DE2946573A1

DE2946573A1 - Elektromagnetisch betaetigtes kraftstoffeinspritzventil fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2946573A1
Application number: DE19792946573
Authority: DE
Inventors: Dante Sergio Giardini
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1978-12-07
Filing date: 1979-11-19
Publication date: 1980-06-12
Also published as: GB2036865B; CA1125122A; JPS5578161A; DE2946573C2; JPS5851153B2; GB2036865A; US4197996A

Description

Elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigtes Kraftstoff einspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem mit seinem Düsenende in eine öffnung im Verbrennungsraum eingesetzten Ventilgehäuse, das mit seinem Anschlußende mit einer Kraftstoffzuleitung und einer elektrischen Steuerleitung verbunden ist und in dessen Innern eine Magnetspule, ein über eine Feder in geringem Abstand zur Spule gehaltener, axial beweglicher Anker, ein mit diesem verbundene'-, eine Düsenöffnung abschließender Ventilkörper, ein Kraftstoffdruckrau η und ein diesen abschließender, dem Druck im Verbrennungsraum ausgesetzter Kolben angeordnet sind.

Ein elektromagnetisch betätigtes Kraftetoffeinspritzventil der eingangs erwähnten Art ist z. B. aus der US-PS 2 332 909 bekannt. Bei diesem Kraftstoffeinspritzventil wird durch die Beaufschlagung des Kraftstoffdruckraumes mit dem im Verbrennungsraum herrschenden Druck

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Sitz der Gesellschaft: Köln - Registergericht Köln. HRB 84 - Vorsitzender des Aufsichtsrates: Robert A Lutz

Vorstand: Peter Weiher, Vorsitzender - Hermann Dederichs Waldemar Ebers - Wilhelm Inden - Alfred Langer - Hans-Joachim Lehmann Stellvertretend: Hans Wilhelm Gab Paul A Guckel - Dieter Ullsperger

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>ereits eine Einspritzung des Kraftstoffes mit einem im wesentlichen konstanten Einspritzdruck erreicht. Der Aufbau des bekannten Kraftitoffeinspritzventiles mit einem seitlich zu dem die Düsenöffnung steuernden Ventilkörper angeordneten Stufenkolben zur Beaufschlagung des Kraft stoff druckraume s und zur Steuerung des Kraft st off zuflußes macht einen großen Einbauraum erforderlich und den Einspritzdruck stark lbhangig von der Leckage am kleineren Teil des Stufenkolbens, der den Kr aft st off zufluß zunächst abschließt und anschließend den Kraftstoffdruckraum mit Druck beaufschlagt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftstoffeinspritzventil der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß es einen möglichst kompakten Aufbau besitzt und die Einhaltung eines vorgewählten bestimmten Kraftstoffeinspritzdruckes gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil der eingangs genannten Art die im Patentanspruch 1 aufgezeigten Merkmale aufweist.

In den Patentansprüchen 2 bis 4 sind weitere zweckmässige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventiles aufgezeigt.

Dadurch, daß der Kraft stoff druckraum über ein Einwegventil mit der Kraftstoffzuleitung verbunden ist, das in Einlaßrichtung öffnet and in Auslaßrichtung schließt und der Kraftstoffdruckraum koaxial zur Zentralbohrung angeordnet ist und einenends mit diesem über Öffnungen in Verbindung steht und anderenends über einen Ringkolben abgeschlossen ist, der über eine den Einspritzdruck festlegende Feder Ijelastet ist und über öffnungen im Ventilgehäuse mit dem Verbrennungsraum in Verbindung steht, wird einerseits eine kompakte konzentrische

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Bauweise des Kraftstoffeinspritzventiles erzielt und andererseits durch das Einwegventil und die den Ringkolben belastende Feder ein von Leckage unbeeinflußter und um einen gewünschten Betrag über dem Druck im Verbrennungsraum liegender Kraftstoff einspritzdruck gewährleistet.

Die Erfindung wird anhand zweier in den beiliegenden Zeichnungen gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Kraftstoffeinspritz

ventil gem. der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungs-

form eines Kraftstoffeinspritzventiles gem. der Erfindung.

Das in Fig. 1 gezeigte elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzventil besteht aus einem Ventilgehäuse 10 und einer sich durch dieses axial erstreckenden Zentralbohrung 12. Im Innern des Ventilgehäuses 10 ist eine herkömmliche Magnetspule angeordnet, die aus einer Wicklung 14 auf einem Spulenkörper 16 auf einem Eisenkern 18 besteht. In axialer Verlängerung des Eisenkerns 18 ist ein axial beweglicher Ankern 20 angeordnet, der sich mit seinem einen Ende etwa zur Hälfte in die Magnetspule 14/16 erstreckt. Der Anker 20 wird hierbei Über eine Feder 22 in einer Mittelbohrung 24 des Ankere 20 in geringem Abstand zum Eisenkern 18 gehalten. Der Anker 20 besteht hierbei in einem Stück mit einem Ventilkörper 54 dessen konische Spitze 52 eine Düsenöffnung 50 am Düsenende des Ventilgehäuses abschließt.

