 25b der Magnet-Jochanordnung eingelegt ist (sind). Auch hier wird an gegenüberliegenden Flanken 25a', 25a" jedes der Pol¬ stege 25a, 25b jeweils gegensinnig gerichteter elektrischer Strom vorbeigeführt. Ersichtlich haben bei allen Ausführungsformen die Polstege 25a, 25b (und auch die Ausnehmungen 26a, 26) eine zur Mittellängsachse M des Brennstoff-Einspritzventils im Wesentlichen asym¬ metrische Gestalt, wobei zumindest eine Elektromagnet-Spulenanordnung 24a1, 24 a" nicht- kreisringförmig gestaltete Polstege zumindest teilweise so einschließt, dass an deren Flanken gegensinnig gerichteter elektrischer Strom vorbeigeführt wird.
Die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführungsform einer Elektromagnet-Spulenanordnung 24a wird mit der mit ihr zusammenwirkenden weichmagnetischen Magnet-Jochanordnung 24b integriert hergestellt. Dazu wird ein Weicheisen enthaltendes, lang gestrecktes Jochblech 50 beidseitig mit einem Leiterstreifen 52 umgeben, indem dieser um eine - im späteren, fertigen Zustand innen liegende - Längskante 50' des Jochblechs 50 umgeknickt wird. Neben dem Leiterstreifen 52 wird ein Weicheisen enthaltendes Blechband 54 angeordnet, das ge¬ nauso dick ist wie der Leiterstreifen 52 und ebenfalls um die - im fertigen Zustand innen liegende - Längskante 50' des Jochblechs 50 umgeknickt wird. Das neben dem Leiterstreifen 52 liegende Blechband 54 dient dazu, zusammen mit dem Abschnitt des Jochbleches 50, an dem es flächig anliegt, - im fertigen Zustand - den Rücken des Magnetjoches zu bilden. Der Leiterstreifen 52 überragt die - im fertigen Zustand außen liegende - seitliche Längskante 50" des Jochblechs 50 an beiden Enden zur elektrischen Kontaktierung. Anschließend wird eine zweite Lage eines ein Weicheisen enthaltenden, lang gezogenen Jochbleches 56 dage¬ gen gelegt, so dass ein Schichtaufbau bestehend aus dem erstem Jochblech 50, den Leiter¬ streifen 52 und dem Blechband 54, sowie dem zweiten Jochblech 56 entsteht. Dieser Schichtaufbau wird anschließend in der in Fig. 6 gezeigten Weise spiralförmig zusammenge¬ rollt, um das aus einer Spule und einem Joch bestehende Gesamtgebilde zu erhalten. Nach dem spiralförmigen Zusammenrollen liegen die ersten und zweiten Jochbleche 50, 56 dicht aneinander an und das Gesamtgebilde ist ein zylindrischer Wickelkörper. Es versteht sich, dass der Leiterstreifen 52 gegen die Weicheisen-Teile 50, 54, 56 elektrisch isoliert ist.
Der in Fig. 1 gezeigte, zur Mittellängsachse M koaxiale Luftspalt zwischen der Magnet- Jochanordnung 24b und der Magnet-Ankeranordnung 24c in der Ruhestellung der Betäti¬ gungseinrichtung 24 gebildete Luftspalt ist etwa 10 mal größer als das Rastermaß der Pol¬ stege. Dabei ist das Rastermaß bei dieser Ausführungsform die Querabmessung der Polstege. Bei der Ausführungsform der Magnet-Jochanordnung 24b nach den Fig. 6, 7 ist das Rastermaß die Dicke des Jochbleches 40. Es sind auch andere Geometrien der Polstege mög¬ lich. Bestimmend für das Rastermaß sind die kleinsten Strukturen der Polstege, also deren Längsabmessungen, Querabmessungen, Dicke, etc. welche zu einer feinteiligen Gestalt der auf den Magnet-Anker wirkenden Pole des Magnetjoches führen. Dieses kleine Rastermaß führt zu hoher magnetischer Flussdichte und damit zu hohen Anzugs- bzw. Haltekräften der Ventilanordnung bzw. auch zu einer niedrigen Schaltzeit, da die elektrischen und magneti¬ schen Verluste bzw. die induzierten Gegenkräfte sehr gering sind.
In Hg. 8 ist eine weitere Alternative für eine Ausgestaltung der Ankeranordnung gezeigt. Dabei ist die Ankerscheibe 24c mehrlagig aufgebaut. Zwischen zwei relativ dünnen - und damit wirbelstromarmen - Weicheisenlagen 24c1 ist zur Erhöhung der mechanischen Stabilität eine Keramiklage 24c" angeordnet und a der Ventilstange 22 befestigt. Es versteht sich, dass die beiden Weicheisenlagen 24c1 entweder vollständige Ankerscheiben oder in der oben be¬ schriebenen Art ausgenommene Scheiben sein können. Auch können mehrere derartige An¬ keranordnungen entlang der Ventilstange 22 verteilt angeordnet sein.
