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Patent Searching and Data


Title:
ELECTROMAGNETIC HIGH-PRESSURE INJECTION VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1990/010151
Kind Code:
A1
Abstract:
An electromagnetic high-pressure injection valve is proposed for use in the direct injection of fuel into the combustion chamber of internal combustion engines. The magnetic valve has a miniaturised magnetic circuit in which the necessary actuating forces are reduced by means of a particularly small seat diameter and a small stop face for the valve needle by comparison with prior art designs. Fuel under high pressure streams completely around the moving parts of the valve. The description also concerns an adjustable seat base which, despite its small size, provides high long-term calibration stability. To reduce closing rebound, a vibration damping system is proposed which may also be used in mechanical injection systems. To attain the fastest adjustments the valve may be fitted with a polarised magnetic circuit, the special feature of which is its suspension inside two diaphragm springs with a very steep elasticity characteristic.

Inventors:
MESENICH GERHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE1990/000092
Publication Date:
September 07, 1990
Filing Date:
February 12, 1990
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F02M45/08; F02M51/06; F02M61/16; F02M61/18; F02M61/20; H01F7/16; F02M63/00; H01F7/122; (IPC1-7): F02M51/06; F02M61/18; F02M61/20
Domestic Patent References:
WO1988008199A11988-10-20
Foreign References:
US4310123A1982-01-12
DE2343243A11974-05-30
EP0177719A11986-04-16
US4606502A1986-08-19
US4552312A1985-11-12
Other References:
See also references of EP 0459999A1
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München 22, DE)
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Claims:
Ansprüche:
1. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil, das zur Einspritzung von Kraftstoff unmittelbar in den Brennraum von Verbrennungsmotoren dient das einen nadei¬ förmigen Ventilschließkörper besitzt der mit dem Anker eines Elektromagneten fest verbunden ist dessen Anker vollständig von unter Hochdruck stehendem Kraft¬ stoff umgeben ist, wobei die Kraftstoffversorgung durch eine vom Verbrennungs¬ motor mechanisch angetriebene Pumpe erfolgt, gekennzeichnet durch die Kombi¬ nation sämtlicher folgenden Merkmale: Die gesamte Masse der bewegten Teile des Ventils beträgt erheblich weniger als 5 g und vorzugsweise 1 2^ g, Der Hub des Ankers ist durch ein zentrales Anschlagelement ( 126, 312, 411 ) begrenzt dessen Anschlagfläche sich in der Zentralachse des Ventils befindet Sowohl die Berührungsfläche im Bereich des Anschlags als auch der nicht druckausgeglichene Querschnitt im Bereich des Ventilsitzes ( 120, 219, 318, 425 ) betragen jeweils weniger als 1 mm ( ein Quadratmillimeter ) und vorzugsweise 02 0.5 mm2.
2. Ventilsitzträger eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils, der mit dem Einspritzventil durch eine Verschraubung verbunden ist und gegenüber dem Ein¬ spritzventil verspannt ist, wobei die Justierung des Ankerhubes durch entsprechend tiefes Einschrauben des Ventilsitzträgers erfolgt, gekennzeichnet durch sämtliche folgenden Merkmale: Der Ventilsitzträger ( 209, 309 ) ist mit einer umlaufenden Nut ( 220 ) versehen, deren Innendurchmesser geringer als derjenige des Gewindes ist, Die umlaufende Nut ( 220 ) begrenzt einen kragenföπnigen verformbaren Bereich ( 213, 323 ) des Sitzträgers, Der kragenförmige verformbare Bereich ( 213, 323 ) ist gegenüber dem Einspritz¬ ventil mechanisch verspannt. Schwingungstilger zur Dämpfung des Schließprellens bei Hochdruckeinspritzventi¬ len, die eben nadeiförmigen Ventilschließkörper besitzen, der durch die Kraft einer Rückstellfeder auf einen Ventilsitz gepreßt wird, wobei der Schwingungstilger dem vollen Kraftstoffdruck ausgesetzt ist gekennzeichnet durch sämtliche folgenden Merkmale: Der Schwingungstilger (114) umfaßt die Ventilnadel (113) und wird durch eine zu¬ sätzliche Feder (115), deren Kraft derjenigen der Rückstellfeder (110) entgegenge¬ richtet ist, gegen die Ventilnadel gepreßt Die Federkraft der zusätzliche Feder (115) beträgt nur einen Bruchteil ( vorzugs¬ weise ca. 10% ) der Kraft der Rückstellfeder ( 217 ), Die Masse des Schwingungstilgers (114) beträgt nur einen Bruchteil ( vorzugsweise ca. 1020% ) der Masse der übrigen bewegten Teile des Ventils.
3. Polarisierter Magnetkreis zur raschen Betätigung von elektromagnetischen Ventilen, die vorzugsweise zur Einspritzung von Kraftstoff unmittelbar in den Brennraum von Verbrennungsmotoren dienen, deren Ankerhub weniger als Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Magnetpol ( 108, 205 ) des Ventils von einer nichtmagnetisierba¬ ren Hülse ( 107, 208 ) getragen ist, die zur radialen Führung des Ankers ( 112, 215 ) dient.
4. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Anker ( 112 ) des Ventils rohrförmig ist, wobei der Arbeitsluft¬ spalt ( 127 ) des Magnetkreises innerhalb der Magnetspule ( 105 ) angeordnet ist.
5. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet daß der Anker ( 307 ) des Ventils hutföπnig ist wobei ein Arbeitsluftspalt ( 315 ) des Magnetkreises innerhalb der Magnetspule ( 303 ) angeordnet ist.
6. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnetdaß der Anker von mindestens einer Membranfeder ( 305 ) radial geführt ist.
7. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehöri¬ gen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet,daß die Magnetspule ( 105, 202, 303, 406, 407 ) aus einer dünnen Folie gefertigt ist.
8. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehöri¬ gen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet,daß der Einbauraum der Magnet¬ spule ( 105, 202, 303, 406, 407 ) mit Vergußmasse ausgefüllt ist.
9. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehö¬ rigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnetdaß die Ventilnadel ( 113, 210, 308 ) einen stiftförmigen Anschlag ( 25, 319 ) trägt, der die Polfläche des Ankers ( 112, 215, 307 ) um ca.30100 Mikrometer überragt.
10. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehö¬ rigen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet,daß die Ventilnadel ( 113, 210, 308 ) einen ballischen Anschlag trägt der die Polfläche des Ankers ( 112, 215, 307 ) um ca30100 Mikrometer überragt.
11. Elektromagnetüches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehöri¬ gen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnetdaß zwischen der Rückstellfeder ( 110 ) und der Ventilnadel ein Schwingungstilger angeordnet ist der von der Ventilnadel ( 113 ) getragen ist.
12. Elektromagnetisches Hochclruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehöri¬ gen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel ( 113 ) einen Zapfen trägt der die Einspritzdüse ( 118 ) durchragt und dessen Durchmesser ca. 0.40.7 mm beträgt.
13. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehöri¬ gen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet daß das Ventil mit einer kurzen Einspritzdüse ( 118 ) ausgestattet ist, deren Auslauf brennraumseitig eine Abrun dung oder eine konischen Erweiterung besitzt.
14. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehöri¬ gen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet daß der Auslauf der Einspritzdüse ( 118 ) brennraumseitig innerhalb des die Einspritzdüse tragenden Teils (117 ) ver¬ senkt angeordnet ist.
15. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 1 und den zugehöri¬ gen Nebenansprüchen, dadurch gekennzeichnet daß innerhalb des Einspritzventils oder an der Venϋlnadel Wirbelkörper, Nuten oder Bohrungen zur Erzeugung eines Kraftstoffdralls angeordnet sind.
16. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 2 , dadurch gekenn¬ zeichnet daß kragenförmige Bereich ( 213, 323 ) des Sitzträgers einen geringeren Durchmesser als derjenige des Gewindes besitzt und auf einer Schulter innerhalb des Einspritzventils aufliegt.
17. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 2 , dadurch gekenn¬ zeichnet daß kragenförmige Bereich des Sitzträgers einen größeren Durchmesser als derjenige des Gewindes besitzt und auf einer Schulter auf dem Ende des Halses ( 208 ) des Einspritzventils aufliegt.
18. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der umlaufenden Nut ( 220 ) des Sitzträgers ein Dichtring ( 212, 311 ) angeordnet ist.
19. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kragen und der Auflageschulter ein Paßring ( 211 ) zur Grobeinstellung des Ventilhubes angeordnet ist.
20. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzträger ( 209 ) von einer nichtmagnetisierbareren Hülse ( 208 ) getragen ist, die an ihrem anderen Ende den Magnetpol ( 204 ) des Magnetkreises trägt.
21. Ele tromagne sc es oc ruc e nsp tzven nac Anspruch 18 bis 22, dadurch gekennzeichnetdaß innerhalb des Sitzträgers eine Ventilnadel ( 113 ) mit geringem Radialspiel geführt ist so daß sich eine hydraulische Kennlinienanpassung ergibt, bei der innerhalb der Führung ( 112 ) ein Druckabfall von vorzugsweise ca. 1020% des statischen Kraftstoffdruckes entsteht.
22. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 23, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Durchmesser der Führungsbohrung ( 112 ) ca.225 mm beträgt.
23. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnetdaß die dynamische Kalibrierung des polarisierten Magnetkreises durch ein elektrisches Wechselfeld erfolgt das an die Erregerspulen ( 406, 407 ) angelegt wird.
24. Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil nach Anspruch 125, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Ventil mehrere kombinierte Merkmale der einzelnen Haupt¬ ansprüche besitzt.
Description:
Elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Hoώdruckeinsprirzventil zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum von Verbrennungsmotoren. Das Einspritzventil soll hauptsächlich bei kleinen und mittleren Dieselmotoren mit einem Hubraum von 300 cm 3 bis 700 cm pro Zylinder zur Anwendung kommen. Die typische Durchflußrate des Ventils beträgt 10-25 mm /ms. Das Einspritzventil ist bis zu einem Kraftstoffdruck von ca. 1000 bar einsetzbar. Das Ventil besitzt einen nadeiförmigen VentSschlieBkδrper, der mit dem Anker eines Elektromagneten verbunden ist Ähnlich wie bei den bekannten Niederdruck¬ einspritzventilen wird der Kraftstoffzulauf zur Einspritzdüse beim Anzug des Ankers frei- gegeben. Das Einspritzventil wird durch eine vom Motor mechanisch angetriebene Hoch¬ druckkolbenpumpe mit Kraftstoff versorgt

