DE19703836A1 - Electromagnetic fuel injection valve e.g. for stratified charge IC engine - Google Patents

Electromagnetic fuel injection valve e.g. for stratified charge IC engine

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Abstract

The solenoid valve has an armature slug (2) held inside a fuel duct by two springs (4,8), with both springs secured to a plug (3) at one end of the system and with the springs acting in opposite directions to hold the slug. One spring (6) is extended to the dosing plunger of the dosing valve. The radial displacement of the slug generates an axial drive which displaces the dosing plug and controls the amount of fuel injected. The second spring (8) has its free end sliding on a sloping wall (17) of the duct. The first spring is secured anchored into the dosing plug. The slug is displaced in an arc around the anchor point (5) of the first spring to generate the axial movement. The inertial mass of the valve system is low.

Description

Beschreibung Stand der TechnikDescription of the prior art

Die Erfindung geht aus von Elektromagnetischen Einspritzventilen (EV), die vorzugsweise bei der Saugrohreinspritzung zum Einsatz kommen.The invention is based on electromagnetic Injectors (EV), which are preferably at the Intake manifold injection are used.

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.EV with axially in the valve housing are known ordered solenoids which are an anchor and actuate the valve needle connected to it axially. In these variants, the Ma solenoid against the fuel in the housing be sealed.

Weiter erlaubt diese Ausführungsvariante nur nach innen öffnende Ventilelemente die über eine einstellbare Schraubenfeder im Ruhezu­ stand auf den Dichtsitz gepreßt werden.This variant also only allows inward opening valve elements over an adjustable coil spring at rest stood on the sealing seat.

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.For constructional reasons, these Execution types for quantity adjustment required downstream calibration paths be arranged from the sealing seat of the valve. This makes the sensitive calibration routes contamination by particles in the intake air flow of chemical components in the exhaust gas sen with exhaust gas recirculation and / or the Be components of the pulsating exhaust gases exposed.

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.Due to the design-related external dimensions solutions of the well-known EV (large diameter) are often compromises in the installation area required. In some cases, this leads to un Desired wall wetting in the intake manifold Internal combustion engines and thus one leg flow of dynamic engine behavior and the exhaust gases.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

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.The EME according to the invention with the features of the main -u. of the subordinate claims the prior art the advantage that he required force to operate the valve same closing force on the sealing seat because of the Toggle action and the much smaller mass the moving parts can be significantly smaller. This can u. a. the magnetic circuit of the EME like this as the output stages in the control unit are smaller be dimensioned.

Ein weitere Vorteil ist der außerhalb des kraftstofführenden Mantelrohres angeordnete Magnetkreis für den keinerlei Abdichtmaßnah­ men erforderlich sind.Another advantage is that outside the arranged fuel-carrying jacket tube Magnetic circuit for which no sealing measure men are required.

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. Another advantage is the arrangement of the Calibration distance for the static quantities position upstream of the valve seat. This measure will make the calibration stretch out any contamination Foreign substances protected.  

Es besteht auch die Möglichkeit auf die Kalibrierungsstrecke ganz zu verzichten und den Mengenfluß nur über die Größe des Ventilhubes einzustellen.There is also an option on the To completely dispense with the calibration route and Flow only over the size of the valve stroke adjust.

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.There are significant advantages during installation due to the slim design of the EME allowed the spray point for the fuel very much to be placed deep in the intake manifold at an optimal location. This may result in advantages in dynamic engine operation, in warm-up phase, with lean and / or stratified charge Engines. It also allows the proposed one Construction, injectors with differ total length and so the individual duel installation request to the To meet internal combustion engines.

Ein nicht unerheblicher Preisvorteil gegenüber den bekannten EV entsteht durch den geringeren Materialeinsatz und die einfache Bauweise des EME.A not inconsiderable price advantage over the well-known EV arises from the lower one Use of materials and the simple construction of the EME.

Zeichnungendrawings

Zwei Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Two embodiments are in the drawings gene and are shown in the following Description explained in more detail. It shows:

Fig. 1-3 auf Seite 5 ein erstes Ausführungsbei­ spiel. Fig. 1-3 on page 5 a first game Ausführungsbei.

Fig. 6-8 auf Seite 6 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Magnetspulen. Fig. 6-8 on page 6 an embodiment with two solenoids.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

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. Fig. 3 shows a sectional view of the game Ausführungsbei with an externally applied solenoid. By activating the magnetic coil 1 , the armature 2 is moved in the downward direction. The lifting spring 4 , which is firmly connected to the armature and clamping bush 3 , describes an arc around the pivot point 5 . By reducing the angle α in a right-angled triangle, the adjacent cathete is lengthened and thus leads to an axial stroke generation. The same extension of the catheter takes place under similar conditions on the other leg side 6 of the lifting spring. The lifting spring is firmly connected to the valve cone of the metering valve by a weld seam 7 . The clamping bush 3 is firmly connected to the casing tube 20 made of non-magnetic material.

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.Counter to the stroke movement acts an axially displaceable suspension fork 8 which is supported on one side on an inclined plane 17 and at the other end in two slots of the clamping bush. By axially displacing the spring fork, the spring pressure acting on the armature can be set to the desired setpoint for the size of the closing force of the metering valve and the dynamic flow quantity. After the adjustment process, the suspension fork is firmly fixed in the clamping bush 3 .