Rg. 9 zeigt Teilansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnet-Joch- anordnung 24b, bei der jeweils zwei im Wesentlichen halbkreis-scheibenförmige Teiljoche 125a zu einer Jochscheibe 125 der Magnet-Jochanordnung 24b zusammengefügt sind. Im Zentrum jeder aus zwei halbkreis-scheibenförmige Teiljochen 125a zusammengesetzten Jochscheibe 125 ist ein halbkreiszylindrische Aussparung 125' (siehe Hg. 10), die eine La¬ gerbuchse 126 für die Ventilstange 22 aufnimmt. Damit ist jede Jochscheibe aus wenigstens zwei Weicheisen enthaltenden Teiljochen zusammengesetzt, die eine die Magnet-Ankeranord¬ nung tragende Betätigungsstange umgeben. Die jeweiligen Teiljoche einer Jochscheibe wer¬ den miteinander verklebt.
Jede Jochscheibe 125 der Magnet-Jochanordnung - außer den Jochscheiben an den beiden Enden des Jochscheibenstapels in Rg. 9 - hat an ihren beiden Stirnseiten 128, 130 jeweils einen Polsteg 25a, 25b, der mit der Elektromagnet-Spulenanordnung 24a', 24 a" zusammen auf die Magnet-Ankeranordnung 24c wirkt. Die Magnet-Ankeranordnung 24c ist dabei durch eine entsprechende Anzahl von an der Ventil-Betätigungsstange 22 angeschweißte Weichei¬ senscheiben gebildet, die mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen sind, durch die Brenn- kraftstoff strömen kann, wenn sich die Magnet-Ankeranordnung 24c zwischen ihren End¬ stellungen bewegt.
Jedes Teiljoch 125a hat an im Bereich seiner äußeren Mantelfläche einen Abstandshalter 130 angeformt, der die Abmessung X des Hohlraumes 28 zwischen den beiden zwei Jochscheiben 125 mitbestimmt. Weiterhin sind im Bereich der äußeren Mantelfläche der Jochscheibe 125 elektrische Verbindungsstücke 132 für die Elektromagnet-Spulenanordnung 24a', 24 a" an¬ geordnet. Damit sind jeweils derselben Seite der Magnet-Ankeranordnungen 24c zugewandte Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24 a" für eine gleichphasige elektrische Ansteue¬ rung in Reihen- oder Parallelschaltung verbunden.
Die an der Betätigungsstange 22 angeordneten Magnet-Ankeranordnungen 24c bilden somit eine Unterbaugruppe, die mit den beiden aus gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teil¬ jochen gebildeten weiteren Unterbaugruppen zusammenzusetzen ist.
Ein druckfestes Gehäuse umgibt die Betätigungseinrichtung 24und die Ventilanordnung 20, aus dem elektrische Anschlüsse von den elektrischen Verbindungsstücken 132 für die Elekt- romagnet-Spuienanordnungen 24a1, 24 a" mittels Glasdurchführungen nach außen herausge¬ führt sind. Die Elektromagnet-Spulenanordnungen 24a', 24 a" sind als Kupfer enthaltende Formteile gebildet, die mittels Aluminiumoxidbeschichtung oder dergl. elektrisch isoliert sind. Diese Formteile werden um die Polstege 25a, 25b herum montiert und nach dem Zusammenfügen der aus einzelnen gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teiljochen gebildeten Unterbau¬ gruppe mit den elektrischen Anschlüssen verbunden. Schließlich werden die Elektromagnet- Spulenanordnungen 24a1, 24 a" in den Ausnehmungen der Teiljoche vergossen.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoff-Einspritzventil für Brennstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraft- maschine mit
- einem Brennstoff-Einlaß (12) , der dazu eingerichtet ist, Brennstoff in das Brennstoff-Ein¬ spritzventil einströmen zu lassen,
- einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinrichtung (24) die mit einer Ventilanordnung (20) zusammenwirkt, um Brennstoff in direkt oder indirekt gesteuerter Weise durch einen Brennstoff-Auslaß (18) in den Brennraum ausströmen zu lassen, wobei
- die Betätigungseinrichtung (24) eine zu bestromende Magnet-Spulenanordnung (24a), eine mit dieser zusammenwirkende im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Jochanord¬ nung (24b), sowie eine mit dieser zusammenwirkende im Wesentlichen weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung (24c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Jochanordnung (24b) aus wenigstens zwei Joch¬ scheiben (125) gebildet ist,
- jede Jochscheibe (125) an wenigstens einer ihrer Stirnseiten (127, 129) wenigstens einen Polsteg (25a, 25b) aufweist, der mit der Elektromagnet-Spulenanordnung (24a1, 24 a") zu¬ sammen auf die Magnet-Ankeranordnung (24c) wirkt, und -- jede Jochscheibe (125) aus wenigstens zwei Weicheisen enthaltenden Teiljochen (125a) zusammengesetzt ist, die eine die Magnet-Ankeranordnung (24c) tragende Betätigungsstan¬ ge (22) zumindest teilweise umgeben.
2. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass - jedes Teiljoch (125a) mit wenigstens einem Abstandshalter (130) zusammenwirkt, der eine Abmessung eines Hohlraumes (28) zwischen zwei Jochscheiben (125) zumindest mitbe¬ stimmt.
3. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass - der oder jeder Abstandshalter (130) im Bereich der äußeren Mantelfläche der Jochscheibe (125) angeordnet ist.
4. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass - im Bereich der äußeren Mantelfläche der Jochscheibe (125) elektrische Verbindungsstücke (132) für die Elektromagnet-Spulenanordnung (24a1, 24 a") angeordnet sind.
5. Brennstoff-Einspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass
- jeweils derselben Seite der Magnet-Ankeranordnungen (24c) zugewandte Elektromagnet- Spulenanordnungen (24a1, 24 a") für eine gleichphasige elektrische Ansteuerung in Reihen¬ oder Parallelschaltung verbunden sind.
6. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass - die Polstege (25a, 25b) eine zur Mittellängsachse (M) des Brennstoff-Einspritzventils im Wesentlichen asymmetrische Gestalt aufweisen.
7. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass
- die Polstege (25a, 25b) eine im Wesentlichen mehreckige, vorzugsweise viereckige Gestalt haben und nebeneinander unter Bildung von Zwischenräumen zur Aufnahme der Elektro-
5 magnet-Spulenanordnungen (24a1, 24 a") angeordnet sind, wobei die Polstege (25a, 25b) vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind.
8. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass 0 - jedes Teiljoch () aus Kobalt-Eisen-haltigem Material gebildet ist und jeweils wenigstens einen Polsteg (25a, 25b) aufweist, der von wenigstens einer Elektromagnet-Spulenanord¬ nung (24a1, 24 a") zumindest teilweise umgeben ist.
9. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet 5 dass
- zumindest eine Elektromagnet-Spulenanordnung (24a1, 24 a") nicht-kreisringförmig gestal¬ tete Polstege (25a, 25b) zumindest teilweise einschließt.
10. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet o dass
- die Betätigungseinrichtung (24) mehr als eine Baugruppe, gebildet durch die Magnet- Spulenanordnung (24a), die Magnet-Jochanordnung (24b), und die Magnet-Ankeranordnung (24c) aufweist, wobei diese Baugruppen gemeinsam gleichsinnig oder gegensinnig auf die Ventilanordnung (20) wirken. 5
11. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich¬ net dass
- die Betätigungseinrichtung (24) auf ein bewegliches Ventilglied (20a) der Ventilanordnung (20) einwirkt, um dieses gegenüber einem mit dem Ventilglied (20a) zusammenwirkenden 0 und stromabwärts zu dem Brennstoff-Einlaß (12) angeordneten ortsfesten Ventilsitz (20b) zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung zu bewegen.
12. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass 5 - die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung (24b) wenigstens zwei zusammengefügte Schalen-Teile (24b1, 24b") mit Ausnehmungen (26a, 26b) aufweist, in denen jeweils eine Elektromagnet-Spulenanordnung (24a1, 24 a") aufgenommen ist, die im Wesentlichen bündig mit der jeweiligen Stirnfläche (27a, 27b) eines der Schalen-Teile (24b1, 24b") abschließt, wo¬ bei die Stirnflächen (27a, 27b) zusammen den Hohlraum (28) begrenzen, in dem die Mag- 0 net-Ankeranordnung (24c) längs der Mittellängsachse (M) beweglich aufgenommen ist.
13. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass
- dass die Elektromagnet-Spulenanordnung (24a1, 24 a") auf wenigstens einer Seite der 5 weichmagnetischen Magnet-Ankeranordnung (24c) durch mehrere Elektromagnet-Spulen- Anordnungen gebildet ist, die im Wesentlichen bündig mit einer der Stirnflächen (27a, 27b) einer der Schalen-Hälften (24b1, 24b") abschließen.
14. Brennstoff-Einspritzventil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekenn¬ zeichnet dass
- die einzelnen Spulen eine Dicke von etwa 20 bis etwa 80 % des zwischen zwei Spulen vor¬ handenen Magnetjoch-Eisens haben.
15. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass
- die einzelnen Spulen auf einer Seite der weichmagnetischen Magnet-Ankeranordnung (24c) dazu eingerichtet sind, gegensinnig bestromt zu werden.
16. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass
- die Magnet-Ankeranordnung (24c) eine weichmagnetische Scheibe mit Ausnehmungen (38), vorzugsweise radial orientierten, zum Rand (30) der Scheibe reichenden Schlitzen, Rund- oder Langlöchern gestaltet ist.
17. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass
- die Magnet-Ankeranordnung (24c) mehrlagig aufgebaut ist, wobei zwischen zwei Weichei- senlagen (24c1) eine Keramiklage (24c") angeordnet und an der Betätigungsstange (22) be¬ festigt ist.
18. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass - die Magnet-Ankeranordnung (24c) und das Ventilglied (20a) über die Betätigungsstange (22) miteinander verbunden sind und durch eine Federanordnung (40) in die Offen-Stellung oder die Geschlossen-Stellung vorgespannt sind und durch Bestromen der Magnet-Spulenan¬ ordnung (24a) in die Geschlossen-Stellung oder die Offen-Stellung zu bringen sind.
19. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass
- die Magnet-Ankeranordnungen (24c) an der Betätigungsstange (22) angeschweißt sind.
20. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet dass
- die an der Betätigungsstange (22) angeordneten Magnet-Ankeranordnungen (24c) eine Unterbaugruppe bilden, die mit wenigstens einer aus gestapelten und auf Abstand gehalte¬ nen Teiljochen (125a) gebildeten weiteren Unterbaugruppe zusammenzusetzen ist.
21. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass
- ein druckfestes Gehäuse die Betätigungseinrichtung (24) und die Ventilanordnung (20) umgibt, aus dem elektrische Anschlüsse für die Elektromagnet-Spulenanordnungen (24a1, 24 a") mittels Glasdurchführungen nach außen herausgeführt sind.
22. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass - dass die Elektromagnet-Spulenanordnungen (24a1, 24 a") als Kupfer enthaltende Formteile gebildet sind, die mittels Keramikbeschichtung, Aluminiumoxidbeschichtung, Elektrophorese- lackbeschichtung oder dergl. elektrisch isoliert sind, um die Polstege (25a, 25b) herum mon¬ tiert sind und nach dem Zusammenfügen der aus einzelnen gestapelten und auf Abstand gehaltenen Teiljochen gebildeten Unterbaugruppe mit den elektrischen Anschlüssen verbun¬ den werden.
23. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet dass - dass die Elektromagnet-Spulenanordnungen (24a1, 24 a") mit den Teiljochen (125a) ver¬ gossen oder verklebt sind.
24. Brennstoff-Einspritzventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet dass - das Brennstoff-Einspritzventil dazu eingerichtet und dimensioniert ist, in den Brennraum einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu ragen.
25. Brennstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich¬ net, dass - das Brennstoff-Einspritzventil dazu eingerichtet und dimensioniert ist, in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine zu ragen.
26. Montagevorrichtung zur Fertigung eines Brennstoff-Einspritzventils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Montageblock, der eine der Anzahl der Jochscheiben (125) des Brennstoff-Einspritzventils entsprechende Anzahl von axial beabstandeten Auf¬ nahmen aufweist, die so dimensioniert sind, dass die Jochteile (125a) der Jochscheiben (125) im Wesentlichen spielfrei einzubringen und zu entnehmen sind, wobei die axialen Ab¬ stände (X) der Ausnehmungen im Wesentlichen der axialen Erstreckung des Hohlraums (28) zwischen zwei benachbarten Jochscheiben (125) entsprechen, und der ein Verschweißen, Verlöten oder Verkleben von Abstandshaltern (130) mit den Jochteilen erlaubt.
EP05755639A 2004-07-02 2005-07-01 Brennstoff-einspritzventil Expired - Fee Related EP1763630B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004032229A DE102004032229B3 (de) 2004-07-02 2004-07-02 Brennstoff-Einspritzventil
PCT/EP2005/007130 WO2006002953A1 (de) 2004-07-02 2005-07-01 Brennstoff-einspritzventil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1763630A1 true EP1763630A1 (de) 2007-03-21
EP1763630B1 EP1763630B1 (de) 2009-10-14