Aufgabenstellung und Stand der Technik

Bei Dieselmotoren werden sehr hohe Einspritzdrücke von bis zu über 1000 bar angestrebt um die Kraftstoffaufbereitung zu verbessern und die Schadstoffbildung zu veringern. Im allgemeinen wird ein steiler Einspritzverlauf zu Beginn der Einspritzung und ein scharf begrenztes Einspritzende gefordert. Beginn und Zeitdauer der Einspritzung müssen an die Bedingungen des Motorkennfeldes angepaßt werden.

Zur Hochdruckeinspritzung werden üblicherweise rein mechanisch arbeitende Einspritz¬ systeme eingesetzt. Hierbei wird der Kraftstoff zu Beginn des Einspritzvorganges in einem Pumpenelement verdichtet und die Pumpenenergie als Druckwelle zur Einspritzdüse übertragen. Die Einspritzdüse ist mit einer Düsennadel -versehen, die durch den Kraft¬ stoffdruck gegen die Kraft einer Feder vom Ventilsitz abgehoben wird. Bei kleinen Ein¬ spritzdüsen für Fahrzeugmotoren beträgt die Masse der Düsennadel ca. 5-10 g. Die Rück¬ stellkraft der Feder beträgt je nach Öffnungsdruck der Düse zwischen 400 und 2000 N. Der Sitzdurchmesser der Einspritzventile beträgt in der Regel ca. 2 mm. Durch die hohe Rück¬ stellkraft und die relativ große Masse der Düsennadel ist der Ventilsitz beim Schließen des Ventils einer starken Schlagbelastung ausgesetzt.

