DE3642310C2 - Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruches 1 bzw. 6.

Es ist schon ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt (DE-OS 35 07 443), bei dem der Anker einen kugelförmigen Führungsabschnitt aufweist, der bei geöffnetem Ventil mit einer Berührungsfläche an einer Anschlagfläche zum Anliegen kommt. Dabei ergibt sich der Nachteil, daß beim Schließen des Kraftstoffeinspritzventiles an der ringförmigen Berührungsfläche eine unerwünscht große hydraulische und magnetische Klebeneigung auftritt, was zu einer unerwünschten Verzögerung der Schließbewegung führt. Bei einem anderen Kraftstoffeinspritzventil der gattungsgemäßen Art (DE-OS 36 41 469) ist bereits vorgeschlagen worden, daß am Umfang des kugelförmigen Führungsabschnitts mindestens zwei ebene Flächen vorgesehen sind. Dadurch wird zwar die Berührungsfläche verringert, jedoch führt das Hin- und Herschieben des Kraftstoffes an den geschaffenen schmalen Strömungsquerschnitten noch zu unerwünschten Verzögerungen der Bewegung der Ventilnadel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil derart zu verbessern, daß der Schließvorgang des Kraftstoffeinspritzventiles schneller und exakter erfolgt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 6 gelöst. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß durch Verringerung der Berührungsfläche zwischen dem kugelförmigen Führungsabschnitt und der Anschlagfläche auch die hydraulische und magnetische Haftung verringert wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzventiles möglich. Vorteilhaft ist es, die Vertiefungen in der Anschlagfläche als radial verlaufende, zu­ einander etwa gleichen Abstand aufweisende Nuten auszubilden und diese Nuten im Bereich der Führungsbohrung die Wandung des Ventil­ sitzkörpers durchdringend fortzuführen. Dabei kann in vorteilhafter Weise die Anschlagfläche konvex verlaufen. Es ergibt sich auch bereits durch einen konvexen Verlauf der Anschlagfläche der Vorteil, daß sich auch bei längerem Betrieb des Kraftstoff­ einspritzventiles, wenn sich der kugelförmige Führungsabschnitt in die Oberfläche der Anschlagfläche einschlägt, die Berührungsfläche zwischen dem Führungsabschnitt und der Anschlagfläche geringer bleibt, als bei einer ebenen Anschlagfläche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventiles,

Fig. 2 eine Sei­ tenansicht eines entsprechend Fig. 1 erfindungsgemäß ausgestalteten Ventilsitzkörpers,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Ventilsitzkörper nach Fig. 2,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Ventilsitzkörpers,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ventilsitz­ körpers in Seitenansicht,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Ventil­ sitzkörper nach Fig. 5.

Das in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine hat ein Ventilgehäuse 1, dessen abgestufte Ge­ häuseinnenbohrung 2 eine erste Schulter 3 aufweist, an der eine Grundplatte 4 anliegt, in deren mittlerer Ausnehmung 5 ein erstes Polteil 7 mit einem ersten abgewinkelten Pol 8 und ein zweites Pol­ teil 9 mit einem zweiten abgewinkelten Pol 10 ragen. Die aufeinander zugerichteten Pole 8 und 10 bilden zwischen sich einen Polluftspalt 11, der teilweise durch einen Permanentmagneten 12 überbrückt wird. Innerhalb der Gehäuseinnenbohrung 2 ist auf dem ersten Polteil 7 ei­ ne erste Magnetspule 13 und auf dem zweiten Polteil 9 eine zweite Magnetspule 14 angeordnet, die oberhalb der Pole 8, 10 liegen.

