Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil

Abstract

 Es wird ein Magneteinspritzventil, insbesondere zur Ein­spritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt von Brenn­kraftmaschinen, vorgeschlagen, welches eine besonders gute innere Kühlung aufweist. Im Ventil befindet sich eine auf einem Spulenträger (2) gewickelte Magnetspule (3), welche, in einem Ventilgehäuse (1) eingelassen, einen ferromagnetischen Kern (7) umgreift. Der Kern (7) wirkt auf einen Anker (27), welcher mit einer beweglichen Ventilnadel (31) verbunden ist. Eine Buchse (60) im Kern (7) sowie eine außerhalb des Kerns (7) befindliche Hülse (74) sind in der Weise angebracht, daß der Kraftstoff, aus einem Zulauftrakt (91) eines Versorgungsorgans (90) austretend, über die als Kraftstoffleitung dienende Hülse (74) in den die Magnetspule (3) aufnehmenden Innenraum (6) des Ventilgehäuses (1) gelangt, nach fast vollständiger Umströmung der Magnetspule (3) diesen Innenraum (6) über eine Bohrung (100) verläßt und zwischen Buchse (60) und Kern (7) bis zum Ende der Buchse (60) zurückströmt, um dann durch die Buchse (60) hindurch zum Anker (27) bzw. weiter zum Ventilsitz (44) zu gelangen. Zur besseren Küh­lung der Magnetspule (3) sind im Spulenträger (2) Strö­mungskanäle (96, 97) eingearbeitet.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch be­tätigbaren Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptabspruchs. Es ist bereits ein Kraftstoffein­spritzventil bekannt, bei welchem der zum Ventilsitz strömende Kraftstoff zunächst die Magnetspule umströmt, einerseits um diese zu kühlen und andererseits um bei einer solchen Durchströmung des Kraftstoffeinspritzven­tils eventuell auftretende Dampfblasen in eine Rück­strömleitung mitzuführen.

[0002] Beim Heißstart der Verbrennungskraftmaschine kann es jedoch zu Schwierigkeiten in der Gemischanpassung kommen, da in den ersten Sekunden nach dem Start auch mit Kraft­stoffdampfblasen durchsetzter Kraftstoff zum Ventil­sitz gelangt. Dieser Kraftstoff kann durch seine aus­geprägte Zündunwilligkeit die Betriebsbereitschaft einer Brennkraftmaschine stark beeinträchtigen.

Vorteile der Erfindung

[0003] Das erfindungsgemäße Magneteinspritzventil mit den kenn­zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, auch in den ersten, entscheidenden Sekunden nach dem Heißstart einen weitgehend dampfblasenfreien, zündfähigen Kraftstoff in den Ansaugtrackt einer Brenn­kraftmaschine einzuspritzen. Erreicht wird dies durch eine große, wärmeaufnehmende Oberfläche des vom Kraft­stoff durchspülten Innenraums des Magneteinspritzven­tiles. Durch zweimalige Umlenkung des Kraftstofflusses zwischen Anschlußstutzen und Ventilsitz wird außerdem die Menge des jederzeit im Ventil gespeicherten Dick­saftes (gemeint ist damit das Benzin ohne die leicht­flüchtigen Bestandteile) erhöht und auf diese Weise die Verfügbarkeit diese wichtigen Treibstoffes für die ersten Sekunden nach dem Heißstart sichergestellt.

Zeichnung

[0004] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­nung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

[0005] Bei dem in der Zeichnung dargestellten Magneteinspritz­ventil zur Einspritzung von Kraftstoff, vorzugsweise in den Ansaugtrakt einer gemischverdichtenden Brennkraft­maschine, is mit 1 ein in erster Näherung topfförmiges Ventilgehäuse bezeichnet, in dem auf einem Spulenträger 2 eine Magnetspule 3 angeordnet ist. Zur Stromzuführung besitzt die Magnetspule 3 eine Kontaktfahne 4, wel­che aus Magnetspule 3 und Spulenträger 2 herausführt.

