DE69700118T2 - Elektrisch betätigtes Auslöseventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Auslöseventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe. Auslöseventile werden in bestimmten Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpen verwendet, um das Öffnen eines Überströmventils zu steuern, das verwendet wird, um jede Kraftstoffeinspritzung zu beenden. Das Öffnen und Schließen des Auslöseventils wird entsprechend den Betriebsanforderungen des Motors gesteuert, um sicherzustellen, daß das Überströmventil exakt dann geöffnet wird, wenn es erforderlich ist. Dieses Verfahren erlaubt, daß der Moment einer Beendigung jeder Kraftstoffeinspritzung durch elektronische Einrichtungen genau gesteuert wird, wodurch ermöglicht wird, daß die Einspritzcharakteristiken des Motors nach Bedarf variiert werden, um Betriebsbedingungen des Motors zu optimieren.
• Ein bekanntes, wie in US 5 503 364 A offenbartes Auslöseventil weist ein bewegbares Ventilglied auf, das mit einem Anker aus Weicheisen verbunden ist. Das Ventilglied und der Anker werden durch eine vorbelastete Feder in eine Stellung vorgespannt, die dem offenen Auslöseventil entspricht. In der offenen Stellung des Auslöseventils ist der Anker durch einen kleinen Luftspalt von einer Statorwicklung beabstandet. Wenn das Auslöseventil geschlossen werden soll, wird die Statorwicklung erregt, um den Anker anzuziehen und dadurch das Ventilglied gegen die Kraft der Rückstellfeder zu bewegen, um das Auslöseventil zu schließen.
• Um die exakte Steuerung des Moments eines Schließens des Auslöseventils zu liefern, wie sie von modernen hochtourigen Motoren mit Kraftstoffeinspritzung gefordert wird, muß das Auslöseventil schnell und lückenlos schließen, wenn die Statorwicklung erregt wird. Da die Kraft, mit der der Anker durch den Stator angezogen wird, bei einem Minimum liegt, wenn der Luftspalt zwischen dem Stator und dem Anker am größten ist (d. h. wenn das Auslöseventil in seiner offenen Stellung ist), und da die Vorbelastung der ventilöffnenden Feder überwunden werden muß, um den Anker zu bewegen, war es im Stand der Technik notwendig, einen relativ großen Strom durch die Statorwicklung zu leiten, um eine Bewegung des Ventilglieds einzuleiten. Dies allein schon ist nicht wünschenswert, da es erfordert, daß die Statorwicklung so gefertigt ist, daß sie die erforderlichen relativ hohen Strom- und Flußpegel tragen kann, und entsprechend erfordert, daß die Steuerelektronik dafür ausgelegt ist, bei hohen Strompegeln zu arbeiten.
• Da der Luftspalt zwischen dem Anker und dem Stator abnimmt, während sich das Auslöseventil aus der offenen in Richtung der geschlossenen Stellung bewegt, würde die durch die Statorwicklung am Anker erzeugte Kraft zunehmen, während sich das Ventil in Richtung seiner ganz geschlossenen Stellung bewegt, falls ein konstanter Statorwicklungsstrom verwendet wurde. Die sich ergebende zunehmende Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilglieds und Ankers würde einen unerwünscht harten Aufprall des Ventilglieds gegen dessen Sitz am Ende des verfügbaren Hubs zur Folge haben. Um diese Aufprallkraft zu verringern, wurde vorgeschlagen, den Statorwicklungsstrom von seinem hohen Anfangswert auf einen niedrigeren Wert zu verringern, nachdem eine Bewegung des Ventilglieds/Ankers begonnen hat. Obgleich diese Anordnung beim Verringern der Aufprallkräfte hilft, trägt sie ferner zur Kompliziertheit der Steuerelektronik bei.
• Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Ventilglied, einem am Ventilglied befestigten Anker, einer Statorwicklung zum Anziehen des Ankers und Ventilglieds, um das Ventil aus seiner offenen Anordnung in eine geschlossene Anordnung zu bewegen, und einer öffnenden Feder, die zwischen einer Auflagefläche und einem auf dem Aufbau aus Ventilglied und Anker vorgesehenen Federsitz wirkt, wenn das Ventil in seiner geschlossenen Anordnung ist, um den Aufbau aus Ventilglied und Anker in Richtung der offenen Anordnung des Ventils vorzuspannen, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Länge der Feder kleiner als der Abstand zwischen der Auflagefläche und dem Federsitz ist, wenn der Aufbau aus Ventilglied und Anker in der dem ganz offenen Ventil entsprechenden Stellung ist, so daß die Feder einer anfänglichen Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker aus der der ganz offenen Anordnung des Ventils entsprechenden Stellung keinen Widerstand entgegensetzt.
• Die Erfindung ist von besonderem Wert, wenn sie für das Auslöseventil einer Kraftstoffeinspritzpumpe verwendet wird. Es versteht sich jedoch, daß die Vorteile der vorliegenden Erfindung auf andere elektromagnetische Ventile zum Gebrauch in Kraftstoffeinspritzsystemen anwendbar sind und alle derartigen Ventile als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung enthalten zu betrachten sind.
• Mit einer solchen Anordnung bleibt die öffnende Feder wirksam, um eine Bewegung des Aufbaus aus Anker und Ventilglied aus der geschlossenen Anordnung des Auslöseventils in Richtung der offenen Anordnung einzuleiten. Da jedoch die freie Länge der Feder kleiner als der Abstand zwischen der Auflage und dem Federsitz ist, wenn der Aufbau aus Anker und Ventil seinen maximalen Abstand von der Statorwicklung aufweist, setzt die Feder am Beginn jedes schließenden Hubs einer anfänglichen Bewegung des Aufbaus aus Anker und Ventil keinen Widerstand entgegen. Diese Anordnung ermöglicht, daß der an die Statorwicklung angelegte Anfangsstrom im Vergleich zu den Anordnungen des oben beschriebenen Stands der Technik wesentlich reduziert wird. Ein Zusammendrücken der öffnenden Feder beginnt nicht, bis der anfängliche Luftspalt zwischen dem Anker und dem Stator durch eine Bewegung des Aufbaus aus Anker und Ventilglied teilweise geschlossen wurde. Danach setzt jedoch das Zusammendrücken der Feder einer Bewegung des Aufbaus aus Anker und Ventilglied Widerstand entgegen, während die durch den durch die Statorwicklung fließenden Strom auf den Anker erzeugte Kraft zunimmt. Durch eine geeignete Wahl der Federcharakteristiken der öffnenden Feder steuert die öffnende Feder eine Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker derart, daß die Notwendigkeit, den Strom der Statorwicklung zu verringern, um unerwünscht hohe Aufprallkräfte zu vermeiden, beseitigt ist.
• In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dementsprechend die früher vermeintliche Notwendigkeit, einen variablen Strom an die Statorwicklung anzulegen, beseitigt, und ein relativ niedriger und im wesentlichen konstanter Strom kann während der Schließphase des Auslöseventils an die Statorwicklung angelegt werden. Der relativ niedrige Pegel eines Anfangsstroms ermöglicht, daß die Statorwicklung für eine niedrigere Stromspezifikation hergestellt wird, und das Fehlen einer Forderung nach einer Änderung im Statorstrom vereinfacht die erforderliche Steuerelektronik.
