DE3244290C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Kraftstoff- Einspritzventil für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-AS 11 56 602 ist ein Einspritzventil bekannt, bei dem in einer axialen Führungsbohrung des Ventil­ gehäuses ein hohles zylindrisches Gleitelement mit Öffnungen für die Kraftstofförderung geführt ist. Die Längen der Führungsbohrung und des Gleitelementes sind relativ groß und das Gleitelement wird in axialer Richtung in ständiger fester Zuordnung zu der Führungs­ bohrung gehalten. Aufgrund des langen Gleitelementes und der entsprechenden Führungsbohrung weist das Ein­ spritzventil relativ große Abmessungen auf. Die DE-OS 29 46 573 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzventil und weist ebenfalls ein im Ventilgehäuse geführtes hohles Gleitelement relativ großer Länge auf, das eng in der Führungsbohrung geführt ist. Der Ventilkörper ist mit einer konischen Spitze versehen.

Aus der DE-AS 10 72 428 ist ein Verfahren zum Einstellen von Einspritzventilen auf gleiche Einspritzmenge pro Zeit bekannt, bei dem eine Einspritzvorrichtung offenbart ist, das einen in einer Leitung geführten Kolben mit Umfangs­ nuten für den Durchgang des Brennstoffes aufweist. Am Ausgabeende der Leitung ist eine Dosier­ einschnürung vorgesehen, die einen Sitz für ein aus Plastik- oder Gummimaterial bestehendes Ventil am Ende des Kolben bildet. In dem DE-GM 66 05 123 ist ein Einspritzventil für Kraft­ stoffeinspritzanlagen beschrieben, bei dem der Ventilkörper durch eine dünne und lange Ventil­ nadel gebildet wird. Diese wird nur an ihren beiden Enden einerseits im Bereich des Ankers des Elektro­ magneten und andererseits durch die Düsen selbst gehalten. Das vordere Ende der Ventilnadel ist als Halbkugel und die Düsenöffnung als hohlkegel­ förmige Ausnehmung ausgebildet, wordurch eine selbst­ zentrierende Führung für die Ventilnadel gegeben ist.

Bei den Einspritzventilen gemäß dem Stand der Technik ist das Gesamtgewicht des Ventilkörpers relativ groß, so daß das Ansprechen des Ventilkörpers auf das Ein- und Ausschalten der vorgesehenen Erregerspule nicht befriedigend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Haupt­ anspruchs zu schaffen, bei dem das Gewicht des Ventilkörpers reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merk­ male des Hauptanspruchs gelöst.

Zur Reduzierung des Gewichts ist der Ventilkörper relativ kurz ausgebildet, so daß die Ansprechgeschwindigkeit des Einspritzventils erhöht wird. Dadurch, daß ein Spiel zwischen der äußeren Oberfläche des Gleitelementes und der Führungsbohrung besteht und das Ventilelement sphärisch ausgebildet ist, kann sich der Ventilkörper axial ausrichten, so daß ein sicheres Verschließen des Ventils erreicht wird. Das Gleitelement kann ohne hohen Genauigkeits­ grad hergestellt werden.

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

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des elektromagnetisch betätigten Einspritzventils nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Ventilkörpers des Einspritzventils nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung längs der Linie V-V der Fig. 1, und

Fig. 4 bis 6 Schnittdarstellungen von abgewandelten Ausführungsformen des Ventilkörpers des erfindungsgemäßen Einspritzventils.