[0006] Der Spulenträger 2 der Magnetspule 3 sitzt in einem Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1 auf einem Kern 7, der teilweise in den Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1 ragt und mit einem Flansch 8 den Innenraum 6 abschließt. Der Flansch 8 sitzt einerseits auf einem Absatz 9 des Ventilgehäuses 1 auf und wird andererseits durch eine Bördelung 10 des Ventilgehäuses 1 teilweise umfaßt und durch diese Bördelung 10 gegen den Absatz 9 gepreßt. Der Kern 7 setzt sich auf der der Magnetspule 3 abge­wandten Seite des Flansches 8 in einem Anschlußstutzen 11 fort. Dem Flansch 8 des Kerns 7 abgewandt wird der Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1 durch einen Magnetfluß­leitabsatz 25 des Ventilgehäuses 1 begrenzt, der sich radial nach innen erstreckt und fluchtend zum Kern 7 eine Durchgangsbohrung 26 aufweist. Der Spulenträger 2 sitzt auf dem Magnetflußleitabsatz 25 auf. Auf den Kern 7 ausgerichtet ragt mit geringem Spiel ein ringförmig ausgebildeter Anker 27 in die Durchgangsbohrung 26 des Magnetflußleitabsatzes. Der Anker 27 weist eine auf den Kern 7 ausgerichtete erste Sackbohrung 23 sowie eine koaxial zur ersten Sackbohrung 23 und zur Ventil­achse ausgerichtete, dem Kern 7 abgewandte zweite Sack­bohrung 24 auf. Die erste und zweite Sackbohrung 23, 24 werden durch eine koaxiale Verbindungsbohrung 29 klei­neren Durchmessers als der Durchmesser von erster und zweiten Sackbohrung 23, 24 miteinander verbunden. Die zweite Sackbohrung 24 des Ankers 27 nimmt den Kopf 30 einer Düsennadel 31 kraft- oder formschlüssig auf. Die Düsennadel 31 erstreckt sich dem Anker 27 abgewandt in eine Führungsbohrung 33 eines Düsenkörpers 34, der teil­weise in eine Haltebohrung 35 des Ventilgehäuses 1 ein­gesetzt ist und durch eine am Ventilgehäuse 1 ausgebildete Bördelung 36 gegen eine Anschlagplatte 37 gepreßt wird, die an einer durch den Magnetflußleitabsatz 25 gebildeten Innenschulter 38 des Ventilgehäuses 1 anliegt. Die Düsen­nadel 31 durchdringt mit einem Einschnürungsabschnitt 40 eine Durchgangsöffnung 41 in der Anschlagplatte 37 und ragt mit einem Nadelzapfen 42 aus einer Einspritzöffnung 43 des Düsenkörpers 34 heraus. Zwischen der Führungs­bohrung 33 des Düsenkörpers 34 und der Einspritzöffnung 43 ist eine kegelige Ventilsitzfläche 44 ausgebildet, die mit einem kegeligen Dichtabschnitt 45 an der Düsen­nadel 31 zusammenwirkt. Zwischen der Durchgangsöffnung 41 und dem Umfang der Anschlagplatte ist eine Aus­sparung 46 vorgesehen, deren lichte Weite größer als der Durchmesser des Einschnürungsabschnittes 40 der Düsen­nadel 31 ist. An den Einschnürungsabschnitt 40 schließt sich eine Anschlagschulter 48 der Düsennadel 31 an, mit der die Düsennadel bei im erregten Zustand der Magnet­spule angezogenem Anker 27 an der Anschlagplatte 37 an­liegt, wobei der Dichtabschnitt 45 vom Ventilsitz 44 ab­gehoben hat und Kraftstoff über die Einspritzöffnung 43 abgespritzt werden kann. An die Anschlagschulter 48 schließt sich ein erster Führungsabschnitt 49 der Düsen­nadel 31 an, an den sich ein Zylinderabschnitt 50 und ein zweiter Führungsabschnitt 51 anschließen. Die Führungs­abschnitte 49 und 51 geben der Düsennadel 31 in der Füh­rungsbohrung 33 Führung und sind beispielsweise als Vier­kante ausgebildet, um eine Umströmung der Düsennadel 31 bis zum Dichtabschnitt 45 zu gewährleisten.