• Man stellt sich vor, daß in einer typischen Ausführungsform der Erfindung die öffnende Feder über ungefähr einhalb bis Zweidrittel des Ventilhubs arbeiten wird. Man ist der Ansicht, daß mit einer solchen Anordnung der Strom, der erforderlich ist, um das Ventil anzutreiben, im Vergleich zu dem für Auslöseventile nach dem Stand der Technik der oben beschriebenen Bauart erforderlichen Strom um den Faktor Fünf verringert werden kann.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die öffnende Feder bezüglich öffnender Federn des Stands der Technik steif gemacht werden kann, weil die öffnende Feder einer Anfangsbewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker keinen Widerstand entgegensetzt. Öffnende Federn des Stands der Technik wurden typischerweise möglichst schwach gemacht, soweit dies mit der Forderung vereinbar war, nach einer Aberregung der Statorwicklung den Aufbau aus Ventilglied und Anker vom Stator weg und in die einem Öffnen des Auslöseventils entsprechende Stellung zu bewegen. In der vorliegenden Erfindung kann eine wesentlich steifere Feder verwendet werden, z. B. eine Feder mit einer Steifigkeit von ungefähr 340 N mm&supmin;¹. Solche relativ steifen Federn können relativ einfach hergestellt werden, um übereinstimmende Charakteristiken zu erzeugen, und die verbesserte Übereinstimmung der Federcharakteristiken hat eine verbesserte Übereinstimmung im Betrieb des Auslöseventils zur Folge. Dies ist insbesondere im Fall einer Kraftstoffeinspritzpumpe zur Verwendung bei einem hochtourigen Motor mit direkter Einspritzung wünschenswert. Bei solchen Motoren wurde festgestellt, daß unter hochtourigen Bedingungen mit niedriger Last, wenn eine minimale Kraftstoffabgabe erforderlich ist, ein relativ hoher Pegel des Auslöseventilhubs erforderlich ist, um ein Überlaufen von Kraftstoff einzuleiten. Es ist daher äußerst wünschenswert, daß das Auslöseventil nach jeder Einspritzung ganz öffnet. Im Fall der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß die durch die öffnende Feder erzeugte relativ hohe Kraft während der Anfangsphase eines Öffnens des Auslöseventils eine relativ hohe Bewegungsgeschwindigkeit des Aufbaus aus Ventilglied und Anker erzeugt und der Impuls des Aufbaus aus Anker und Ventil danach sicherstellt, daß das Auslöseventil sogar bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten ganz öffnet.
• In einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Feder vorgesehen, die in der der durch die öffnende Feder auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker ausgeübten Kraft entgegengesetzten Richtung auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker wirkt. Die zweite Feder hat im Vergleich zur öffnenden Feder eine geringe Steifigkeit. Bei Fehlen anderer, auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker wirkenden Kräfte ist die zweite Feder ausreichend steif, um den Aufbau aus Ventilglied und Anker in eine Stellung zu bewegen, in der die öffnende Feder sowohl an ihrer Auflagefläche als auch dem Federsitz anliegt, aber im wesentlichen nicht zusammengedrückt ist. In der Ruhestellung der Komponenten wird somit der Aufbau aus Ventilglied und Anker in einer Stellung gehalten, die dem etwa in der Mitte zwischen seiner ganz offenen und geschlossenen Stellung befindlichen Ventil entspricht. Mit dieser Anordnung liegt der Anker etwas näher zu den Statorwicklungen als in seiner dem ganz offenen Ventil entsprechenden Stellung. Dementsprechend kann durch einen relativ schwachen Strom eine relativ große Kraft auf den Anker erzeugt werden, und demgemäß kann das Ventil schnell aus seiner mittleren Ruhestellung durch Erregen der Statorwicklung in die ganz geschlossene Stellung bewegt werden. Wenn die Statorwicklung aberregt wird, wird der Aufbau aus Ventilglied und Anker schnell in eine einem Öffnen des Ventils durch die öffnende Feder entsprechende Richtung bewegt, und die zweite Feder wird zusammengedrückt. Wenn der Aufbau aus Ventilglied und Anker bei der dem oben beschriebenen Ruhezustand des Aufbaus entsprechenden Stellung ankommt, bewegt er sich mit einer merklichen Geschwindigkeit, und der resultierende Impuls wird das Ventilglied weiter in die öffnende Richtung bewegen, um sicherzustellen, daß das Ventil ganz öffnet. Während dieser Bewegungsphase wird das Ventil durch die durch die zweite Feder auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker ausgeübte Kraft mit der Folge verlangsamt, daß, wenn das Ventilglied bei seiner ganz offenen Stellung ankommt, dessen Aufprall auf seinen zugeordneten Anschlag relativ sanft ist. Die zweite Feder führt danach das Ventil vor einem Beginn des nächsten Zyklus zu dessen Gleichgewichtsstellung zurück.
