Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, bei der zur Steuerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches
in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine die Druckdifferenz an
Zumeßventilen dadurch änderbar ist, daß Regelventile durch den Druck einer Druckflüssigkeit
in einer Steuerdruckleitung beeinflußt werden, in der ein in Ab: hängigkeit von Betriebskenngrößen
der Brennkraftmaschine ansteuerbares elektromagnetisches Steuerdruckventil angeordnet
ist. Die Steuerdruckleitung ist über eine Drossel mit der Kraftstoffversorgungsleitung
der Kraftstoffeinspritzanlage verbunden, in der ein Druckbegrenzungsventil zur Regelung
des Kraftstoffdruckes angeordnet ist. Nachteilig ist dabei, daß neben einer hohen
für das Steuerdruckventil erforderlichen Ansteuerleistung die Kennlinie des Steuerdruckventils
nicht in gewünschter Form beeinflußbar ist. Weiterhin nachteilig ist, daß eine Unterbrechung
der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine einen zusätzlichen Aufwand
erfordert.
Vorteile der Erfindung
[0002] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Ansteuerung des Steuerdruckventiles
eine wesentlich geringere Ansteuerleistung erforderlich und die Kennlinie des Steuerdruckventiles
in gewünschter Form durch die Wahl der Feldstärke des Permanentmagneten beeinflußbar
ist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Kennlinie des erfindungsgemäßen Steuerdruckventiles
bei einem Erregerstrom von I = 0 mit einer endlichen-Steigung beginnt und ein Notbetrieb
der Kraftstoffeinspritzanlage bei Stromausfall möglich ist, da hierbei durch das Steuerdruckventil
eine mittlere Druckdifferenz geregelt wird. Vorteilhaft ist ebenfalls, daß das erfindungsgemäße
Steuerdruckventil nicht zu einer Druckpulsation führt.
[0003] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage möglich.
Besonders vorteilhaft ist, daß durch Umkehr der Richtung des Erregerstromes des Elektromagneten
das Steuerdruckventil geöffnet und die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird, beispielsweise
im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine.
Zeichnung
[0004] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage
mit einem Steuerdruckventil, Figur 2 eine detalliertere Darstellung eines Kraftstoffzumeßventiles,
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steuerdruckventiles, Figur 4 eine Führungsmembran
eines Steuerdruckventiles nach Figur 3, Figur 5 ein zweites Ausführungsbeibeispiel
eines Steuerdruckventiles, Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Steuerdruckventiles.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0005] Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzanlage
sind mit 1 Zumeßventile dargestellt, wobei jedem Zylinder einer nichtdargestellten
gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine ein Zumeßventil 1 zugeordnet
ist, an dem eine zur von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge in einem bestimmten
Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird. Die beispielsweise dargestellte
Kraftstoffeinspritzanlage weist vier Zumeßventile 1 auf und ist somit für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine
bestimmt. Der Querschnitt der Zumeßventile ist beispielsweise gemeinsam, wie angedeutet,
durch ein Betätigungselement 2 in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine
änderbar, beispielsweise in bekannter Weise in Abhängigkeit von der durch die Brennkraftmaschine
angesaugten Luftmenge. Die Zumeßventile 1 liegen in einer Kraftstoffversorgungsleitung
3, in die von einer durch einen Elektromotor 4 angetriebenen Kraftstoffpumpe 5 aus
einem Kraftstoffbehälter 6 Kraftstoff gefördert wird. In der Kraftstoffversorgungsleitung
3 ist ein Druckbegrenzungsventil 9 angeordnet, das den in der Kraftstoffversorgungsleitung
3 herrschenden Kraftstoffdruck begrenzt und bei Überschreiten Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter
6 zurückfließen läßt.
[0006] Stromabwärts jedes Zumeßventiles 1 ist eine Leitung 11 vorgesehen, über die der zugemessene
Kraftstoff in eine Regelkammer 12 eines jedem Zumeßventil 1 gesondert zugeordneten
Regelventiles 13 gelangt. Die Regelkammer 12 des Regelventiles 13 ist durch ein beispielsweise
als Membran 14 ausgebildetes bewegliches Ventilteil von einer Steuerkammer 15 des
Regelventiles 13 getrennt. Die Membran 14 des Regelventiles 13 arbeitet mit einem
in der Regelkammer 12 vorgesehenen festen Ventilsitz 16 zusammen, über den der zugemessene
Kraftstoff aus der Regelkammer 12 zu den einzelnen .Einspritzventilen 10, von denen
nur eines dargestellt ist, im Saugrohr der Brennkraftmaschine strömen kann. In der
Steuerkammer 15 ist eine Schließfeder 17 angeordnet, durch die bei abgestellter Brennkraftmaschine
die Membran 14 am Ventilsitz 16 gehalten wird.