Anschließend an den die Magnetspulen aufnehmenden Bereich weist das Ventilgehäuse 1 ein Mundstück 16 mit geringerem Außendurchmesser auf, in dem sich die Gehäuseinnenbohrung 2 fortsetzt und einen Ven­ tilsitzkörper 17 aufnimmt, der über einen Zwischenring 18 an einer zweiten Schulter 19 der Gehäuseinnenbohrung 2 anliegt. Der Rand des Mundstückes 16 umgreift als Bördelung 20 teilweise den Ventilsitz­ körper 17 und preßt diesen in Richtung zur zweiten Schulter 19 an den Zwischenring 18. In axialer Richtung weist der Ventilsitzkörper 17 eine durchgehende Strömungsbohrung 22 auf, die nach außen in ei­ nen am Ventilsitzkörper 17 ausgebildeten festen Ventilsitz 23 mün­ det. Dem Ventilsitz 23 abgewandt geht die Strömungsbohrung 22 in eine abgeschrägte Anschlagfläche 24 über, deren Durchmesser sich kegelförmig bis zu einer sich anschließenden zylindrischen Führungs­ bohrung 25 erweitert. Die Strömungsbohrung 22 wird mit weitem Spiel von einer Ventilnadel 26 durchragt, an deren einem Ende ein Anker 27 aus ferromagnetischem Material fixiert ist, der der Ventilnadel 26 zugewandt mit einem kugelförmig ausgebildeten Führungsabschnitt 28 verbunden ist, der in der Führungsbohrung 25 mit engem radialen Spiel gleitbar gelagert ist. Dem Anker 27 abgewandt ist an der Ven­ tilnadel 26 ein Schließkopf 29 ausgebildet, der mit dem Ventilsitz 23 zusammenwirkt. Der Anker 27 weist den als Kern dienenden Poltei­ len 7, 9 zugewandt eine Abflachung 30 auf und wird bei nicht erreg­ ten Magnetspulen 13, 14 durch das Permanentmagnetfeld des Permanent­ magneten 12 in Richtung zu den Polen 8, 10 angezogen, zu denen er jedoch einen Luftspalt 31 bei am Ventilsitz 23 anliegendem Schließ­ kopf 29 aufweist. In dieser Stellung hat der kugelförmige Führungs­ abschnitt 28 von der Anschlagfläche 24 abgehoben. Die radiale Füh­ rung des kugelförmigen Führungsabschnittes 28 und damit des Ankers 27 erfolgt am Umfang des Führungsabschnittes nahezu durch Linienbe­ rührung in der Führungsbohrung 25. Unmittelbar stromaufwärts des Schließkopfes 29 ist an der Ventilnadel 26 ein Zumeßbund 33 ausge­ bildet, der mit der Wandung der Strömungsbohrung 22 eine Drossel­ stelle für den Kraftstoff darstellt und einen Zumeßringspalt 34 bil­ det, an dem beispielsweise etwa 70% des Druckes des Kraftstoffes gegenüber dem stromabwärts des Ventilsitzes 23 herrschenden Umge­ bungsdruck abfällt. Die restlichen 30% des Kraftstoffdruckes gegen­ über dem Umgebungsdruck fallen an dem Strömungsquerschnitt zwischen dem Ventilsitz 23 und dem Schließkopf 29 ab. Die Anordnung des Zu­ meßringspaltes 34 unmittelbar stromaufwärts des Ventilsitzes 23 bringt den Vorteil mit sich, daß die Kraftstoffzumessung an einer Stelle stattfindet, an der der Zumeßringspalt 34 nicht durch Be­ standteile der Saugrohratmosphäre wie z.B. feinster Staub und Parti­ kel aus rückgeführtem Abgas zugesetzt wird, wodurch sich die zuge­ messene Kraftstoffmenge im Betrieb verändern würde. Die Kraftstoff­ zufuhr zur Strömungsbohrung 22 erfolgt in einem Ringkanal 35 zwi­ schen einem Absatz 36 des Ventilsitzkörpers 17 und der Gehäuseinnen­ bohrung 2, die einerseits zu einem nicht dargestellten Kraftstoff­ zufuhranschluß von einer Kraftstofförderpumpe führt und von dem an­ dererseits Radialbohrungen 37 zur Strömungsbohrung 22 führen.

Wie bereits dargelegt, wird der Anker 27 bei nicht erregten Magnet­ spulen 13, 14 durch das Permanentmagnetfeld 12 in Richtung zu den Polen 8, 10 gezogen und hält damit den Schließkopf 29 am Ventilsitz 23. Bei entsprechender Erregung der Magnetspulen 13, 14 fließt dem Permanentmagnetfluß am Anker 27 ein annähernd gleich großer Elektro­ magnetfluß entgegen, wodurch die an der Ventilnadel in Öffnungsrich­ tung des Ventiles angreifende Druckkraft des Kraftstoffes ausreicht, den Schließkopf 29 vom Ventilsitz 23 abzuheben und der Anker 27 eine Hubbewegung bis zur Anlage des Führungsabschnittes 28 an der Anschlagfläche 24 ausführen kann. Die Hubbewegung des Ankers 27 bzw. des Schließkopfes 29 gegenüber dem Ventilsitz 23 kann vor dem Fixieren des Ankers 27 bzw. Führungsabschnittes 28 an der Ventilna­ del 26 in bekannter Weise eingestellt werden. Bei vom Ventilsitz 23 nach außen abgehobenem Schließkopf 29 zentriert der zum Ventilsitz 23 strömende Kraftstoff zugleich die Ventilnadel 26 in der Strö­ mungsbohrung 22.