• Diese Anordnung bietet eine Reihe bedeutender Vorteile. Diese Vorteile leiten sich aus der Tatsache ab, daß die An ordnung eine Verringerung der Geschwindigkeit des Aufbaus aus Ventilglied und Anker zur Folge hat, ohne Schließ- oder Öffnungszeiten nachteilig zu beeinflussen. Die Verringerung der Geschwindigkeit ist besonders deutlich, unmittelbar bevor das Ventilglied am Ende seines schließenden Hubs auf seinen zugeordneten Sitz auftrifft und unmittelbar bevor es am Ende seines öffnenden Hubs auf seinen zugeordneten Anschlag auftrifft. Man ist der Ansicht, daß als Folge dieser Verbesserungen Aufprallgeschwindigkeiten um einen Faktor von ungefähr 5 verringert werden können. Eine Verringerung der Aufprallgeschwindigkeit reduziert wesentlich eine Blasenbildung im Kraftstoff und verringert wesentlich den mechanischen Aufprall des Ventilglieds auf seinen zugeordneten Sitz (während einer schließenden Bewegung) und Anschlag (während einer Öffnenden Bewegung). Diese Faktoren zusammen verringern merklich das sich aus einem Betrieb des Ventils ergebende Geräusch.
• Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verstanden, wobei auf die beiliegende Zeichnung verwiesen wird, in der:
• Fig. 1 schematisch einen quergeführten Schnitt eines Auslöseventilaufbaus einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit den verschiedenen Komponenten in der dem geschlossenen Auslöseventil entsprechenden Stellung zeigt;
• Fig. 2A, 2B und 2C die relative Stellung der verschiedenen internen Komponenten des Auslöseventils von Fig. 1 veranschaulichen, wenn das Ventil in der ganz offenen, teilweise offenen bzw. ganz geschlossenen Anordnung ist; und
• Fig. 3 die Charakteristiken eines Auslöseventils von Fig. 1 veranschaulicht.
• Zunächst einmal weist nach Fig. 1 das veranschaulichte Auslöseventil 1 ein Ventilglied 2 auf, das an einem Anker 3 so befestigt ist, daß es einen Aufbau aus Anker und Ventilglied bildet. Das Ventilglied 2 ist in einer Bohrung 4 verschiebbar angebracht und steuert eine Verbindung zwischen einem Kraftstoffeinlaß 5 und einem Kraftstoffauslaß 6. In der veranschaulichten Anordnung liegt das Ventilglied an dessen zugeordnetem Sitz 7 an, um den Einlaß 5 vom Auslaß 6 zu trennen, d. h. das Ventil ist in der "geschlossenen" Anordnung.
• Das Ventil wird im Einsatz durch die Wirkung einer Statorwicklung 8, die am Gehäuse 9 des Auslöseventils befestigt ist und auf den Anker 3 wirkt, in seiner geschlossenen Anordnung gehalten. Wenn die Komponenten in der in Fig. 1 veranschaulichten geschlossenen Anordnung sind, besteht zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Ankers 3 und der Statorwicklung 8 ein minimaler Luftspalt X (Fig. 2C), der im Fall der veranschaulichten Ausführungsform typischerweise etwa 0,1 mm beträgt, und das Ventilglied 2 wird gegen die Kraft einer Öffnenden Feder 10 gegen den Sitz 7 gehalten. Wenn man das Auslöseventil 1 öffnen möchte, um ein Öffnen des Hauptüberströmventils einzuleiten, wird die Statorwicklung 8 aberregt, und der Aufbau aus Anker und Ventilglied bewegt sich unter dem Einfluß der öffnenden Feder 10 in Fig. 1 nach unten, um das Ventilglied aus der Anlage am Sitz 7 weg zu bewegen, um eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffeinlaß 5 und dem Kraftstoffauslaß 6 zu ermöglichen.