[0007] Von der Kraftstoffversorgungsleitung 3 zweigt eine Leitung 19 ab, die über ein elektromagnetisch
betätigbares Steuerdruckventil 20 in Düse-Prallplatte-Bauart in eine Steuerdruckleitung
21 mündet. Stromabwärts des Steuerdruckventiles 20 sind in der Steuerdruckleitung
21 die Steuerkammern 15 der Regelventile 13 und stromabwärts der Steuerkammern 15
ist eine Steuerdrossel 23 angeordnet. Über die Steuerdrossel 23 kann Kraftstoff aus
der Steuerdruckleitung 21 in eine Abströmleitung 24 strömen. Die Ansteuerung des Steuerdruckventiles
20 erfolgt über ein elektronisches Steuergerät 32 in
'Abhängigkeit von entsprechend eingegebenen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine
wie Drehzahl 33, Drosselklappenstellung 34, Temperatur 35, Abgaszusammensetzung (Sauerstoffsonde)
36 und anderen. Die Ansteuerung des Steuerdruckventiles 20 durch das elektronische
Steuergerät 32 kann dabei analog oder getaktet erfolgen. Bei nicht erregtem Zustand
des Steuerdruckventiles 20 kann durch geeignete Federkräfte oder Permanentmagneten
das Steuerdruckventil 20 so ausgelegt sein, daß sich am Steuerdruckventil 20 eine
Druckdifferenz einstellt, die auch bei Ausfallen der elektrischen Ansteuerung einen
Notlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet.
[0008] Das Druckbegrenzungsventil 9 weist eine Systemdruckkammer 40 auf, die mit der Kraftstoffversorgungsleitung
3 in Verbindung steht und durch eine Ventilmembran 41 von einer Federkammer 42 getrennt
ist, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht und in der eine Systemdruckfeder 43
angeordnet ist, die in Schließrichtung des Ventils die Ventilmembran 41 beaufschlagt.
In die Systemdruckkammer 40 ragt ein Ventilsitz 44, der mit der Ventilmembran 41 zusammenwirkt
und an einer Axiallagerstelle 45 axial verschiebbar gelagert ist. Das der Ventilmembran
41 abgewandte Ende des Ventilsitzes ragt andererseits aus der Axiallagerstelle 45
heraus in einen Sammelraum 46 und ist als Ventilteller 47 ausgebildet. Der Ventilteller
47 öffnet oder schließt einen Dichtsitz 48, der als Gummiring ausgebildet sein kann,
über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung 49 und von dort auf die Saugseite der
Kraftstoffpumpe 5, z.B. den Kraftstoffbehälter 6 zurückströmen kann. An dem Ventilteller
47 stützt sich eine Schließdruckfeder 50 ab, die den Ventilteller 47 in Öffnungsrichtung
beaufschlagt und bestrebt ist, den Ventilsitz 44 entgegen der über die Ventilmembran
41 auf den Ventilsitz 44 wirkenden Kraft zu verschieben. In der Axiallagerstelle 45
des Ventilsitzes 44 zwischen der Systemdruckkammer 40 und dem Sammelraum 46 ist ein
Drosselspalt 51 vorgesehen. In den Sammelraum 46 münden alle Kraftstoffleitungen,
beispielsweise die Abströmleitung 24, über die Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 6
zurückströmen soll. So ist in dem Ventilsitz 44 ein Kanal 52 vorgesehen, über den
bei vom Ventilsitz 44 abgehobener Ventilmembran 41 Kraftstoff in den Sammelraum 46
strömen kann. Der von Kraftstoff beaufschlagte Querschnitt des Ventiltellers 47 ist
geringer, als der Ventilmembranquerschnitt 41, und der elastische Dichtsitz 48 hat
in etwa den gleichen Querschnitt wie der Ventilteller 47.