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Das andere Ende des Ventilgehäuses 10 wird durch ein Anschlußteil verschlossen, das einerseits die Magnetspule 14/l6/l8 festhält und andererseits über einen Steckanschluß 30 eine Steuerleitung 32 für die Magnetspule und über einen Nippel 34 eine Kraftstoffzuleitung 36 für die Zentralbohrung 12 aufnimmt. Die Kraftstoff zuleitung 36 ist hierbei über ein aus einer Kugel 38 und einer Feder 42 gebildetes Einwegventil abgeschlossen, das in einer von einem Sieb 40 abgeschlossenen Kammer 44 im Anschlußteil 28 angeordnet ist.

Die Kraftstoffzuleitung 36 wird von einer Kraftstoffpumpe xnit Kraftstoff unter einem bestimmten Druck beaufschlagt, der in der Lage ist, das Einwegventil zu öffnen, sobald der Druck des Kraftstoffes in der Zentralbohrung 12 unterhalb dieses Wertes absinkt. Die Zentralbohrung 12 steht über den Raum 58 im Bereich der Endbohrung 56 über öffnungen 60 mit der Mittelbohrung 24 im Anker 20 und über Ringspalte 64 mit dem Raum im Bereich der Außenbohrung 62 in Verbindung.

Innerhalb des zwischen der Wand der Endbohrung 56 und der Außenbohrung 62 gebildeten Ringraumes ist ein Ringkolben 66 aus Graphitkeramik angeordnet, der unter Zwischenschaltung einer Isolierscheibe 68 von einer Feder 70 belastet ist. Die Feder 70 ist hierbei in einem Raum angeordnet, der über öffnungen 72 in Verbindung mit dem Verbrennungsraum steht. Der Ringkolben 66 wird somit von dem im Verbrennungsraum herrschenden Druck beaufschlagt und setzt den in dem von ihm abgeschlossenen Kraftstoffdruckraum 80 vorhandenen Kraftstoff unter Druck.

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Funktionsweise

Wie bereits eingangs erwähnt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen zu schaffen, das bei kompakter Bauweise die zuverlässige Einhaltung eines gewünschten Kraftstoffeinspritzdruckes gewährleistet.

Im nichterregten Zustand der Magnetspule 14/l6/l8 hält die Feder den Anker 20 in geringem Abstand zum Eisenkern 18 und der in einem Stück mit dem Anker 20 ausgebildete Ventilkörper 54 schließt mit seiner konischen Spitze die Düsenöffnung 50, die zum Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine führt. Sobald die Brennkraftmaschine arbeitet und ihren Ansaugtakt durchläuft, wirkt der erzeugte Unterdruck über die Öffnungen 72 auf den Ringkolben 66 ein und senkt hierdurch auch den Druck im Kraftstoffdruckraum 80 und in der Zentralbohrung 12 ab, so daß das Einwegventil 38/42 unter dem Lieferdruck der Kraftstoffpumpe öffnet. Der Kraftstoff kann somit unter Überwindung der Feder 70 unterhalb des Ringkolbens 66 einströmen und den Kraftstoffdruckraum 80 auffüllen. Sobald hierbei der von der Feder 70 auf den Ringkolben 66 bei zunehmender Zusammendrückung der Feder 70 ausgeübte Druck dem Lieferdruck der Kraftstoffpumpe entspricht, wird das Einwegventil 38/42 schließen und den Kraftstoff in den Räumen des Kraftstoffeinspritzventiles festhalten.

Sobald die Brennkraftmaschine dann in den Kompressionstakt übergeht, wird der erzeugte hohe Kompressionsdruck über die Öffnungen wieder auf den Ringkolben 66 einwirken und zwar zusätzlich zu der bereits auf ihn einwirkenden Kraft der Feder 70. Wird nun die Magnetspule I4/16/I8 für eine bestimmte Zeitspanne erregt, so wird der

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Anker 20 in Fig. 1 gesehen nach links bewegt und schließt hierdurch den Luftspalt 26 und öffnet gleichzeitig die Düsenöffnung 50. In diesem Augenblick wirkt der hohe Kompressionsdruck auch auf den im Raum 58 befindlichen Kraftstoff ein. Da jedoch der im Kraftstoffdruckraum 80 eingeschlossene Kraftstoff unter dem Druck des Kompressionsdruckes plus dem Druck der Feder 70 steht, wird der Kraftstoff mit einem der Kraft der Feder 70 entsprechenden Druck in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Da sich hierbei der Ringkolben 66 nur um einen geringen Weg von etwa 0, 06 mm bewegt, wird die sich aus der Entspannung der Feder ergebende Verringerung des Einspritzdruckes kaum wahrnehmbar, so daß die Einspritzung des Kraftstoffes mit im wesentlichen konstanten Einspritzdruck erfolgt. Sobald die Erregung der Magnetspule I4/I6/I8 beendet wird, bewegt die Feder 22 den Anker 20 in Fig. 1 gesehen nach rechts und die konische SpisE 52 des Ventilkörpers 54 schließt die Düsenöffnung 50. Sobald dann im angeschlossenen Verbrennungsraum wieder der Ansaugtakt durchlaufen wird und ein Unterdruck entsteht, wird das Einwegventil 38/42 wieder öffnen und die Räume des Kraftstoffeinspritzventiles werden wieder mit Kraftstoff aufgefüllt.