• In Konstruktionen nach dem Stand der Technik war die Feder 10 dafür ausgelegt, die minimale Kraft bereitzustellen, die notwendig ist, um das erforderliche Öffnen des Auslöseventils zu bewirken, und wirkte in allen Arbeitsstellungen des Aufbaus aus Ventilglied und Anker zwischen einer durch einen Stator 8' geschaffenen Auflage 11 und einem auf dem Anker vorgesehenen Federsitz 12.
• Nach Fig. 2A ist nun in der veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung die freie Länge der öffnenden Feder 10 kleiner als der Abstand zwischen dem Federsitz 12 und der Auflage 11, wenn der Aufbau aus Ventilglied und Anker in der veranschaulichten Stellung ist, die dem ganz offenen Auslöseventil entspricht. Dementsprechend besteht ein Spalt Y zwischen dem oberen Ende der öffnenden Feder 10 und der Auflage 11. In dieser Anordnung liegt der Luftspalt zwischen dem Anker 3 und der Statorwicklung 8 bei seinem Maximum Z.
• Um ein Schließen des Auslöseventils einzuleiten, wird die Statorwicklung 8 erregt, um den Anker 3 anzuziehen. Wegen des Spalts Y zwischen der öffnenden Feder 10 und der Auflage 11 setzt die öffnende Feder einer anfänglichen Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker keinen Widerstand entgegen. Der Anfangsstrom, der an die Statorwicklung angelegt werden muß, um eine Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker einzuleiten, ist dementsprechend kleiner, als im Fall von Vorrichtungen nach dem Stand der Technik notwendig war, bei denen die öffnende Feder auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker wirkte, selbst wenn das Auslöseventil ganz offen war. Nach einer gewissen Anfangsbewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker ist der Spalt Y geschlossen, und die öffnende Feder 10 beginnt dementsprechend, so zu wirken, daß sie einer weiteren Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker Widerstand entgegensetzt. Diese Anordnung ist in Fig. 2B veranschaulicht. Der Spalt Y ist typischerweise nach ungefähr einem Drittel bis der Hälfte des normalen Hubs des Ventilglieds eliminiert. Zu dieser Zeit wird der Luftspalt zwischen der Statorwicklung und dem Anker reduziert worden sein, und dementsprechend ist die durch die Statorwicklung auf den Anker erzeugte Kraft im Vergleich zu derjenigen erhöht, die am Beginn einer Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker bestand, und diese Kraft reicht aus, um die öffnende Feder 10 zusammenzudrücken. Die verfügbare erhöhte Kraft reicht in der Tat aus, um eine relativ steife Feder, z. B. eine Feder mit einer Steifigkeit von 340 N mm&supmin;¹ im Fall der veranschaulichten Ausführungsform, zusammenzudrücken. Die ganz geschlossene Anordnung des Auslöseventils liegt vor, wenn das Ventilglied auf den Sitz 7 auftrifft, und in dieser Anordnung sind der Anker, der Stator und die Feder in den Fig. 2C gezeigten relativen Stellungen. Die Tatsache, daß die öffnende Feder 10 eine relativ steife Feder ist, bedeutet, daß in der Anordnung von Fig. 2C eine große Kraft verfügbar ist, um den Aufbau aus Ventilglied und Anker in Richtung der offenen Stellung des Auslöseventils zu bewegen, wenn die Statorwicklung 8 aberregt wird. Diese große Kraft erzeugt auf eine Aberregung der Statorwicklung hin eine schnelle Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker, was ein vollständiges Öffnen des Auslöseventils selbst unter Bedingungen einer hohen Betriebsgeschwindigkeit sicherstellt.