[0009] Die Funktion des Druckbegrenzungsventils 9 ist folgende: Bei stillstehender Brennkraftmaschine
sitzt der Ventilteller 47 auf dem Dichtsitz 48 auf und verschließt die Rückströmleitung
49, während die Ventilmembran 41 den Ventilsitz 44 verschließt. Beim Starten der Brennkraftmaschine
fördert die Kraftstoffpumpe 5 Kraftstoff in die Kraftstoffversorgungsleitung 3 und
damit auch in die Systemdruckkammer 40 des Druckbegrenzungsventils 9. Steigt dieser
Druck über einen bestimmten Öffnungsdruck, bei dem die Kraftstoffdruckkraft auf die
Ventilmembran 41 und die Federkraft der Schließdruckfeder 50 größer ist, als die Federkraft
der Systemdruckfeder 43 und die Kraftstoffdruckkraft auf den Ventilteller 47, so hebt
der Ventilteller 47 von dem Dichtsitz 48 ab, und der Ventiisitz 44 verschiebt sich
in Richtung zur Ventilmembran 41. Diese Verschiebebewegung wird begrenzt durch einen
Anschlag 53, an dem der Ventilteller 47 zum Anliegen kommt. Wird nun ein nur noch
durch die Federkraft der Systemdruckfeder 43 bestimmter Kraftstoffdruck (Systemdruck)
erreicht, so hebt die Ventilmembran 41 von dem Ventilsitz 44 ab und Kraftstoff kann
über den Kanal 52 in den Sammelraum 46 und von dort in die Rückströmleitung 49 abströmen.
Beim Abstellen der Brennkraftmaschine bzw. der Unterbrechung der Kraftstofförderung
durch die Kraftstoffpumpe 5 verschließt die Ventilmembran 41 den Ventilsitz 44. Die
Federkräfte der Systemdruckfeder 43 und der Schließdruckfeder 50 und die von Kraftstoff
beaufschlagten Querschnitte der Ventilmembran 41 und des Ventiltellers 47 sind so
aufeinander abgestimmt, daß nun zunächst weiterhin über' den Drosselspalt 51 Kraftstoff
in den Sammelraum 46 und aus dem Sammelraum 46 über den Dichtsitz 48 in die Rückströmleitung
49 abströmen kann, bis der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage geringer
ist, als der zur Öffnung der Einspritzventile 10 erforderliche Kraftstoffdruck. Erst
unterhalb des zur Öffnung der Einspritzventile 10 erforderlichen Kraftstoffdruckes
wird der Ventilteller 47 so weit entgegen der Kraft der Schließdruckfeder 50 verschoben,
daß er auf dem Dichtsitz 48 die Rückströmleitung 49 absperrend zum Aufliegen kommt.
Durch den im Sammelraum 46 herrschenden Kraftstoffdruck wird nun der Ventilteller
47 zusätzlich auf den Dichtsitz 48 gepreßt. Hierdurch wird ein Auslecken von Kraftstoff
aus der Kraftstoffeinspritzanlage verhindert, so daß bei einem erneuten Start der
Brennkraftmaschine die Kraftstoffeinspritzanlage in kürzester Zeit einsatzfähig ist.
Wird nun die Brennkraftmaschine erneut gestartet, so ist der erforderliche Öffnungsdruck,
bei dem der Ventilteller 47 von dem Dichtsitz 48 abhebt, größer, als der zum Schließen
erforderliche Druck, da am Ventilteller 47 im geschlossenen Zustand kein Kräfteausgleich
der vom Kraftstoffdruck im Sammelraum 46 bewirkten Druckkräfte erfolgt. Ein gegenüber
dem Schließdruck erhöhter Öffnungsdruck ist jedoch erwünscht, um ein sicheres Schließen
zu gewährleisten, auch wenn nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine durch Erwärmung
des eingeschlossenen Kraftstoffes der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage
ansteigt.
[0010] In Figur 2 ist detallierter ein Zumeßventil 1 dargestellt, das eine Zumeßhülse 55
aufweist, in der in einer Gleitbohrung 56 ein als Betätigungselement dienender Steuerschieber
2 axial verschiebbar gelagert ist. Der Steuerschieber 2 hat eine Steuernut 57, die
einerseits durch eine Steuerkante 58 begrenzt wird. Bei einer Verschiebebewegung nach
oben öffnet die Steuerkante 58 mehr oder weniger Steueröffnungen 59, beispielsweise
Steuerschlitze, über die Kraftstoff zugemessen in die Leitungen 11 abströmen kann.
