DE2910441A1

DE2910441A1 - Elektromagnetische kraftstoffeinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE2910441A1
Application number: DE19792910441
Authority: DE
Inventors: John Irvin Deckard
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1978-04-06
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1979-10-18
Also published as: JPS6154945B2; GB2018357B; CA1104446A; JPS54135922A; GB2018357A; US4164326A; DE2910441C2

Description

Die Erfindiong betrifft eine elektromagnetische Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem in einem Gehäuse am einen Ende enthaltenen Zylinder, der über einen axialen Kanal mit einer am anderen Ende des Gehäuses vorgesehenen Austrittsöffnung verbunden ist, die durch ein-Einspritz-Tellerventil gesteuert ist. Derartige Einspritzeinrichtungen sind für Brennkraftmaschinen bestimmt und sind besonders vorteilhaft bei Dieselmaschinen.

Bei bekannten Bauarten wird normalerweise das Einspritzventil durch die Zufuhr des unter Druck stehenden, einzuspritzenden Kraftstoff geöffnet und dessen Schliessen nach einer bestimmten Einspritzzeit durch eine Rückstellfeder gegen den absinkenden Einspritzdruck wieder bewirkt. /

Dafhierbei eine periodische Zuführung des

unter Druck stehenden Kraftstoffs ergibt, weisen diese Einrichtungen einige Eigenschaften auf, die wenig vorteilhaft sind, wie z.B. nur ein geringes Eindringen des eingespritzten Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine, Instabilität des Kraftstoffflusses während der Einspritzung und ein schneller Abfall des Einspritzdrucks in der Einspritzdüse.

Zur Beseitigung dieser Mängel hat man elektro magnetische Einrichtungen eingegliedert ,die aber immer nur bezüglich eines dieser Probleme eine Verbesserung zei-

-4-

9098A2/065B

So ist beispielsweise durch die US-PS 3 450 153 bekannt, das Einspritzventil durch die elektromagnetische Einrichtung unmittelbar zu betätigen. Es ist bisher aber nicht gelungen, alle aufgezeigten Probleme gemeinsam zu berücksichtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die elektromagnetische Einrichtung hydraulische Kräfte wirksam zu machen, die unter Verbesserung des dynamische! Ansprechens das Öffnen und Schliessen des Einspritzventils steuern.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig 1 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der Erfindung, FIg. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2

in Fig.1,

Fig.3 eine Stirn#ansicht zu Fig.1 und Fig. 4 eine schematische Darstellung der funktionsmässig wichtigsten Teile.

-5-

909842/0655

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein längliches Gehäuse 1 auf, auf dessen unteres Ende über ein Gewinde 3 eine Kappe 2 aujgeschraubt ist. Die Kappe .2 trägt ein Aussengewinde 3a» über das die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in ein Gewinde im nicht dargestellten Brennkraftmas chinen-'zylinder eingeschraubt werden kann. Die Kappe 2 ist am unteren Ende 2a offen und umschliesst dort ein Einspritzventilgehäuse 4_f das im oberen Teil erweitert an einer Schulter 2b der abgesetzten Bohrung der Kappe 2 abgestützt ist.

Zwischen dem Einspritzventilgehäuse 4

und der unteren Stirnfläche 1a des Gehäuses 1 sind von unten nach oben aufeinanderfolgend angeordnetί ein Federkäfig 5 und ein Steuerkäfig 6, die aus Herstellungsgründen als gesonderte BauetÜ/ele ausgebildet sind, Durch das Gewinde 3 werden diese Teile in Anlage gegeneinander gehalten und sind durch Läppen ihrer Berührungsflächen druckdicht miteinander verbunden. Ihre Lage zueinader ist durch Dübel 7 festgelegt.

Das Einspritzventilgehäuse 4 hat eine im Durchmesser abgesetzte Bohrung mit einer Bohrung 10 in oberen Teil, die μüber eine Schräge 12 in eine untere Bohrung grösseren Durchmessers übergeht. Die Schräge 12 bildet den Ventilsitz des Kraftstoffeinspritzventils, während die Bohrung 11 in den nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine mündet.

-6-

909842/0655

Das in der abgesetzten Bohrung des Einspritzventilgehäuses 4 geführte Einspritz-Tellerventil 14 hat einen erweiterten Kopf 15, der mit dem Ventilsitz 12 zusammen arbeitet, und einen Schaft 16, der Abstand voneinander aufweisende Bunde 17 und 18 hat, die in der Bohrung 10 abgestützt sind. Der untere Bunde 18 ist mit Spiralnuten 20 versehen. Die zwischen den Bunden und dem Kopf liegenden Teile 21 und 22 des Schaftes haben geringeren Durchmesser, sodass eine Kraftstoffkammer 23 gebildet ist, die über das Kraftstoffeinspritzventil mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbindbar ist.