[0007] Im Kopf 30 der Düsennadel 31 ist ein Sackloch 55 vorge­sehen, welches sich, koaxial zum Kern 7 ausgerichtet, zu diesem hin öffnet. Am Boden des Sackloches 55 mün­det eine schräg angebrachte Bypassbohrung 56, welche sich andererseits zum Kraftstoffraum zwischen dem Kopf 30 und der Anschlagschulter 48 der Düsennadel 31 hin öffnet und welche eine Rückströmung von Kraftstoff zur Kraftstoffrückströmleitung und eine Ausspülung unerwünschter Dampfblasen erlaubt. Der Durchmesser des Sackloches 55 ist so bemessen, daß sich auf der zwischen Sackloch 55 und Verbindungsbohrung 29 des Ankers 27 gebildeten Stirnfläche des Kopfes 30 der Ventilnadel 31 eine Druckfeder 57 abstützen kann, wel­che sich andererseits an einer Stirnfläche einer im An­schlußstutzen befestigten Buchse 60 abstützt und wel­che bestrebt ist, die Ventilnadel 31 in Richtung auf die Ventilsitzfläche 44 zu beaufschlagen und damit das Ventil zu schließen. Die Befestigung der Buchse 60 im Anschlußstutzen 11 wird z. B. durch ein am Außenrand der Buchse 60 ausgeprägtes Zahnprofil mit längs verlaufen­den Zähnen bewerkstelligt. Eine Abdichtung zwischen Buchse 60 und Anschlußstutzen 11 bzw. Kern 7 findet sich nur an dem dem Anker 27 zugewandten Ende der Buchse 60, ansonsten ist auf der gesamten Länge der Buchse 60 zwischen dieser und dem Anschlußstutzen 11 eine Durch­strömung in einem Ringspalt 62 möglich. In dem Anker 27 abgewandter Richtung endet die Buchse 60 noch innerhalb des Anschlußstutzens 11, welcher seinerseits durch ein als Kappe ausgebildetes Sieb 61 an seiner Stirnseite abgeschlossen wird.

[0008] Das Ventilgehäuse 1 im Bereich der Bördelung 10 und der Anschlußstutzen 11 auf einem Teil seiner Länge sind durch einen Kunststoffring 65 umgeben. Dieser weist unter anderem einen Stecker 66 auf, welcher einen mit der Kontaktfahne 4 verbundenen Steckan­schluß 67 aufnimmt. In dem Anker 27 abgewandter Rich­tung schließt sich an den Kunststoffring 65, eben­falls den Anschlußstutzen 11 umschließend, ein ring­förmiger Kraftstoffleitkörper 70 an. In seinem dem Kunststoffring 65 zugewandten Bereich dichtet der Kraftstoffleitkörper 70 gegen den Außenmantel des An­schlußstutzens 11 ab, während in entgegengesetzter Richtung, von einem im Kraftstoffleitkörper 70 einge­arbeiteten ringförmigen Sammelkanal 71 ausgehend, zwi­schen Kraftstoffleitkörper 70 und Anschlußstutzen 11 ein zylindrischer Spalt 72 verbleibt. Von dem Sammel­kanal 71 führt in dem Anker 27 zugewandter Richtung mindestens ein erster Verbindungskanal 73 zu eben­falls mindestens einer, achsparallel zum Anschluß­stutzen verlaufenden, der Kraftstoffzufuhr dienenden Hülse 74. Diese Hülse 74 sitzt einerseits in einer ersten Aufnahmebohrung 75 des Kraftstoffleitkörpers 70, welche mit dem ersten Verbindungskanal 73 in Verbindung steht oder mit diesem identisch ist, und andererseits in einer ähnlichen, zweiten Aufnahmeboh­rung 76 in dem Flansch 8 des Kerns 7. Die zweite Auf­nahmebohrung 76 setzt sich in einem vorzugsweise ko­axial hierzu verlaufenden zweiten Verbindungskanal 77, auf diese Weise eine Verbindung zum die Magnetspule 3 aufnehmenden Innenraum 6 herstellend, fort. Vorteil­hafterweise ist die Hülse 74 ebenfalls durch den Kunst­stoffring 65 umschlossen. In dem Anker 27 abgewandter Richtung wird der Ringspalt 72 des Kraftstoffleit­körpers 70 durch einen Kraftstoffilter 80 abgeschlossen. Dieser Kraftstoffilter 80 sitzt, mit einem Filterhalter 81 einen Bord 82 des Kraftstoffleitkörpers 70 teilweise umgreifend, mit diesem Filterhalter 81 auf dem Außen­mantel des Anschlußstutzens 11 auf. Die Durchströmung des Kraftstoffilters 80 erfolgt dabei radial. Im Außen­mantel des Kraftstoffleitkörpers 70 ist eine ringförmige Nut 83 eingearbeitet, in welche ein erster Dichtring 84 eingelegt ist, welcher dazu dient, den Kraftstoffleit­körper 70 gegen einen diesen teilweise umfassenden An­schlußflansch 85 abzudichten.