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. Fig. 7 shows a section in plan view. The section shows parts of the suspension fork 8 , the lift spring 4, armature 2 and support bolt 9 . O-ring 10 is arranged on the inflow side of the EME and seals the fuel inflow. A filter basket 12 filters the fuel flowing into the valve.

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.Another O-ring 11 seals the EME from the intake manifold. With the EME according to the invention there is the possibility of arranging this O-ring in different axial positions in order to enable the best possible spray point in the sow.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die vergrößert dargestellte Zumeßventil. Fig. 8 shows a section through the metering valve shown enlarged.

Das Zumeßventil beinhaltet die Funktionen Ab­ dichtung, Kraftstoffzumessung und die Auswahl der Spritzrichtung bzw. Kraftstoffaufbereitung.The metering valve includes the functions Ab seal, fuel metering and selection the direction of injection or fuel preparation.

Die dafür erforderlichen konstruktiven Merkmale beinhalten:
The design features required for this include:

  • - Den Dichtsitz 13 - The sealing seat 13
  • - Den Winkel am Dichtsitz 15 - The angle on the sealing seat 15
  • - Die Hubgröße am Dichtsitz- The stroke size at the sealing seat
  • - Die Kalibrierungsstrecke 14 mit Hubbegrenzung 16 - The calibration section 14 with stroke limitation 16

Die Neuheit gegenüber den bekannten EV ergibt sich in zwei wesentlichen Punkten:
The novelty compared to the well-known EV arises in two main points:

  • A: In der nach außen gerichteten Öffnungsbewe­ gung des Kegelventiles. Konventionelle EV öff­ nen nach innen.A: In the outward opening movement cone valve. Conventional EV open inside.
  • 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.B: n the placement of the calibration route upstream from the sealing seat. This arrangement has the advantage that no contamination components from the intake manifold atmosphere Adversely change the calibration cross section can.

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. In the exemplary embodiment, the cross section in the metering gap 21 is selected such that the mass flow rate ≦ obtained falls from the setpoint. The required target quantity is set by means of suitable measures for shortening (e.g. grinding recess) in the calibration path. This method has the part before that changes in length respond linearly to the change in quantity. With the conventional valves, the diameter change of perforated orifices or gaps is used. However, gap changes between two diameters create a square change in quantity that is more difficult to control.

Zu Beherrschung der dynamischen Mengenein­ stellung ist weiter eine Hubbegrenzung erforder­ lich die im vorliegenden Fall durch unterschied­ lich dicke Einstellscheiben 18 einzustellen ist.In order to master the dynamic quantity setting, a stroke limitation is also required, which in the present case is to be set by adjusting discs 18 of different thicknesses.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante mit zwei Magnetspulen die in einer Kraftrichtung wirken. Fig. 4 u. 5 zeigen den dazugehörigen Schnitt und eine Seitenansicht. Fig. 6 shows an embodiment with two solenoids acting in a direction of force. Fig. 4 u. 5 show the associated section and a side view.

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.Because of the limited one-sided installation Conditions for the magnetic coil in the magnetic core can such an arrangement with higher requirements changes to EMC can be an advantage.

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.1. Electromagnetic injectors (EME) with an external magnetic circuit, characterized in that an axial stroke movement for actuating the metering valve is generated via the working stroke acting perpendicular to the central axis and via a multiply curved and one-sided clamped Fe. 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.2. EME according to claim 1, characterized net that the radial working stroke movement over one outside the fuel-carrying man arranged magnetic circuit, best consisting of one or two solenoids and a magnetic core is generated. 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.3. EME according to claim 1, characterized net that the closing force for the metering valve and / or the dynamic quantity setting for the EME over one on an inclined plane ne acting and axially displaceable spring gas bel is done. 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.4. EME according to claim 1, characterized net that the geometric requirements to achieve the required axial Minimum stroke size due to the one-sided turn is ensured against the jacket pipe. 5. EME nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die axiale Positionierung des saugseitigen Dichtelements variabel gestaltet werden kann.5. EME according to claim 1, characterized net that the axial positioning of the suction-side sealing element variably designed can be. 6. EME nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gesamtlänge des EME variabel gestaltet werden kann.6. EME according to claim 1, characterized net that the total length of the EME is variable can be designed. 7. Zumeßventil mit einem nach außen (zum Saug­ rohr hin) öffnenden Kegelventil, welches über eine umlaufende Schweißverbindung mit der Hubfederverbunden ist.7. Metering valve with one to the outside (for suction tube) opening cone valve, which over  a circumferential weld connection with the Spring is connected. 8. Zumeßventil nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kalibrierungsstrecke zur statischen Mengeneinstellung stromauf­ wärts vom Dichtsitz angeordnet ist.8. metering valve according to claim 7, characterized ge indicates that the calibration route for static volume adjustment upstream is arranged from the sealing seat. 9. Zumeßventil nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilhubeinstellung über U-förmige Einstellscheiben erfolgt.9. metering valve according to claim 7, characterized ge indicates that the valve lift setting via U-shaped shims. 10. Einstellverfahren nach Anspruch 1 u. 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kalibrierver­ fahren zur statischen Mengeneinstellung aus einer Verkürzung der Kalibrierstrecke besteht.10. Adjustment method according to claim 1 u. 7 there characterized in that the calibration ver extend to static quantity setting there is a shortening of the calibration distance. 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.11. Adjustment method according to claim 1 u. 7 there characterized in that the quantities position not over a calibration path son only about the size of the Valve strokes take place.
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