Family

ID=34971307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05755639A Expired - Fee Related EP1763630B1 (de) 2004-07-02 2005-07-01 Brennstoff-einspritzventil

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8028937B2 (de)
EP (1) EP1763630B1 (de)
CN (1) CN1981129B (de)
DE (2) DE102004032229B3 (de)
WO (1) WO2006002953A1 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007012184A1 (de) * 2006-08-02 2008-02-07 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnet
DE102006055088B4 (de) * 2006-11-21 2008-12-04 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Elektromagnetisches Einspritzventil und Verfahren zu seiner Herstellung sowie Verwendung eines Magnetkerns für ein elektromagnetisches Einspritzventil
DE102007028315A1 (de) 2007-02-07 2008-08-14 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnet
FR2916103B1 (fr) * 2007-05-11 2009-06-26 Cnes Epic Actionneur electromagnetique a reluctance variable
DE102007049974A1 (de) * 2007-10-18 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Streuflussreduzierter Anker
DE102008001822A1 (de) * 2008-05-16 2009-11-19 Robert Bosch Gmbh Magnetventil mit Ankerschlitzung
DE102009038730B4 (de) 2009-08-27 2014-03-13 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Blechpaket aus weichmagnetischen Einzelblechen, elektromagnetischer Aktor und Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendung eines weichmagnetischen Blechpakets
KR20110029443A (ko) * 2009-09-15 2011-03-23 현대자동차주식회사 연료 분사량 편차 감소를 위한 콘트롤 밸브 및 이를 포함한 인젝터
DE102010003334A1 (de) 2010-03-26 2011-09-29 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
DE102012218325A1 (de) * 2012-10-09 2014-04-10 Continental Automotive Gmbh Aktuatoreinheit, insbesondere für die Einspritzung eines Kraftstoffs in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
DE102014225359B4 (de) * 2014-12-10 2021-10-28 Vitesco Technologies GmbH Ventilanordnung für ein Kraftstoffeinspritzsystem und Kraftstoffeinspritzsystem
AT516619B1 (de) 2015-02-27 2016-07-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Zylinderkopf und Brennkraftmaschine
DE102015218421A1 (de) 2015-09-24 2017-03-30 Continental Automotive Gmbh Geblechter Magnetanker für eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung sowie Einspritzventil zum Zumessen eines Fluids