• Der korrekte Spalt Y zwischen dem Ende der Feder 10 und dem Stator 8', wenn das Ventil im ganz offenen Zustand ist, kann durch Herstellen der verschiedenen Komponenten mit den erforderlichen Toleranzen eingerichtet werden oder kann geschaffen werden, indem der Feder ein Gleitsitz auf dem Glied geschaffen wird, an dem sie gehalten ist, und die Feder dann in bezug auf das Glied, an dem sie gehalten ist, z. B. durch Schweißen befestigt wird, um das freie Ende der Feder in bezug auf das Glied, an dem sie gehalten ist, in der korrekten Stellung zu positionieren. Dadurch können sich summierende Toleranzen bezüglich der Komponenten und insbesondere Toleranzen in der Länge der Feder kompensiert werden, und der erforderliche Spalt kann unter allen Umständen mit der notwendigen Genauigkeit erhalten werden.
• In Fig. 3 ist nun die durch die Wirkung eines konstanten Statorstroms auf einen bewegbaren Anker einer Ausführungsform der Erfindung erzeugte schließende Kraft durch eine Kurve A veranschaulicht. Man sieht, daß, während die Ventilbewegung zunimmt (d. h. während der Luftspalt zwischen dem Stator 8' und dem Anker 3 abnimmt) die durch einen konstanten Strom erzeugte Kraft schnell zunimmt. Die durch die öffnende Feder 10 erzeugte Kraft ist als Kurve B aufgetragen. Wegen des Spalts Y erzeugt während einer anfänglichen Bewegung des Ventilglieds die öffnende Feder 10 keine Kraft. Ist der Spalt Y einmal eliminiert, nimmt die durch die öffnende Feder erzeugte Kraft linear zu. Man erkennt, daß in der Praxis die Kraft der öffnenden Feder 10 gegen die durch den Stator auf den Anker erzeugte Kraft (in der entgegengesetzten Richtung) wirkt. Die Kurve C veranschaulicht die Nettoschließkraft auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker, die durch die kombinierte Wirkung des Statorwicklungsstroms und der öffnenden Feder 10 erzeugt wird.
• Während in der oben beschriebenen Ausführungsform die öffnende Feder 10 an einem Fortsatz des Aufbaus aus Ventilglied und Anker gehalten ist und dementsprechend in der ganz offenen Stellung des Ventils zwischen der öffnenden Feder 10 und dem Stator 8' ein Zwischenraum besteht, soll es sich verstehen, daß in einer alternativen Anordnung die öffnende Feder 10 durch geeignete Mittel am Stator 8' so befestigt sein kann, daß in der ganz offenen Anordnung des Ventils ein Spalt zwischen der öffnenden Feder und dem Aufbau aus Ventilglied und Anker vorgesehen ist.