[0009] Die Versorgung des Magneteinspritzventiles mit Kraft­stoff sowie die Rückführung überschüssigen Kraftstoffes wird durch ein Versorgungsorgan 90 sichergestellt. Dieses Versorgungsorgan 90 kann beispielsweise als Me­tallprofil mit einem Zulauftrakt 91 und einem Rück­lauftrakt 92 ausgeführt sein, wobei der Zulauftrakt 91 eine Zulauföffnung 93 und der Rücklauftrakt eine Rücklauföffnung 94 aufweist. Die Zulauföffnung 93 um­schließt koaxial die Rücklauföffnung 94 in der Weise, daß die Zulauföffnung 93 dichtend mit dem Anschluß­flansch 85 verbunden ist, während die Rücklauföff­nung 94 den Anschlußstutzen 11 an seinem dem Anker 27 abgewandten Ende radial umfaßt. Zur Abdichtung kann sich zwischen Rücklauföffnung 94 und Anschlußstutzen 11 ein zweiter Dichtring 95 befinden.

[0010] Der in dem Innenraum 6 des Ventilgehäuses 1 unterge­brachte, die Magnetspule 3 aufnehmende Spulenträger 2 weist einen geringeren Außendurchmesser auf, als der Durchmesser des Innenraums 6, so daß Magnetspule 3 bzw. Spulenträger 2 an ihrem Außenmantel von Kraftstoff um­spült werden. Die Zufuhr von Kraftstoff in den Innen­raum 6 des Ventilgehäuses 1 erfolgt dabei in oben be­reits beschriebener Weise über den zweiten Verbin­dungskanal 77 im Flansch 8. In jener Flachseite des Spulenträgers 2, welche, am Magnetflußleitabsatz 25 anliegend, dem Düsenkörper 34 zugewandt ist, befinden sich radial verlaufende Kanäle 96, welche sich im Be­reich der Innenbohrung des Spulenträgers 2 als Axial­kanäle 97 auf bestimmter Länge des Spulenträgers 2 fortsetzen. Radial im Spulenträger 2 angebrachte Öff­nungen 98 verbinden diese Axialkanäle 97 mit einem zwischen Spulenträger 2 und Außenmantel des Kerns 7 ge­bildeten Ringraum 99. Die einzelnen radial verlaufenden Kanäle 96 sowie die Axialkanäle 97 können untereinander jeweils über Querkanäle verbunden sein. Der Ringraum 99 wiederum ist mit dem zwischen Anschlußstutzen 11 und Buchse 60 liegenden Ringspalt 62 durch mindestens eine Austrittsöffnung 100 verbunden.

[0011] Die Durchströmung des Einspritzventils erfolgt nach Durch­fließen des Kraftstoffilters 80 über Ringspalt 72 und durch die Hülse 74 in den Innenraum 6 und weiter über die radialen Kanäle 96 sowie die Axialkanäle 97 über die Öffnungen 98 in den Ringraum 99 und über die Aus­trittsöffnungen 100 in den zwischen Anschlußstutzen 11 und Buchse 60 liegenden Ringspalt 62. Hier fließt der Kraftstoff in ventilabgewandter Richtung weiter, wird am Ende der Buchse 60 um deren Stirnfläche herum­geführt und fließt dann durch die Buchse 60 hindurch zum Anker 27.

[0012] Eventuell im Kraftstoff gelöste Dampfblasen und leichter­flüchtige Anteile werden durch die zentrale Bohrung der Buchse 60 hindurch zum Rücklauftrakt 92 des Versorgungs­organs 90 transportiert.