An der Betätigungsseite des Steuerschiebers 2 kann an einem
'Betätigungsende 60 beispielsweise in bekannter Weise ein nicht dargestelltes Luftmeßorgan
angreifen und den Steuerschieber 2 in Abhängigkeit von der von der Brennkraftmaschine
angesaugten Luftmenge verschieben. Am Übergang zum Betätigungsende 60 mit geringerem
Querschnitt wird ein Absatz 61 gebildet. Das Betätigungsende 60 umgreift eine radiale
Wandung 62 und schließt somit die Gleitbohrung 56 nach unten ab. An der radialen Wandung
62 ist ein elastischer Dichtring 63 angeordnet, auf dem der Absatz 61 in Ruhestellung
des Steuerschiebers 2 zum Anliegen kommt und somit nach außen hin abdichtet. In Arbeitsstellung
des Steuerschiebers 2 wird zwischen dem Absatz 61 und der radialen Wandung 62 ein
Leckraum 64 gebildet, der den aus der Steuernut 57 über den Außenumfang des Steuerschiebers
2 leckenden Kraftstoff auffängt und von dem eine Leckleitung 65 zum Sammelraum 46
des Druckbegrenzungsventils 9 führt. Die der auf das Betätigungsende 60 wirkenden
Betätigungskraft entgegenwirkende Kraft wird durch Kraftstoff erzeugt. Hierfür zweigt
von der Kraftstoffversorgungsleitung 3 eine Leitung 67 ab, die über eine Dämpfungsdrossel
68 in einen Druckraum 69 mündet, in den der Steuerschieber 2 mit einer Stirnfläche
70 ragt, die an dem dem Betätigungsende 60 abgewandten Ende des Steuerschiebers 2
ausgebildet ist.
[0011] Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steuerdruckventiles 20 ist in Figur 3 dargestellt.
Dabei ist zwischen eine untere Gehäusehälfte 72 und eine obere Gehäusehälfte 73 eine
Führungsmembran 74 eingespannt, die in Figur 4 in einer Draufsicht dargestellt ist.
Mit 75 ist eine Zuflußöffnung bezeichnet, die mit der Leitung 19 und damit mit der
Kraftstoffversorgungsleitung 3 in Verbindung steht. Die Zuflußöffnung 75 mündet über
eine vertikal gerichtete, als Steuerventilsitz dienende Düse 76 in einen von der unteren
Gehäusehälfte 72 und der oberen Gehäusehälfte 73 umschlossenen Arbeitsraum 77. Von
dem Arbeitsraum 77 führt eine Abflußöffnung 78, beispielsweise in der oberen Gehäusehälfte
73 ausgebildet, zur Steuerdruckleitung 21. Die Führungsmembran 74 weist einen zwischen
den beiden Gehäusehälften 72, 73 eingespannten Einspannbereich 79 auf. Aus der Führungsmembran
74 ist ein Steuerbereich 80 ausgespart, der einerseits mit einem Torsionsbereich 81
verbunden ist, während sein anderes Ende frei bewegbar ist. Dem Steuerbereich 80 abgewandt
ist ein ebenfalls aus der Führungsmembran 74 ausgesparter Federbereich 82 mit dem
Torsionsbereich 81 verbunden. Eine Druckfeder 83 stützt sich einerseits an der oberen
Gehäusehälfte 73 und andererseits an dem Federbereich 82 ab und drückt diesen Federbereich
gegen eine Einstellschraube 84, die in die untere Gehäusehälfte 72 eingeschraubt ist
und in den Arbeitsraum 77 ragt. Durch axiales Verstellen der Einstellschraube 84 erfolgt
eine entsprechende Vorspannung des Federbereiches 82, wodurch der Steuerbereich 80
mehr oder weniger gegen die aus der unteren Gehäusehälfte 72 in den Arbeitsraum 77
ragenden Düse 76 gepreßt wird. Hierdurch läßt sich auch erreichen, daß bei größeren
geregelten Druckdifferenzen ein überproportionales Verhältnis zwischen Druckdifferenz
und Erregerstrom des Steuerdruckventiles 20 besteht. Der als Prallplatte dienende
Steuerbereich 80 bildet somit mit der Düse 76 ein Ventil nach der Düsen-Prallplatte-Bauart.
