DE19703836A1 - Elektromagnetisches Einspritzventil mit externem Magnetkreis für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Beschreibung Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von Elektromagnetischen Einspritzventilen (EV), die vorzugsweise bei der Saugrohreinspritzung zum Einsatz kommen.

Bekannt sind EV mit axial im Ventilgehäuse an­ geordneten Magnetspulen die einen Anker und die damit verbundene Ventilnadel axial betätigen. Bei diesen Ausführungsvarianten muß die Ma­ gnetspule gegen den Kraftstoff im Gehäusein­ nenraum abgedichtet werden.

Weiter erlaubt diese Ausführungsvariante nur nach innen öffnende Ventilelemente die über eine einstellbare Schraubenfeder im Ruhezu­ stand auf den Dichtsitz gepreßt werden.

Aus konstruktiven Gründen müssen bei diesen Ausführungsarten die zur Mengeneinstellung er­ forderlich Kalibrierungsstrecken stromabwärts vom Dichtsitz des Ventiles angeordnet werden. Dadurch sind die sensiblen Kalibrierungsstrecken der Kontaminierung durch Partikel im Ansaugluft­ strom der chemischen Bestandteile in den Abga­ sen bei Abgasrückführung und/oder den Be­ standteile der zurückpulsierenden Abgasen ausgesetzt.

Durch die konstruktiv bedingten Außenabmes­ sungen der bekannten EV (große Durchmesser) sind häufig Kompromisse im Installationsbereich erforderlich. Dies führt in manchen Fällen zu un­ erwünschter Wandbenetzung im Saugrohr der Brennkraftmaschinen und damit zu einer Beein­ flussung des dynamischen Motorverhaltens und der Abgase.

Vorteile der Erfindung

Das Erfindungsgemäße EME mit den Merkmalen des Haupt -u. der Unteransprüche hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß die er­ forderliche Kraft zur Betätigung des Ventils bei gleicher Schließkraft am Dichtsitz wegen der Kniehebelwirkung und der viel kleineren Masse der bewegten Teile deutlich kleiner sein kann. Dadurch kann u. a. der Magnetkreis des EME so­ wie die Endstufen im Steuergerät kleiner dimensioniert werden.

Ein weitere Vorteil ist der außerhalb des kraftstofführenden Mantelrohres angeordnete Magnetkreis für den keinerlei Abdichtmaßnah­ men erforderlich sind.

Ein anderer Vorteil ist die Anordnung der Kalibrierungsstrecke für die statische Mengenein­ stellung stromaufwärts vom Dichtsitz des Ventils. Durch diese Maßnahme wird die Kalibrierungs­ strecke von jeglicher Kontaminierung durch Fremdstoffe geschützt.

Es besteht auch die Möglichkeit auf die Kalibrierungsstrecke ganz zu verzichten und den Mengenfluß nur über die Größe des Ventilhubes einzustellen.

Wesentliche Vorteile bei der Installation entste­ hen durch die schlanke Bauart des EME die es erlaubt, den Abspritzpunkt für den Kraftstoff sehr tief im Saugrohr an optimaler Stelle zu platzieren. Möglicherweise entstehen dadurch Vorteile im dynamischen Motorbetrieb, in der Warmlauf­ phase, bei Mager- und/oder bei Schichtladungs­ motoren. Weiter erlaubt es die vorgeschlagene Konstruktion, Einspritzventile mit unterschiedli­ cher Gesamtlänge auszulegen und so die indivi­ duellen Installationsanforderung an den Brennkraftmaschinen zu erfüllen.

Ein nicht unerheblicher Preisvorteil gegenüber den bekannten EV entsteht durch den geringeren Materialeinsatz und die einfache Bauweise des EME.

Zeichnungen

Zwei Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1-3 auf Seite 5 ein erstes Ausführungsbei­ spiel.

Fig. 6-8 auf Seite 6 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Magnetspulen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 3 zeigt ein Schnittbild des Ausführungsbei­ spiels mit einer außen anliegenden Magnetspule. Durch Aktivierung der Magnetspule 1 wird der Anker 2 in Abwärtsrichtung bewegt. Die fest mit dem Anker und Spannbuchse 3 verbundene Hubfeder 4 beschreibt einen Kreisbogen um den Drehpunkt 5. Durch die Reduzierung des Winkels α in einem rechtwinkeligen Dreieck verlängert sich die anliegend Kathete und führt so zu einer axialen Huberzeugung. Die gleiche Katheten­ streckung erfolgt unter ähnliche Bedingungen auf der anderen Schenkelseite 6 der Hubfeder. Durch eine umlautende Schweißnaht 7 ist die Hubfeder fest mit dem Ventilkegel des Zumeßventils verbunden. Die Spannbuchse 3 ist fest mit dem aus unmagnetischem Werkstoff ge­ fertigten Mantelrohr 20 verbunden.