• In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Feder 14 vorgesehen, die in der der durch die öffnende Feder 10 auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker ausgeübten Kraft entgegengesetzten Richtung auf den Aufbau aus Ventilglied und Anker wirkt. Die zweite Feder 14 kann zweckmäßigerweise zum Teil innerhalb einer im Ventilglied 2 vorgesehenen Senkung 13 untergebracht sein und gegen eine für den Zweck vorgesehene geeignete Auflagefläche wirken. Die zweite Feder 14 hat bezüglich der öffnenden Feder 10 eine geringe Steifigkeit, ist aber ausreichend steif, um sicherzustellen, daß bei Fehlen anderer Kräfte der Aufbau aus Ventilglied und Anker eine Fig. 2B entsprechende Stellung einnehmen wird, d. h. eine Anordnung, in der es keinen Spalt zwischen der öffnenden Feder 10 und seiner entsprechenden Auflagefläche 11 gibt, in der aber die öffnende Feder 10 nicht wesentlich zusammengedrückt ist. Dies kann als Sollruhe- oder Gleichgewichtsstellung für den Aufbau aus Ventilglied und Anker betrachtet werden. In dieser Anordnung ist der Spalt zwischen dem Anker 3 und dem Stator 8' in bezug auf den Spalt Z klein, der zwischen diesen Gliedern besteht, wenn das Ventil ganz offen ist. Dementsprechend wird ein bestimmter Pegel eines an den Stator angelegten Stroms eine wesentlich größere Kraft auf den Anker erzeugen, als es der Fall wäre, falls der gleiche Strom angelegt würde, wenn der Anker in der dem ganz offenen Ventil entsprechenden Stellung wäre. Ein Erregen der Statorwicklungen wird dementsprechend eine große Kraft auf den Anker erzeugen und eine schnelle Bewegung des Aufbaus aus Ventilglied und Anker in die dem ganz geschlossenen Ventil entsprechende Stellung zur Folge haben. Da sich der Aufbau aus Ventilglied und Anker über eine relativ kleine Distanz bewegen muß, um ein vollständiges Schließen des Ventils auszuführen, ist die Geschwindigkeit, die der Aufbau aus Ventilglied und Anker während einer solchen Bewegung erreicht, relativ gering, und demgemäß gibt es eine relativ geringe Blasenbildung des Kraftstoffs, und der Aufprall des Ventilglieds auf seinen zugeordneten Sitz ist relativ gering.
• Wenn der Stator aberregt wird, zwingt die öffnende Feder 10 den Aufbau aus Ventilglied und Anker in die das Ventil öffnende Richtung. Dieser Vorgang drückt die zweite Feder 14 zusammen. Die öffnende Feder 10 wirkt weiter, bis die Komponenten wieder bei der in Fig. 2B veranschaulichten Anordnung ankommen. Während sich der Aufbau aus Ventilglied und Anker in die öffnende Richtung bewegt, kann die öffnende Feder 10 danach keine weitere Kraft ausüben. Der Impuls des Aufbaus aus Ventilglied und Anker, der als Folge der anfänglichen Bewegung des Aufbaus unter dem Einfluß der öffnenden Feder 10 erhalten wird, reicht jedoch aus, um den Aufbau aus Ventilglied und Anker in die ganz offene Stellung zu treiben. Während einer solchen Bewegung unter dem Einfluß des Impulses wird jedoch der Aufbau aus Ventilglied und Anker durch die Wirkung der zweiten Feder 14 mit der Folge verlangsamt, daß sich der Aufbau aus Ventilglied und Anker zu der Zeit, zu der er bei der dem ganz offenen Ventil entsprechenden Stellung ankommt, relativ langsam bewegt und dementsprechend mit einer relativ kleinen Kraft auf das Ende des Hubanschlags auftrifft. Der Aufbau aus Ventilglied und Anker wird danach durch die Wirkung der zweiten Feder 14 zur Gleichgewichtsanordnung zurückgeführt.
• Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer zweiten Feder besteht darin, daß sie etwaige Abweichungen in der Funktion im wesentlichen eliminiert, die sich ansonsten aus einem Mangel an Rechteckigkeit des Endes der öffnenden Feder 10 ergeben würden. Falls das Ende der Feder merklich nicht rechtekkig ist, nimmt ihre Steifigkeit für kleine Biegungen ab. Die Verwendung einer zweiten Feder mit einer entsprechenden Vorbelastung, z. B. 15 N, gestattet eine annehmbare Abweichung in der Rechteckigkeit des Endes der öffnenden Feder, während die erforderliche Federsteifigkeit aufrechterhalten wird.