Das obere Ende des Schaftes 16 ist im Durchmesser abgesetzt und trägt ein Aussengewinde 24 und ist ferner in der Stirnfläche mit mindestens einem Schlitz 25 zum Ansetzen eines Werkzeugs vergehen, um ein Drehen zu verhindern, wenn Muttern 28 auf den Schaft aufgeschraubt WERDEB. Der Schaft hat eine solche Länge, dass er durch eine Federkammer 26 im Federkäfig 5 tritt und in einen Hohlraum des Steuerkäfigs 6 regt.

Zwischen der oberen Stirnfläche des Einspritz Ventilgehäuses 4 und einem Federteller 27, der sich an den Muttern 28 abstützt ist eine Rückstellfeder 30 vorgegebener Stärke vorgesehen, die das Einspritzventil 14 in die Schließlage belastet.

Kraftstoff wird von einer Quelle über eine Pumpe mit hohem Druck der Kraftstoffkammer 23 zugeleitet.

-7-909842/0656

Dies erfolgt über einen Einlass 31 am oberen Bade des Gehäuses 1 land einen Kanal 32 zu einer Aussparung 33 in der unteren Stirnfläche 1a des Gehäuses, die mit einer Aussparung 34 in der oberen Stirnfläche des Steuerkäfigs 6 in Verbindung steht. Axiale Kanäle 35 im Steuerkäfig 6 verbinden die Aussparung 34 mit einer Ringnut 36 in der oberen Stirnfläche des Federkäfigs 5, die durch mindestens einen axialen Kanal 37 mit einer Ringnut 38 in der unteren Stirnfläche des Federkäfigs verbunden ist, von der im Einspritzventilgehäuse 4 vorgesehene Bohrung 40 zur Kraftstoffkammer 23 führt. Die Mündung der Bohrung 40 in die Bohrung 1Θ liegt unterhalb des Bundes 17 bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil\Λ4 und somit bei offenem Einspritzventil in Verbindung mit der Kraftstoffkammer 23. Der Kraftstoffkammer 23 kann somit dauernd Kraftstoff unter Druck zugeleitet werden, wobei infolge der gleichgross beaufschlagten Flächen der Druck des Kraftstoffs keinen Einfluss auf die>- Öffnungsbewegung des Einsp-ritzventils hat.

Der Steuerkäfig 6 enthält eine im Durchmesser abgesetzte axiale Bohrung, die aus einem oberen Bohrungsteil 41 und einem unteren Bohrungsteil 42 grösseren Durchmessers besteht, der im wesentlichen dem Durchmesser der Federkammer 26 im Federkäfig 5 entspricht. Beide Bohrungsteile 41 und 42 äind durch eine radiale Schulter 43

-8-90 9.8 42/0655

BAD OHiGINAL

miteinander verbunden. Die abgesetzte axiale Bohrung im Smierkäfig liegt konzentrisch zur Federkamme-r 26 des Federkäfigs 5 und zur Achse des Einspritzventils 14 sowie zu einer im Durchmesser erweiterten Sackbohrung 44 in der unteren Stirnfläche 1a des Gehäuses 1.

Ein Betätigungskolben 45 gleitet im Bohrungsteil 41 der axialen Bohrung des Steuerkäfigs 6 und liegt mit seiner unteren Stirnfläche gegen den Schaft 16 des Einspritzventils 14 an, während sein im Durchmesser verringertes oberes Ende in die Sackbohrung 44 ragt und dort von einer Druckfeder 46 umgeben ist, die sich am Boden der Sackbohrung abstutzt und normalerweise den Betätigungskol-fe ben 45 nach unten zur Anlage gegen den Schaft 16 drückt. Die Kraft der Feder 46 ist kleiner als die der Rückstellfeder 30, so dass letztere die dichte Anlage des Kopfes 15 gegen den Ventiklsitz12 ermöglicht.

Das obere Ende des Betätigungskolbens 45 begrenzt zusammen mit dem Bohrungsteil 41 und der Sackbohrung 44 eine Arbeitskammer 48 veränderlichen Volumens (Fig.4), während sein unteres Ende mit dem Bohrungsteil 42, der Schulter 43 und der Federkammer 26 ein Steuerkammer 50 (Fig.4) zum Modulieren des Drucks begrenzt.

Kraftstoff mit hohem Druck wird der Arbeitskammer 48 von dem Kanal 32 über die Aussparung 33 zugeleitet, da, wie Fig.2 zeigt, diese an der einen Seite Ver-

-9-

909842/0655

bindung miteinander haben. Kraftstoff mit hohem Druck wird vom Kanal 32 über die Aussparungen 33 «nd 34 auch der St*eu erkammer 50 über einen Kanal 51 im Steuerkäfig 6 zugeleitet, der eine Drosselstelle 52 enthält und im Bereich der Schulter 43 in die Steuerkammer 50 aündet.