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2237746A1 (de) * 1972-08-01 1974-02-07 Bosch Gmbh Robert Einspritzventil fuer dieselbrennkraftmaschinen
GB1599525A (en) * 1977-03-26 1981-10-07 Lucas Industries Ltd Fuel injection nozzle units
US4390856A (en) * 1981-07-31 1983-06-28 Ford Motor Company Multipole solenoids
JPS61142708A (ja) * 1984-12-15 1986-06-30 Diesel Kiki Co Ltd 電磁アクチュエ−タ
US5035360A (en) * 1990-07-02 1991-07-30 The University Of Toronto Innovations Foundation Electrically actuated gaseous fuel timing and metering device
US5207410A (en) * 1992-06-03 1993-05-04 Siemens Automotive L.P. Means for improving the opening response of a solenoid operated fuel valve
JPH10335139A (ja) * 1997-05-28 1998-12-18 Denso Corp ソレノイド
US6036120A (en) * 1998-03-27 2000-03-14 General Motors Corporation Fuel injector and method
US6155503A (en) * 1998-05-26 2000-12-05 Cummins Engine Company, Inc. Solenoid actuator assembly
DE10060657A1 (de) * 1999-12-07 2001-06-13 Denso Corp Kraftstoffeinspritzgerät
DE10005182A1 (de) * 2000-02-05 2001-08-09 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisches Einspritzventil zur Steuerung einer in eine Verbrennungskraftmaschine einzuspeisenden Kraftstoffmenge
DE10005180C1 (de) * 2000-02-05 2001-08-23 Mannesmann Sachs Ag Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer
DE10059682A1 (de) * 2000-12-01 2002-06-06 Bosch Gmbh Robert Zerstäuberscheibe und Brennstoffeinspritzventil mit einer Zerstäuberscheibe
DE10136808A1 (de) * 2001-07-27 2003-02-13 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
US6910644B2 (en) * 2001-12-26 2005-06-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Solenoid-operated fuel injection valve
JP3757261B2 (ja) * 2002-08-05 2006-03-22 ボッシュ株式会社 燃料噴射弁
US6892970B2 (en) * 2002-12-18 2005-05-17 Robert Bosch Gmbh Fuel injector having segmented metal core
DE10319285B3 (de) 2003-04-29 2004-09-23 Compact Dynamics Gmbh Brennstoff-Einspritzventil für Brennkraftmaschinen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006002953A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1981129B (zh) 2010-06-02
EP1763630B1 (de) 2009-10-14
US20080092854A1 (en) 2008-04-24
CN1981129A (zh) 2007-06-13
US8028937B2 (en) 2011-10-04
DE502005008333D1 (de) 2009-11-26
WO2006002953A1 (de) 2006-01-12
DE102004032229B3 (de) 2006-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1763630B1 (de) Brennstoff-einspritzventil
DE102007044877A1 (de) Fluid-Einspritzventil
EP1012473B1 (de) Drallscheibe und brennstoffeinspritzventil mit drallscheibe
DE19638201A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
WO2002038949A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP0862781A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE102007008901B4 (de) Fluid-Einspritzventil
DE19815789A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE19815800A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1618298B1 (de) Brennstoff-einspritzventil für brennkraftmaschinen
EP0937200B1 (de) Elektromagnetisch betätigbares ventil
EP1309794B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1303695A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE10005182A1 (de) Elektromagnetisches Einspritzventil zur Steuerung einer in eine Verbrennungskraftmaschine einzuspeisenden Kraftstoffmenge
DE10360713A1 (de) Elektromagnetischer Linearaktuator
WO1991009222A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares kraftstoffeinspritzventil
DE10118273A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
WO2009068263A1 (de) Fluid-einspritzventil mit nadellängung
EP1299638A1 (de) Brennstoffeinspritzventil

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20061228

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: GRUENDL, ANDREAS

Inventor name: HOFFMANN, BERNHARD

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20080110

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR

REF Corresponds to:

Ref document number: 502005008333

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20091126

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20100715

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 12

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 13

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 14

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20180727

Year of fee payment: 14

Ref country code: FR

Payment date: 20180730

Year of fee payment: 14

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502005008333

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20200201

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20190731

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230522