Symmetrisch zu dem eine Torsionsachse bildenden Torsionsbereich 81 ist ein scheibenförmiger
Anker 85 angeordnet und mit dem Steuerbereich 80 verbunden. Dabei durchgreift der
Anker 85 mit einem Ansatz 86 einen Durchbruch 87 im Steuerbereich 80, während ein
weiterer Ansatz 88 des Ankers andererseits des Torsionsbereiches 81 einen Durchbruch
89 durchragt. Die federelastische Lagerung ist nahezu reibungsfrei, so daß Hysterese
vermieden wird. In die untere Gehäusehälfte 72 ist ein Polschuh 90 eingesetzt und
ragt auf den Ansatz 86 des Ankers 85 ausgerichtet in den Arbeitsraum 77, während ein
weiterer Polschuh 91 ebenfalls in der unteren Gehäusehälfte 72 angeordnet ist und
auf den Ansatz 88 des Ankers 85 ausgerichtet in den Arbeitsraum 77 ragt. Zwischen
dem Polschuh 90 und dem Ansatz 86 wird ein Luftspalt 92 und zwischen dem Ansatz 88
und dem Polschuh 91 ein Luftspalt 93 gebildet. Fluchtend zum Polschuh 90 ist in der
oberen Gehäusehälfte 73 ein Polschuh 94 in den Arbeitsraum 77 ragend angeordnet und
fluchtend zu dem Polschuh 91 ein Polschuh 95. Zwischen dem Polschuh 94 und der zugewandten
Stirnfläche 96 des An-. kers 85 wird ein Luftspalt 97 und zwischen dem Polschuh 95
und der Stirnfläche 96 ein Luftspalt 98 gebildet. Zwischen den Polschuhen 90 und 91
und andererseits 94 und 95 ist eine die Gehäusehälften 72, 73 umgreifende Elektromagnetspule
99 angeordnet. Ein gabelförmig ausgebildeter Leitkörper 100 umgreift die Elektromagnetspule
99 und liegt einerseits an den Polschuhen 94, 95 außerhalb der oberen Gehäusehälfte
73 an und andererseits an einem Permanentmagneten 101, an dem andererseits ein Leitkörper
102 angreift, der gabelförmig an der unteren Gehäusehälfte 72 die Elektromagnetspule
99 umgreift und an den Polschuhen 90, 91 angreift. In nicht erregtem Zustand der Elektromagnetspule
99 wird entsprechend der über die Einstellschraube 84 und den Federbereich 82 an dem
Steuerbereich 80 vorgegebenen Spannung zwischen der Düse 76 und dem Steuerbereich
80 eine Druckdifferenz eingeregelt, die eine ausreichende Kraftstoffzumessung im Normalbetrieb
oder für einen Notlauf der Brennkraftmaschine bei Ausfall des elektronischen Steuergerätes
32 erlaubt. Die Leitkörper 100 und 102 werden durch den Permanentmagneten 101 magnetisch
polarisiert, so daß beispielsweise das Magnetfeld des Permanentmagneten 101 einerseits
von dem Leitkörper 100 über den Polschuh 95, den Luftspalt 98, den Anker 85, den Luftspalt
93, den Polschuh 91 zum Leitkörper 102 verläuft und andererseits über den Polschuh
94, den Luftspalt 97, den Anker 85, den Luftspalt 92, den Polschuh 90 zum Leitkörper
102. Wird nun ein Erregerstrom der Elektromagnetspule 99 zugeführt, so baut sich ein
Elektromagnetfeld in bestimmter Richtung auf, z.B. einerseits vom Polschuh 95 über
den Luftspalt 98, den Anker 85, den Luftspalt 97 zum Polschuh 94 und andererseits
vom Polschuh 91 über den Luftspalt 93 zum Anker 85 und über den Luftspalt 92 zum Polschuh
90. Hierbei verläuft der magnetische Fluß von Elektromagnetfeld und Permanentfeld
in den Luftspalten 92 und 98 jeweils in gleicher Richtung, sie addieren sich also,
während die Magnetfelder von Elektromagnet und Permanentmagnet in den Luftspalten
93 und 97 entgegengerichtet verlaufen, so daß sie sich subtrahieren. Hierdurch wird
der Ansatz 86 des Ankers 85 stärker zum Polschuh 90 und das andere Ende des Ankers
85 stärker zum Polschuh 95 gezogen, wodurch der Steuerbereich 80 um den Torsionsbereich
81 geschwenkt mehr die Düse 76 verschließt, so daß ein höherer Differenzdruck geregelt
wird. Das erfindungsgemäße Steuerdruckventil 20 hat den Vorteil, daß durch Überlagerung
eines Permanentmagnetkreises mit einem Elektromagnetkreis eine wesentlich geringere