Das Modulieren des Drucks in der Steuerkammex 50 erfolgt durch deren Verbindung mit einem Kraftstoffrückflussweg mit im wesentlichen Aussendruck. Im Ausführungsbeispiel hat die Steuerkammer 50 einen Auslass 55 im Bereich der Schulter 43 und des Bohrungsteils 42, der mit einem Kanal 56 im Gehäuse 1 über eine Kammer 57 in Verbindung steht. Diese Kammer 57 ist durch eine im Durchmesser abgesetzte Bohrung von der oberen Stirnfläche des Gehäuses 1 aus gebildet.

Der Abfluss des Kraftstoffs aus der Kammer 57ist durch ein normalerweise geschlossenes Magnetventil gesteuert und wird durch eine Zumessöffnung 58 bestimmt. Ein Ventilgehäuse 60 ist in das Gehäuse 1 eingeschraubt und enthält eine im Durchmesser abgesetzte Bohrung 6t, die die Zumessöffnung 58 enthält und in die Kammer 57 mündet. In dem Teil grösseren Durchmessers der Bohrung 61 ist ein Ventilglied 62 geführt, dessen unteres Teil geriffelt ist und mit einem Ko$f 62a gegen einen Ventilsitz 63 bewegbar ist ,der die Bohrung 61 neben der Zumessöffnung 58 umgibt. Das andere Ende des Ventilglieds 62 erstreckt sich durch

-10-

909842/0655

- ίο -.

die durchbrochene Stirnfläche eines Ankers64 und ist gegen axiale Bewegung zu diesem durch einen auf den Schaft des Ventilglieds 62 aufgepressten Ring 65 gesichert.

Der Anker 64 ist verschietolich von einem rohrförmigen Spulenkasten 66 umgeben ausgebildet. Der Spulenkasten trägt eine Spule 68, die über elektrische Leiter mit einer elektrischen Stromquelle über eine nicht dargestellte elektronische Steueranlage verbunden. Die Spule 67 wird diese in bekannter Weise abhängig von den Betriebsbedingungen der zugeordneten fitrrennkraftmaschine erregt. Der Spulenkasten 66 ist im oberen Teil des Gehäuses 1 an einer Schulter 70 der Bohrung abgestützt. In seine obere offene Stirnfläche greift ein abgsetzter Teil eines in die Bohrung des Gehäuses eingeschraubten Magnetkerns 71 ein, dessen untere Stirnfläche 71a mit Querschlitzen versehen ist und einen Anschlag für den Anker 64 bildet (Fig.2), wenn die Spule 67 erregt ist. Um das erforderliche axiale Splifel für den Anker 64 zu bilden, können zwischen den Spulenkasten 66 und den Magnetkern 71 Zwischenscheiben eingelegt werden. Der Anker 64 und das Ventilglied 62 sind normalerweise durch eine Druckfeder 74 nach unten gedrückt, die in einer Bohrung im oberen offenen Ende des Ankers 64- sitzt und sich an dem geschlitzten Ende 71a des Magnetkerns 71 abstützt.

Das Innere des Spulenkastens 66 zwischen der

-11-9 09842/065S

oberen Stirnfläche des Ventilgehäuses 60 und der unteren Stirnfläche des Ankers 64 bilden eine Rücklaufkammer 75, die über axiale Kanäle 76 im .Anker 64 mit der oberen Stirnfläche des Ankers in Verbindung steht» Über einen im Bereich der Schulter 70 angeschlossenen Kanal 77 (Fig. 2) und einen Kanal 78 im Gehäuse 1 dtrömt der Kraftstoff übereinen Auslass 80 zum nicht dargestellten Kraftstoffbehälter ab. Dichtungen 81 und 82 zwischen dem Spulenkasten 66 und dem Magnetkern 71 und dem Gehäuse 1 verhindern Leckagen.

Arbeitsweise.