Wie in den Fig. 2 und 3 deutlicher dargestellt ist, sind in der Anschlagfläche 24 Vertiefungen eingearbeitet, die bei­ spielsweise als radial verlaufende, zueinander etwa gleichen Abstand aufweisende Nuten 40 ausgebildet sind. Dabei sind wenigstens zwei Nuten 40 vorgesehen, beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind es sechs zueinander gleichen Abstand aufweisende Nuten 40. Die Nuten 40 sind in der Wandung der Führungsbohrung 25 fortgeführt und durch­ dringen in vorteilhafter Weise die Wandung des Ventilsitzkörpers 17 im Bereich der Führungsbohrung 25 radial, so daß über die Nuten 40 Kraftstoff zur Strömungsbohrung 22 strömen kann. Die Anschlagfläche 24 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 und 3 eben ausgeführt. Durch die Anbringung der Nuten 40 in der Anschlagfläche 24 wird die mit dem Führungsabschnitt 28 zusammenarbeitende Fläche in Teilflächen 41 aufgeteilt, wodurch sich die Berührungsfläche zwischen dem kugelförmigen Führungsabschnitt 28 und der Anschlagfläche 24 bei an den Teilflächen 41 anliegendem Führungsabschnitt 28 verringert, was eine wesentliche Verringerung der hydraulischen und magnetischen Klebeneigung bewirkt, so daß das Schließen des Kraftstoffeinspritzventiles exakter und schneller er­ folgen kann.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist in Teilansicht der Ventilsitzkörper 17 dargestellt, und es werden die gleichen Bezugszeichen wie bisher für die gleichwir­ kenden Teile verwendet. Dabei ist der Anker 27 mit dem Führungsab­ schnitt 28 gestrichelt dargestellt. Abweichend von dem Ausführungs­ beispiel nach den Fig. 1 bis 3 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 keine Vertiefungen in der Wandung der Führungsbohrung 25 und der Anschlagfläche 24 vorgesehen, sondern die Anschlagfläche 24 ist konvex ausgebildet, so daß sich auch nach längerer Betriebsdauer des Kraftstoffeinspritzventiles, bei der sich der Führungsabschnitt 28 etwas in die Anschlagfläche 24 einschlägt immer noch eine geringere Berührungsfläche zwischen dem Führungsabschnitt 28 und der Anschlagfläche 24 ergibt, als bei ebener Anschlagfläche 24.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig. 5 und 6 sind die gegenüber den bisherigen Ausführungsbeispielen gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Be­ zugszeichen gekennzeichnet. Das dritte Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 stellt eine Kombination von Merkmalen der Ausfüh­ rungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 4 dar. So ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Anschlagfläche 24 wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 konvex ausgebildet und es sind entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 Nuten 40 vorgesehen, die die Wandung des Ventilsitzkörpers 17 im Bereich der Führungsbohrung 25 radial durchdringen und die wei­ terhin radial verlaufend in die Anschlagfläche 24 ein­ gearbeitet sind.

Claims (6)

1. Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzkörper, mindestens einer Magnetspule, einem Kern und einem Anker, der mit einer Ventilnadel verbunden ist und einen kugelförmigen Führungsabschnitt aufweist, dessen Umfang in einer Führungsbohrung des Ventilsitzkörpers gleitbar gelagert ist und dessen Hubbewegung in Richtung vom Kern weg durch eine sich an die Führungsbohrung anschließende Anschlagöffnung begrenzbar ist, die sich von der Führungsbohrung fortführend verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wandung der Anschlagfläche (24) Vertiefungen (40) eingearbeitet sind.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen als radial verlaufende, zueinander etwa gleichen Abstand aufweisende Nuten (40) ausgebildet sind.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (40) in der Wandung der Führungsbohrung (25) fortgeführt sind.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (40) im Bereich der Führungsbohrung (25) die Wandung des Ventilsitzkörpers (17) radial durchdringen.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (24) konvex verläuft.

6. Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzkörper, mindestens einer Magnetspule, einem Kern und einem Anker, der mit einer Ventilnadel verbunden ist und einen kugelförmigen Führungsabschnitt aufweist, dessen Umfang in einer Führungsbohrung des Ventilsitzkörpers gleitbar gelagert ist und dessen Hubbewegung in Richtung vom Kern weg durch eine sich an die Führungsbohrung anschließende Anschlagöffnung begrenzbar ist, die sich von der Führungsbohrung fortführend verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (24) konvex verläuft.