Entgegen der Hubbewegung wirkt eine axial verschiebbare Federgabel 8 welche sich einseitig auf einer schiefen Ebene 17 und am anderen Ende in zwei Schlitzen der Spannbuchse ab­ stützt. Durch axiales Verschieben des Federga­ bel kann der auf den Anker wirkende Federdruck auf den gewünschten Sollwert für die Größe der Schließkraft des Zumeßventils und der dynami­ schen Flußmenge eingestellt werden. Nach dem Einstellvorgang wird die Federgabel in der Spannbuchse 3 fest fixiert.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt in der Draufsicht. Im Schnitt zu sehen sind Teile der Federgabel 8, der Hubfeder 4 Anker 2 und Stützbolzen 9. O-Ring 10 ist auf der Zuflußseite des EME ange­ ordnet und dichtet den Kraftstoffzufluß ab. Ein Filterkorb 12 filtriert den in das Ventil einströmen­ de Kraftstoff.

Ein weiterer O-Ring 11 dichtet das EME zum Saugrohr hin ab. Bei dem erfindungsgemäßen EME besteht die Möglichkeit diesen O-Ring in unterschiedlichen axialer Positionen anzuordnen um so den bestmöglichste Abspritzpunkt im Sau­ grohr zu ermöglichen.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die vergrößert dargestellte Zumeßventil.

Das Zumeßventil beinhaltet die Funktionen Ab­ dichtung, Kraftstoffzumessung und die Auswahl der Spritzrichtung bzw. Kraftstoffaufbereitung.

Die dafür erforderlichen konstruktiven Merkmale beinhalten:

• - Den Dichtsitz 13
• - Den Winkel am Dichtsitz 15
• - Die Hubgröße am Dichtsitz
• - Die Kalibrierungsstrecke 14 mit Hubbegrenzung 16

Die Neuheit gegenüber den bekannten EV ergibt sich in zwei wesentlichen Punkten:

• A: In der nach außen gerichteten Öffnungsbewe­ gung des Kegelventiles. Konventionelle EV öff­ nen nach innen.
• B: n der Plazierung der Kalibrierungsstrecke stromaufwärts vom Dichtsitz. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß keine Kontaminierungsbe­ standteile aus der Saugrohratmosphäre den Kalibrierungsquerschnitt nachteilig verändern können.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Quer­ schnitt im Zumeßspalt 21 so gewählt, daß der erzielte Mengendurchfluß ≦ dem Sollwert aus­ fällt. Durch geeignete Maßnahmen zur Verkür­ zung (z. B. Schleifeinstich) in die Kalibrierungsstrecke wird die erforderlich Soll­ menge eingestellt. Dieses Verfahren hat den Vor­ teil, daß Längenänderungen linear auf die Men­ genänderung eingehen. Bei den konventionellen Ventilen wird über die Durchmesseränderung von Lochblenden oder Spalten eingestellt. Spal­ tänderungen zwischen zwei Durchmesser erzeu­ gen jedoch eine Quadratische Mengenänderun­ gen die schwieriger zu beherrschen sind.

Zu Beherrschung der dynamischen Mengenein­ stellung ist weiter eine Hubbegrenzung erforder­ lich die im vorliegenden Fall durch unterschied­ lich dicke Einstellscheiben 18 einzustellen ist.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante mit zwei Magnetspulen die in einer Kraftrichtung wirken. Fig. 4 u. 5 zeigen den dazugehörigen Schnitt und eine Seitenansicht.

Wegen den beschränkten einseitigen Einbauver­ hältnissen für die Magnetspule im Magnetkern kann eine solche Anordnung bei höheren Anfor­ derungen an das EMV von Vorteil sein.

Claims (11)

1. Elektromagnetische Einspritzventile (EME) mit externem Magnetkreis, dadurch gekennzeich­ net, daß über den senkrecht zur Mittelachse wirkenden Arbeitshub und über eine mehrfach gebogene und einseitig fest eingespannte Fe­ der eine axiale Hubbewegung zur Betätigung des Zumeßventils erzeugt wird.

2. EME nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die radiale Arbeitshubbewegung über einen außerhalb des kraftstofführenden Man­ telrohres angeordneten Magnetkreis, beste­ hend aus einer oder zwei Magnetspulen und einem Magnetkern erzeugt wird.

3. EME nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schließkraft für das Zumeßventil und/oder die dynamische Mengeneinstellung für das EME über eine auf einer schiefen Ebe­ ne wirkende und axial verschiebbare Federga­ bel erfolgt.

4. EME nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die geometrische Voraussetzungen zur Erreichung der erforderlichen axialen Mindesthubgröße durch das einseitige Abbie­ gen des Mantelrohres sichergestellt wird.

5. EME nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die axiale Positionierung des saugseitigen Dichtelements variabel gestaltet werden kann.

6. EME nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gesamtlänge des EME variabel gestaltet werden kann.

7. Zumeßventil mit einem nach außen (zum Saug­ rohr hin) öffnenden Kegelventil, welches über eine umlaufende Schweißverbindung mit der Hubfederverbunden ist.

8. Zumeßventil nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kalibrierungsstrecke zur statischen Mengeneinstellung stromauf­ wärts vom Dichtsitz angeordnet ist.

9. Zumeßventil nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilhubeinstellung über U-förmige Einstellscheiben erfolgt.

10. Einstellverfahren nach Anspruch 1 u. 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kalibrierver­ fahren zur statischen Mengeneinstellung aus einer Verkürzung der Kalibrierstrecke besteht.

11. Einstellverfahren nach Anspruch 1 u. 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mengenein­ stellung nicht über eine Kalibrierstrecke son­ dern ausschließlich über die Größe des Ventilhubs erfolgt.