Die Fig. 1 zeigt ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoff-Einspritzventil 21 mit einem Ventil­ gehäuse 22, das an seinem vorderen Ende eine Brennstoffeinspritzdüse 23 und eine axiale Führungsbohrung 24 besitzt zur Führung eines kolbenartigen Ventilkörpers 31. Der Ventilkörper 31 ist gleitend in der Führungsbohrung 24 auf­ genommen. Ein Anker 34 ist am rückwärtigen Ende des Ventilkörpers 31 befestigt. Eine Brennstoff­ kammer 24 a wird zwischen der Brennstoffeinspritz­ düse 23 und dem vorderen Teil der Führungsbohrung 24 gebildet. Die Anordnungen eines elektro­ magnetischen Gehäuses 27, eines ortsfesten Magnet­ kernes 28, einer Erregerspule 29, eines Anschlusses 30, der O-Ringdichtungen 35, 36 und 37 und des Brenn­ stoffilters 38 sind identisch zu den an sich be­ kannten elektromagnetischen Brennstoff-Einspritz­ ventilen. Der ortsfeste Magnetkern 28 ist mit einer axialen, als Brennstoffzufuhr 25 dienenden Durchgangsbohrung versehen. Eine Druckfeder 26 ist in dem vorderen Teil der axialen Durchbohrung 25 eingesetzt und beaufschlagt das rückwärtige Ende des Ankers 34, um den Ventilkörper 31 in geschlossener Position zu halten. Die Druckfeder 26 liegt an dem vorderen Ende einer Hülse 25 a, die in der axialen Durchgangsbohrung 25 des ortsfesten Magnetkernes 38 aufgenommen ist.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht der Ventilkörper 31 aus einem Ventilelement 32, das eine sphärische Ober­ fläche 32 a besitzt, aus einem hohlen zylindrischen Gleitelement 33 und einem Anker 34, der am rück­ wärtigen Ende des Gleitelementes 33 befestigt ist.

Das Innere des Gleitelementes 33 dient als Brenn­ stoffzufuhr 33 a, und Brennstoffaustritte 33 b sind an der vorderen Seitenwand des Gleitelementes 33 angeordnet. Hierbei wird der flüssige Brennstoff durch die Öffnung 34 a des Ankers 34 durch den Brennstoffzufluß 33 a und die Austrittsöffnungen 33 b zur Brennstoffkammer 24 a geführt. Der Außen­ durchmesser A des Ventilelementes 32 ist geringer als der Außendurchmesser B des Gleitelementes 33, so daß das Ventilelement 32 nicht in die Führungs­ bohrung 24 während der hin und her gehenden Bewegung des Ventilkörpers 31 eingreifen kann.

Das Spiel (C-B) zwischen dem Außendurchmesser B des Gleitelementes 33 und dem Innendurchmesser C der Führungsbohrung 24 liegt im Bereich von 4 bis 30 µm, wie Fig. 3 zeigt.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen andere Ausführungsformen des Ventilkörpers. Die in diesen Figuren gezeigten Ventilkörper 41, 51, 61 bestehen aus den Ventil­ elementen 42, 52 und 62 und den Gleitelementen 43, 53 und 63.

Zur Reduzierung des Gewichtes der Ventilkörper 31, 41, 51 und 61 bestehen die Ventilelemente 32, 42, 52 und 62 und/oder die Gleitelemente 33, 43, 53 und 63 vorzugsweise aus Titan oder aus einer Titanlegierung mit dem spezifischen Gewicht von ungefähr 4,5 oder auch vorzugsweise aus keramischem Material mit einem spezifischen Gewicht von ungefähr 2 bis 4. Das Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Gleitelemente der Ventil­ körper 41, 51 und 61 und des inneren Durchmessers der Führungsbohrungen liegt im Bereich von 4 bis 30 µm.

Beim Betrieb des elektromagnetischen Brennstoff- Einspritzventils 21 wird der unter Druck stehende Brennstoff von dem Filter 38 durch die Brennstoff­ zuführung 25, 34 a und 33 a und die Brennstoff­ auslässe 33 b zur Brennstoffkammer 24 a geführt. Da der Ventilkörper 31 im Normfall unter der Wirkung der Druckfeder 26 steht, ist die Brennstoffein­ spritzdüse 23 geschlossen. Wenn von einem nicht dargestellten Computer ein Steuersignal auf die Erregerspule 29 zum Zwecke der Öffnung des Ventil­ körpers gegeben wird, wird ein magnetisches Feld in dem elektromagnetischen Gehäuse 27 und dem orts­ festen Magnetkern 28 erzeugt, und der Anker 34 und mit ihm der Ventilkörper 31 werden nach rückwärts angezogen. Zwischen dem Ventilsitz 23 a und der sphärischen Oberfläche 32 a des Ventilelements 32 entsteht hierdurch ein Abstand, und der unter Druck stehende Brennstoff wird aus der Brennstoffkammer 24 a durch die Brennstoffeinspritzdüse 23 freigegeben.