Aus der vorhergegangenen Erläuterung der Funktionsweise ist klar zu ersehen, daß der gewünschte Einspritzdruck des Kraftstoffes lediglich abhängig von der Dimensionierung der Feder 70 ist und dementsprechend leicht in geeigneter Weise vorher bestimmt werden kann.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventiles gem. der Erfindung gezeigt, dessen generelle Funktion im wesentlichen der Funktion gem. Fig. 1 entspricht und dessen

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Unterschied lediglich darin liegt, daß im Ventilkörper 10 a eine Düsenöffnung 86 angeordnet ist, die durch einen konischen Kopf eines Ventilkörpers 54 a nach außen, d. h. zum Verbrennungsraum hin geöffnet wird. Dementsprechend muß die Anordnung des Eisenkernes 18 a und des Ankers 20 a der Magnet spulenanordnung umgekehri erfolgen. Die den Luftspalt 26 a bei nicht erregter Magnetspule sicherstellende Feder 22 .a wirkt dementsprechend in die entgegengesetzte Richtung. Die konzentrisch zum Ventilkörper 54 a liegende Anordnung des Ringkolbens 66 a.der über eine den Einspritzdruck festlegende Feder 70 a belastet ist und über Öffnungen dem Druck im Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist, bleibt im wesentlichen gleich.

Es wird darauf hingewiesen, daß die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen eines Kraftstoffeinspritzventiles gem. der Erfindung nicht einschränkend auszulegen sind, sondern daß für einen Fachmann noch verschiedene Verbesserungen innerhalb des vorliegenden Erfindungsgedankens möglich sind. So können z. B. die in den beiden Ausführungsformen als Druckfeder ausgebildete und angeordnete Feder 70 und 70 a ebenso als Zugfedern ausgebildet werden, die innerhalb des Kraftstoffdruckraumes angeordnet sind und an den Ringkolben 66 bzw. 66 a angreifen. Diese Anordnung hätte den Vorteil, daß die Federn 70 und 70 a nicht den heißen Verbrennungs gasen im Verbrennungsraum ausgesetzt sind und dementsprechend ihre thermische Belastung und eventuelle Ausfälle durch Ermüdung geringer sind.

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Claims

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Patentansprüche

Elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem mit seinem Düsenende in eine Öffnung im Verbrennungsraum eingesetzten Ventilgehäuse, das mit seinem Anschlußende mit einer Kraftstoffzuleitung und einer elektrischen Steuerleitung verbunden ist und in dessen Innern eine Magnetspule, ein über eine Feder in geringem Abstand zur Spule gehaltener, axial beweglicher Anker, ein mit diesem verbundener, eine Düsenöffnung abschließender Ventilkörper, ein Kraftstoffdruckraum und ein diesen abschließender, dem Druck im Verbrennungsraum ausgesetzter Kolben angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruckraum (80) über ein Einwegventil (38/42) mit der Kraftstoff zuleitung (36) verbunden ist, das in Einlaßrichtung öffnet und in Auslaßrichtung schließt und der Kraftstoffdruckraum (80) koaxial zur Zentralbohrung (12) angeordnet ist und einenendt mit dieser über Öffnungen (60) in Verbindung steht und anderenends über einen Ringkolben (66) abgeschlossen ist, der über eine den Einspritzdruck festlegende Feder (70) belastet ist und über Öffnungen (72) im Ventilgehäuse (10) mit dem Verbrennungsraum in Verbindung steht.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (54) eine konische Spize (52) aufweist, die nach innen öffnend mit einem konischen Ventilsitz am inneren Ende einer Düsenöffnung (50) im Ventilgehäuse (10) zusammenwirkt.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (54a) einen doppelkonischen Kopf (84) aufweist, dessen inneres Ende, nach außen öffnend,

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mit einem konischen Ventilsitz (86) am äußeren Ende einer Düsenöffnung zusammenwirkt.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadur ch gekennzeichnet, daß die Kraft der den Ringkolben (66 bzw. 66a) belastenden Feder (70 bzw. 70a) im Kraftstoffdruckraum (80) einen geringeren Druck einstellt als der von der Kraftstoffpumpe bereitgestellte Lieferdruck des Kraftstoffes.

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