Ansteuerleistung des Elektromagnetkreises erforderlich ist. Außerdem kann durch entsprechende
Schwächung oder Verstärkung des Permanentmagneten 101 die Steuerkennlinie des Steuerdruckventiles
20 in gewünschter Weise beeinflußt werden und die Kennlinie des Steuerdruckventiles
20 für einen Erregerstrom I = 0 beginnt mit einer endlichen Steigung. Bei Umkehr der
Richtung des Erregerstromes ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil dadurch, daß der
Steuerbereich 80 die Düse 76 so weit öffnet, daß an der Düse 76 nahezu keine Druckdifferenz
mehr auftritt, wodurch infolge der Addition der Kraft der Schließfeder 17 und der
Kraftstoffdruckkraft in der Steuerkammer 15 die Regelventile 13 schließen. Hierdurch
läßt sich beim Vorliegen von den Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine kennzeichnenden
Steuersignalen, z.B. Drehzahl oberhalb Leerlaufdrehzahl und Drosselklappe geschlossen
bei geringerer elektrischer.Leistung für das Steuerdruckventil 20 durch Stromumkehr
ein gewünschtes Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung erreichen.
[0012] An dem Durchbruch 87 der Führungsmembran 74 kann der Randbereich 103 des Steuerbereiches
80 so weich ausgeführt werden, daß sich insbesondere bei großen Schwenkbewegungen
des Ankers 85, also bei großen geregelten Druckdifferenzen, infolge der Vergrößerung
der Magnetkraft bei Annäherung des Ankers 85 an die Polschuhe 90, 95 eine überproportionale
Zunahme des Differenzdruckes mit dem Erregerstrom ergibt.
[0013] Bei dem in Figur 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Drucksteuerventiles
20' sind die gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 gleichbleibenden und gleichwirkenden
Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Zwischen der unteren Gehäusehälfte
72 und der oberen Gehäusehälfte 73 ist eine Führungsmembran 74' gespannt, mit der
ein topfförmig gestalteter Führungskörper 104 verbunden ist, desen Boden außen der
Düse 76 zugewandt als Prallplatte 105 dient. Andererseits ist mit dem an der Führungsmembran
74
1 axial bewegbaren Führungskörper 104 ein zylinderförmig ausgestalteter Anker 106 verbunden.
Die Einspannebene der Führungsmembran 74' liegt etwa in Richtung einer auf den Anker
106 wirkenden resultierenden Radialkraft. Zwischen einer ersten Stirnfläche 107 des
Ankers 106 und einer Stirnfläche 108 eines Kerns 109 ist ein erster Luftspalt 110
in axialer Richtung ausgebildet, während zwischen einer abgewandten zweiten Stirnfläche
111 und einem Leitstück 112, das einerseits mit der unteren Gehäusehälfte 72 verbunden
ist und andererseit über die zweite Stirnfläche 111 greift, ein zweiter axialer Luftspalt
113 ausgebildet ist. Innerhalb des Kerns 109 ist der Permanentmagnet 101 angeordnet,
der mit einem Polschuh 114 derart in den Anker 106 ragt, das beispielsweise der magnetische
Fluß des Permanentmagneten 101 im ersten Luftspalt 110 dem von der Elektromagnetspule
99 erzeugten magnetischen Fluß entgegengerichtet ist, während im zweiten Luftspalt
113 der magnetische Fluß des Permanentmagneten 101 und der von der Elektromagnetspule
99 erzeugte magnetische Fluß in gleicher Richtung verlaufen. Ein sich einerseits an
einem Kragen 115 der unteren Gehäusehälfte 72 und andererseits am Kern 109 abstützendes
antimagnetisches Rohr 116 dient zur Abdichtung der Elektromagnetspule 99 gegenüber
dem Kraftstoff. Ein Zapfen 117 am Polschuh 114, beispielsweise kegelförmig ausgebildet,
kann in eine entsprechende Ausnehmung 118 des Führungskörpers 104 greifen und dient
zur möglichst zentrischen Führung des Ankers 106. Die obere Gehäusehälfte 73 kann
eine Schwachstelle 119 aufweisen, die bei axialer Belastung der oberen Gehäusehälfte
73 zur Einstellung des Spaltes zwischen der Prallplatte 105 und der Düse 76 axial
verformt werden kann.