Da zwischen der äußeren Oberfläche des Gleitelementes 33 und der inneren Oberfläche der Führungsbohrung 24 ein Spiel im Bereich von 4 bis 30 µm besteht und das Ventilelement 32 eine sphärische Oberfläche 32 a besitzt, kommt die sphärische Oberfläche 32 a des Ventilelementes 32 sogar dann, wenn die Achsen der Führungsbohrungen 24 und des Gleitelementes 33 leicht gegeneinander geneigt sind, in einen peripheren Kontakt mit der konischen Oberfläche des Ventil­ sitzes 32 a, so daß eine vollständige Abdichtung gewährleistet ist. Das Spiel von 4 bis 30 µm ist experimentell ermittelt, und die Arbeitsweise des Ventilkörpers ist innerhalb dieses Bereiches stabil, und es wird eine Selbstausrichtung des Ventilkörpers erreicht, so daß die Länge des Gleitelementes 33 geringer sein kann als bei einem üblichen be­ kannten Ventilkörper, und das Gewicht des Ventilkörpers verringert wird.

Da zusätzlich das Gleitelement 33 und das Ventil­ element 32 aus einem leichten Material, wie Titan, bestehen, wird das Gewicht des Ventilkörpers 31 weiter verringert, wodurch die Ansprechgeschwindig­ keit des Einspritzventils erhöht wird.

Entsprechendes gilt bei den Ventilkörpern 41, 51 und 61 nach den Fig. 4 bis 6, bei denen sich die Ventil­ elemente 42, 52 und 62 aufgrund des Spieles von 4 bis 30 µm zwischen der äußeren Fläche des je­ weiligen Gleitelementes und der inneren Oberfläche der Führungsbohrung selbsttätig einwandfrei aus­ richten, so daß es möglich ist, die Länge des Gleit­ elementes und somit das Gewicht zu verringern.

Claims (2)

1. Elektromagnetisch betätigtes Kraftstoff-Einspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem an seinem vorderen Ende eine Ein­ spritzdüse und einen Ventilsitz aufweisenden und eine axiale Führungsbohrung besitzenden Ventil­ gehäuse, mit einem gleitend in der Führungs­ bohrung angeordneten Ventilkörper, der ein hohles zylindrisches Gleitelement mit Öffnungen für die Kraftstofförderung aufweist, mit einer den Ventilkörper in Schließrichtung der Ein­ spritzdüse beaufschlagenden Druckfeder, mit einem an dem hinteren Ende des Ventilkörpers be­ festigten Anker, mit einem feststehenden, gegenüber dem hinteren Ende des Ankers angeordneten, eine der Kraftstoffzufuhr dienende mittige Bohrung aufweisenden Magnetkern, mit einer den Magnetkern umgebenden Erregerspule und mit einem das Ventil­ gehäuse mit dem Magnetkern vereinigenden elek­ tromagnetischen Gehäuse, wobei von dem Ein­ spritzventil unter Druck stehender Kraftstoff freigegeben wird, wenn die Spule erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der relativ kurze Ventilkörper (31) ein sich an das hohle zylindrische Gleitelement (33) anschließendes sphärisches Ventilelement (32) aufweist und daß zwischen der äußeren Oberfläche des Gleitelementes (33) und der inneren Ober­ fläche der Führungsbohrung (24) ein Spiel von 4 bis 30 µm besteht.

2. Elektromagnetisch betätigtes Kraftstoff-Ein­ spritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (32) und/oder das Gleit­ element (33) aus Titan, einer Titanlegierung oder aus Keramik besteht.