Unter Bezug auf die schematische Darstellung von Fig.4, wird von der nicht dargestellten Kraftstoffpumpe dauernd Kraftstoff mit einem hohen Druck Ps über den Einlass 31 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zugefördert. Kraftstoff mit dem Druck Ps gelangt über den beschriebenen Weg in die Kraftstoffkammer 23. Bei geschlossenem Einspritzventil 14 ist dieses wegen des Druckausgleichs von dem Kraftstoffdruck nicht beeinflusst- Gleichzeitig wird Kraftstoff mit dem Druck PS der Arbeitskammer ^8 zugeleitet und durch die Drosselstelle 52 gedrosselt Kraftstoff mit geringerem Druck der Steuerkammer 50 (Druck Pm^- „ Dieser DrucK ist unterschiedlich Unter statischen Bedingungen, also bei stromlosem Magnetventil also geschlossenem Magnetventil ist der Druck PM in der Steuerkammer 50 dem Druck Ps in der Arbeitskammer 48 gleich und die Rückstellfeder

-12-909842/065S

BAD ORIGINAL

30 hält das Einspritzventil 14 in der Schliesslage*

Wird aber ein elektrischer Puls bestimmter Eigenschaft und Dauer auf den Betrieb der Brennkraftmaschine abgestimmt der Spule 67 zugeleitet, so entsteht ein Magnetfeld, das den Anker 64 gegen den Magnetkern 71 zieht, wodurch das Ventilglied 62 von seinem Sitz 63 abgehoben wird, so dass Kraftstoff aus der St^euerkanmer 50 über die Kraftstoff-rücklaufkanale abströmen kann. Damit fällt der Druck in der Steuerkammer 50 entsprechend der Wahl der Durchmesserverhältnisse der Drosselstelle 52 und der Zumessöffnung 58 _m Erreicht der Druck Pm in der Stiuerkammer 5o einen vorgegebenen Wert Po.' so entsteht am Betätigungskolben 45 eine ausreichende Druckdifferenz, dass die Rückstellfeder 30 überwunden wird und das Einspritzventil 14 geöffnet wird r Das schnelle Öffnen des Einspritzventils gestattet das Aufrechterhalten des höchsten Drucks Ps während des Einspritzvorgangs_; da der Druck in der Kraftstoffkammer 23 im wesentlichen erhalten bleibt * Infolge des

vernachlJTsssigbar geringen Druck-abfalls während des Einspritzens wird der Einspritzv-eg des Kraftstoffs vergrössert der Kraftstoffstrom gleichmässiger* Beim Stromloswerden der Spule 67 bricht das Magnetfeld zusammen und die Federf?4 stellt den Anker 64 zurück > so dass das Ventilglied 62 den Ventilsitz 63 schliesst* Die Feder 74 ist so ausgelegt! dass das Schliessen schnell erfolgt. Bei Erreichen eines

-13-

909842/0655 §AD ORIGINAL

bestimmten Drucks Pm in der Steuerkammer 50 kann die Ruckstellfeder 30 das Einspritzventil 14 vieder schliessen ,

909842/0655 BAD ORIGINAL

Leerseite

Claims

Patentanwalt

r — —— —

Bolivaraüee 9
K)O BERLIN 19

15.März 1979 W-w-3322

General Motors Corporation, Detroit , Michigan, V.St.A.

Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzeinrichtung

P a t e η t an s ρ r ü eher

( 1 .JELektromagnetisehe Kraftstoffeinspritzeinriehtung mit einem in einem Gehäuse am einen Ende enthaltenen Zylinder, der über einen axialen Kanal mit einer am anderen Ende des Gehäuses vorgesehenen Austrittsöffnung verbunden ist, die durch ein Einspritz-Tellerventil gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylinder (41,26a) ein Betätigungskolben (45) verschieblich angeordnet ist, der gegen das eine Ende des Einspritz-Tellerventils (14) durch die'.Kraft einer ersten Feder (46) gehalten ist, dass eine am anderen Ende des Zylinders angeordnete zweite Feder",· (30) gegen die Kraft der ersten Feder in der Schließlage hält, dass ein Kraftstoffkanal (31,32,33,..) eine Kraftstoffquelle hohen Drucks mit dem axialen Kraftstoffkanal und der Austrittsöffnung verbindet, ferner Kraftstoff auf die von der i

909842/06 55-

leitet wird (44)und ein eine Drosselstelle (52) enthaltender Steuerkanal (51) den Kraftstoffkanal mit dem anderen Ende des Zylinders verbindet, das über einen Kraftstoffrücklaufkanal (75,77,78,80), der durch ein normalerweise geschlossenes Magnetventil (62,64) gesteuert ist, mit einem Aussendruck aufweisenden Kraftstoffbehälter verbunden ist und die Druckdifferenz zwischen beiden Seiten des Betätigungskolbens zwischen einem hohen Wert bei erregtem Magnetventil zum öffnen des Kraftstoff-Tellerventils und einem niedrigen Wert bei stromlosem Magnetventil zum Schliessen des Kraftstoff-Tellerventils durch die zweite Feder moduliert wird.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffrücklauf leitung (75,77,78,80) eine Zumessöffnung (58) enthält, deren Durchflussmenge durch das Magnetventil (62,64) gesteuert ist.

-3-909842/0655