[0014] Auch das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 5 bietet durch Überlagerung eines
Permanentmagnetsystems mit einem Elektromagnetsystem die bereits oben zu dem Ausführungsbeispiel
nach Figur 3 erwähnten Vorteile.
[0015] Bei dem in Figur 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eines Steuerdruckventiles
20" sind die gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gleichbleibenden und
gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. So ist in der
unteren Gehäusehälfte 72 eine Führungsmembran 74" gehäusefest eingespannt, die mit
einem zylinderförmigen Anker 106" in ihrem mittleren Bereich verbunden ist, der mit
einem Rand 120 die Führungsmembran 74" teilweise übergreift. Der Rand 120 weist eine
erste Stirnfläche 107" auf, zwischen der und einer Stirnfläche 108" des Kerns 109"
ein erster Luftspalt 110" ausgebildet ist. Der ersten Stirnfläche 107" abgewandt ist
am Rand 120 eine zweite Stirnfläche 111" ausgebildet, zwischen der und einem Leitstück
112" ein zweiter Luftspalt 113" ausgebildet ist, über das sich der magnetische Fluß
zum unteren Gehäuse 72 hin schließen kann. Dem Permanentmagneten 101 abgewandt ist
am Anker 106" eine Prallplatte 105" ausgebildet, die mit der Düse 76 zusammenwirkt.
Der Polschuh 114" des Permanentmagneten 101 ragt in den Anker 106" und ist zum Anker
106" hin sich verjüngend ausgebildet und weitgehend magnetisch gesättigt.. Dadurch
werden bei toleranzbedingten Exzentrizitäten die Radialkräfte reduziert und läßt sich
die Ankermasse minimieren.
[0016] Entsprechend den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen verläuft beispielsweise
der magnetische Fluß des Permanentmagneten 101 in dem ersten Luftspalt 110" in entgegengesetzter
Richtung zum magnetischen Fluß des durch die Elektromagnetspule 99 erzeugten magnetischen
Flusses, während im zweiten Luftspalt 113" beide magnetische Flüsse in gleicher Richtung
verlaufen.
[0017] Das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 weist die Vorteile auf, wie sie bereits zu den
beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen geschildert wurden.
[0018] Die Kräfte der Rückstellfeder auf den Anker einerseits und des Permanentmagneten
andererseits können so aufeinander abgestimmtsein, daß die durch die Steuerdruckventile
20, 20', 20" geregelte Druckdifferenz theoretisch vom hydraulischen Durchfluß unabhängig
ist.