[0013] Durch die zweimalige Umlenkung des Kraftstoffes auf dem Weg von Versorgungsorgan 90 zum Düsenkörper 34 unter gezielter Umströmung der Magnetspule 3 wird eine sehr gute Kühlung des Ventils bei einer großen wärmeübertra­genden Oberfläche erreicht. Durch das große Volumen des innerhalb des Ventiles gebundenen, überwiegend dickflüs­sigen Kraftstoffes ist beim Heißstart der Brennkraft­maschine ein großer Vorrat an gut zerstäubbarem Dick­saft vorhanden. Dieser Vorrat bietet eine ausreichende Reserve für die ersten kritischen Sekunden während der Heißstartphase.

Ansprüche

1. Magneteinspritzventil, insbesondere zur Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt einer gemischverdich­tenden Brennkraftmaschine mit einem Ventilgehäuse, einem mit einem Anker zusammenwirkenden, aus ferromagnetischem Material gefertigten, hohlen, kraftstofführenden Kern, einer auf einem Spulenträger befestigen, wenigstens von einem Teil des Kerns axial durchdrungenen, in einem kraft­stoffdurchflossenen Innenraum des Ventilgehäuses befindli­chen Magnetspule, einer innerhalb des Kerns gelegenen, zwischen sich und dem Kern einen Ringspalt bildenden Buchse, welche an ihrem dem Anker zugewandten Ende dich­tend im Kern sitzt sowie mindestens einer, den Ringspalt mit dem Innenraum verbindenden Öffnung am ankerseitigen Ende des Ringspalts, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (6) über mindestens einen, vorzugsweise durch eine Hülse (74) gebildeten Kanal mit einem Zulauftrakt (91) eines der Kraftstoffversorgung des Magneteinspritz­ventils dienenden Versorgungsorgans (90) in Verbindung steht, und daß der Ringspalt (62) und das Innere der Buchse (60) am anderen, dem Anker (27) abgewandten gemein­samen Ende in einen vom Magneteinspritzventil abführenden Kraftstoffrücklauf (92) münden, wobei das Innere der Buchse (60) als Kraftstoffzufluß zum Anker (27) dient.

2. Magneteinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Verbindung zwischen Öffnung (100) und Innenraum (6) nur unter fast vollständiger Umströmung der Magnetspule (3) erfolgt.

3. Magneteinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß zwecks Umströmung der Magnetspule (3) im Spulenträger (2) Kanäle eingearbeitet sind.

4. Magneteinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß in jener Flachseite des Spulenträgers (2), welche dem Versorgungsorgan (90) abgewandt ist, radial verlaufende Kanäle (96) eingearbeitet sind.

5. Magneteinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die radial verlaufenden Kanäle (96) untereinander durch Querkanäle verbunden sind.

6. Magneteinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der am Kern (60) an­liegenden Innenseite des Spulenträgers (2) axial ver­laufende Kanäle (97) eingearbeitet sind.

7. Magneteinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß die axial verlaufenden Kanäle (97) unter­einander durch Querkanäle verbunden sind.

8. Magneteinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, in Richtung auf das Versorgungsorgan (90) gesehen, die Buchse (60) unter­halb des Kernes (7) endet.

9. Magneteinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch ge­kennzeichnet, daß an dem der Magnetspule (3) abgewand­ten Ende des Kerns (7) ein Sieb (61) befestigt ist.

10. Magneteinspritzventil nach einem der vorhergehenden An­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kern (7) ein als zylindrischer Körper ausgebildeter Kraftstoffleitkör­per (70) aufsitzt, welcher in seiner der Magnetspule (3) zugewandten Stirnseite außermittig eine einen Teil der Hülse (74) aufnehmende Aufnahmebohrung (75) aufweist sowie einen mit der Aufnahmebohrung (75) verbundenen, in Form eines Ringes den Kern (7) umgebenden Sammelkanal (71), von dem aus sich ein zwischen Kraftstoffleitkörper (70) und Kern (7) gebildeter zylindrischer Spalt (72) in ventilab­gewandter Richtung öffnet.

11. Magneteinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch ge­kennzeichnet, daß sich, an der dem Versorgungsorgan (90) zugewandten Stirnseite des Kraftstoffleitkörpers (70) anliegend, ein gleichzeitig den Kern (7) teilweise um­schließender, radial vom Kraftstoff durchströmter Kraft­stoffilter (80) befindet.

Zeichnung