• Wie oben bemerkt wurde, benötigen die Ausführungsformen der Erfindung einen niedrigeren Flußpegel und daher einen niedrigeren Strom, als bei Verwendung vergleichbarer Vorrichtungen des Standes der Technik erforderlich war. Es wurde festgestellt, daß die verringerten Fluß- und Stromanforderungen bedeuteten, daß die Größe des Ankers und des Stators im Vergleich zu denjenigen, die durch den Stand der Technik gefordert wurden, ohne eine Reduzierung in der zweckmäßigen Wirksamkeit verringert werden können. Durch Verringern der Masse des Ankers wird in der Tat das Ventil für die Kräfte empfänglicher gemacht, die durch den Statorstrom erzeugt werden. Die Verringerung der Anker- und Statorgröße reduziert die Gesamtgröße und verringert, was am wichtigsten ist, das Gewicht der sich ergebenden Einheit. Solche Reduzierungen sind in Komponenten in der Automobilindustrie sehr wünschenswert.

Claims (9)

1. Ventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Ventilglied (2), einem Anker (3), der am Ventilglied (2) so befestigt ist, daß er einen Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker bildet, einem Stator (8'), einer Statorwicklung (8) zum Anziehen des Ankers (3) und Ventilglieds (2), um das Ventil aus seiner offenen Anordnung in eine geschlossene Anordnung zu bewegen, und einer öffnenden Feder (10), die zwischen einer Auflagefläche (11) und einem auf dem Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker vorgesehenen Federsitz (12) wirkt, wenn das Ventil in seiner geschlossenen Anordnung ist, um den Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker in Richtung der offenen Anordnung des Ventils vorzuspannen, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Länge der öffnenden Feder (10) kleiner als der Abstand zwischen der Auflagefläche (11) und dem Federsitz (12) ist, wenn der Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker in der dem ganz offenen Ventil entsprechenden Stellung ist, so daß die öffnende Feder (10) einer anfänglichen Bewegung des Aufbaus (2, 3) aus Ventilglied und Anker aus der der ganz offenen Anordnung des Ventils entsprechenden Stellung keinen Widerstand entgegensetzt.

2. Ventil nach Anspruch 1, worin die Auflagefläche (11), gegen die die öffnende Feder (10) wirkt, durch den Stator (8') des Ventils bereitgestellt wird.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, worin die freie Länge der öffnenden Feder (10) derart ist, daß die öffnende Feder (10) arbeitet, um einer Bewegung des Aufbaus (2, 3) aus Ventilglied und Anker über zwischen ein Drittel und Zweidrittel des gesamten Ventilhubs Widerstand entgegenzusetzen.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die öffnende Feder (10), wenn sie zusammengedrückt ist, eine wesentlich höhere Kraft ausübt, als erforderlich ist, um den Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker auf eine Aberregung der Statorwicklung (8) hin vom Stator (8') weg zu bewegen.

5. Ventil nach Anspruch 4, worin die öffnende Feder (10) eine Steifigkeit von ungefähr 340 N mm&supmin;¹ aufweist.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine zweite Feder (14) vorgesehen ist, um in der der durch die öffnende Feder (10) auf den Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker ausgeübten Kraft entgegengesetzten Richtung auf den Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker zu wirken.

7. Ventil nach Anspruch 6, worin die zweite Feder (14) eine geringe Steifigkeit im Vergleich zu derjenigen der öffnenden Feder (10) aufweist.

8. Ventil nach Ansprüchen 6 und 7, worin die zweite Feder (14) in allen Arbeitsstellungen des Aufbaus (2, 3) aus Ventilglied und Anker auf den Aufbau (2, 3) aus Ventilglied und Anker wirkt.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 6, 7 und 8, worin die öffnende Feder (10) und die zweite Feder (14) beide Druckfedern sind und an entgegengesetzten Enden des Aufbaus (2, 3) aus Ventilglied und Anker wirken.