1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen
mit in einer Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Zumeßventilen zur Zumessung
einer zur von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge in einem bestimmten Verhältnis
stehhenden Kraftstoffmenge, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit
von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine änderbarer Druckdifferenz erfolgt, indem
das bewegliche Ventilteil eines stromabwärts jedes Zumeßventiles angeordneten und
die Druckdifferenz am Zumeßventil jeweils regelnden Regelventiles einerseits vom Kraftstoffdruck
stromabwärts des jeweiligen Zumeßventiles und andererseits vom Druck in einer Steuerdruckleitung
beaufschlagbar ist, die einerseits durch ein in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen
der Brennkraftmaschine ansteuerbares Steuerdruckventil und andererseits durch eine
Steuerdrossel begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerdruckventil (20,
20', 20") eine mit einem entgegen einer Rückstellfeder (74, 74', 74") gelagerten Anker
(85, 106, 106") gekop-. pelte Prallplatte (80, 105, 105") hat, die mit einem Steuerventilsitz
(76) zusammenarbeitet, der mit der Kraftstoffversorgungsleitung (3) in Verbindung
steht und über den in geöffnetem Zustand Kraftstoff gedrosselt in die Steuerdruckleitung
(21) gelangt und der Anker (85, 106, 106") in einem Elektromagnetfeld (99) und einem
Permanentmagnetfeld (101) liegt, wobei Elektromagnetfeld (99) und Permanentmagnetfeld
(101) am Anker (85, 106, 106") teilweise in gleicher und teilweise in entgegengesetzter
Richtung verlaufen.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmig
ausgebildete Anker (85) mit einer gehäusefest angeordneten Führungsmembran (74) verbunden
und um einen Torsionsbereich (81) der Führungsmembran (74) zwischen je zwei beiderseits
des Ankers (85) mit Luftspalt (92, 93, 97, 98) vorgesehenen Polschuhen (90, 91, 94,
95) drehbar gelagert ist, so daß bei einer Verdrehung des Ankers (85) jeweils auf
jeder Seite des Ankers (85) ein Luftspalt vergrößert und der andere verkleinert wird.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den
Anker (85) ein als Prallplatte dienender, aus der Führungsmembran (74) ausgesparter
Steuerbereich (80) mehr oder weniger gegenüber dem Steuerventilsitz (76) verdrehbar
ist.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerbereich
(80) abgewandt aus der Führungsmembran (74) ein mit dem Torsionsbereich (81) verbundener
Federbereich (82) ausgespart ist, an dem ein Stellglied (84) angreift.
5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß an je zwei auf der gleichen Seite des Ankers (85) angeordneten Polschuhen (90,
91, 94, 95) ein die Elektromagnetspule (99) gabelförmig umgreifender Leitkörper (100,
102) anliegt, der, durch einen Permanentmagneten (101) magnetisch polarisiert wird.
6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische
Fluß von Elektromagnet (99) und Permanentmagnet (101) auf je einer Seite des Ankers
(85) so gerichtet ist, daß in dem einen Luftspalt (92, 98) zwischen Anker (85) und
dem einen Polschuh (90, 95) der magnetische Fluß von Elektromagnet (99) und Permanentmagnet
(101) in gleicher Richtung verläuft, während in dem anderen Luftspalt (93, 97) zwischen
dem Anker (85) und dem anderen Polschuh (91, 94) der magnetische Fluß von Elektromagnet
(99) und Permanentmagnet (101) entgegengerichtet ist.
7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker
(106, 106") zylinderförmig ausgestaltet ist und in axialer Richtung zwischen einer
ersten Stirnfläche (107, 107") des Ankers (106, 106") und einem Kern (109, 109") einer
Elektromagnetspule (99) -ein erster Luftspalt (110) und zwischen einer zweiten Stirnfläche
(111, 111") und einem Leitstück (112, 112") ein zweiter Luftspalt (113, 113") gebildet
wird und in den Anker (106, 106") ein Polschuh (114, 114") des Permanentmagneten (101)
derart ragt, daß die magnetischen Flüsse von Elektromagnet (99) und Permanentmagnet
(101) in einem der Luftspalte in gleicher Richtung und im anderen der Luftspalte in
entgegengesetzter Richtung verlaufen.
8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte
(105) an einem topfförmig gestalteten und mit dem Anker (106) verbundenen Führungskörper
(104) ausgebildet ist und der Führungskörper (104) an einer Führungsmembran (74')
axial verschiebbar gelagert ist, deren gehäusefeste Einspannung in einer Ebene erfolgt,
in der etwa eine auf den Anker (106) wirkende resultierende Radialkraft verläuft.
9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker
(106") durch eine gehäusefest eingespannte Führungsmembran (74") axial verschiebbar
gelagert ist.
10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh
(114") des Permanentmagneten (101) zum Anker (106") hin sich verjüngend ausgebildet
und weitgehend magnetisch gesättigt ist.
11. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umkehr
des am Elektromagneten (99) anliegenden Erregerstromes das Steuerdruckventil (20,
20', 20") so weit geöffnet wird, daß infolge der geringen Druckdifferenz die Regelventile
(13) schließen.
12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Anker (85, 106") und Prallplatte (80, 105") ein Randbereich (103) geringerer
Federsteifigkeit vorgesehen ist.