Während und nach dem Einspritzvorgang werden zwischen Pumpe und Düse starke Druckwellen reflektiert. Die Amplitude dieser Wellen kann bis zu mehreren 100 bar betra- gen. Bei den Druckwellen können nach Schließen der Einspritzdüse Berührungen der

Nullinie auftreten, bei denen der Dampfdruck des Kraftstoffs unterschritten wird. Dies führt zu Kavitation an den Elementen der Einspritzanlage und zu Hohlraumbildung mit starken stoßartigen Belastungen. Weiterhin können die reflektierten Druckwellen einen erneuten Öffnungsvorgang der Nadel auslösen. Hierbei tritt ein um die Laufzeit der Druckwelle verzögertes Nachspritzen auf, bei dem der Kraftstoff nur noch mangelhaft zer¬ stäubt wird und nur unvollständig an der Verbrennung teilnimmt Ein zusätzliches Nach¬ spritzen entsteht durch das stets vorhandene Nadelprellen beim Schließen des Ventils.

Der Pumpvorgang ist bei den mechanisch arbeitenden Einspritzsystemen an einen bestimmten Drehwinkel fest gekoppelt Es ergibt sich eine hohe stoßartige mechanische Belastung der Einspritzpumpe, da der gesamte Druckaufbau innerhalb des geringen

Drehwinkels in sehr kurzer Zeit stattfindet Da die Zeit zum Durchlaufen dieses Winkels mit zunehmender Motordrehzahl immer kürzer wird, andererseits jedoch der Querschnitt der Düsenlöcher konstant bleibt, ergibt sich ein starker drehzahlabhängiger Druckanstieg, welcher zu erheblichen Problemen bei der Kraftstoffaufbereitung führt Bei niedrigen Drehzahlen reicht der Druck meist nicht aus, um die Düsennadel vollständig anzuheben.

Bei teilweise geöffneter Nadel wird der überwiegende Teil des Kraftstoffdrucks im Ventil¬ sitz in Geschwindigkeit umgesetzt und anschließend im Sackloch der Düse verwirbelt Zur Geschwindigkeitsunisetzung steht dann nur- noch ein geringer Kraftstoffdruck vor den Düsenlöchern zur Verfügung, so daß sich eine sehr mangelhafte Zerstäubung ergibt Der drehzahlabhängige Druckanstieg erschwert die Abstimmung der Einspritzdüse auf die

Erfordernisse des Motors, so daß bei den mechanisch arbeitenden Einspritzsystemen nur in eng begrenzten Drehzahl- und Lastbereichen optimale Verhältnisse erzielt werden.

Es ist naheliegend, Einspritzventile mit elektromagnetischer Betätigung einzusetzen, um die aus dem Druckwellentransport des Kraftstoffs resultierenden Probleme zu umgehen. Bei elektromagnetischen Einspritzventilen ist eine schnelle und prellarme Stellbewegung erforderlich, um eine ausreichende Zu eßgenauigkeit zu erzielen. Diese kann nur mit emem Anker von sehr geringer Masse mit hoher mechanischer Steifigkeit erzielt werden. Die Anzugs- und Abfallzeit sollte weniger als 0-5 ms betragen. Die erforderliche kurze Anzugszeit soll mit möglichst geringer elektrischer Leistung erzielt werden. Die Anpassung der elektromagnetischen Einspritzventile an die Bedingungen des Motorkennfeldes ist mit bekannten elektronischen Steuerungen einfach realisierbar.

Die bekannten elektromagnetischen Einspritzventile zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum von Verbrennungsmotoren erfordern eine große Magnetkraft, welche zur Überwindung der an der Ventilnadel angreifenden hydraulischen Kräfte erforderlich ist Es bestehen enorme Schwierigkeiten, ausreichend schnelle Elektromagnete zu bauen, die die hohen hydraulischen Kräfte mit tragbarem Energieaufwand überwinden können. Die bekannten elektromagnetischen Einspritzventile mit direktbetätigter Ventilnadel besitzen einen sehr starken Elektromagneten, der häufig mehrere gleichzeitig erregte Magnetspulen aufweist. Um mit einem solchen Elektromagnet ausreichend schnelle Stellbewegungen zu erzielen, muß kurzfristig eine enorme elektrische Leistung zur Verfügung gestellt werden.

Weiterhin werden die Anker derartiger Elektromagnete möglichst dünnwandig ausgeführt um eine geringe Ankeπnasse zu erzielen, und um die Wirbelstrombildung im Magneteisen zu verringern. Wegen der dünnwandigen Ausführung neigen die Anker bei schnellen Stell¬ bewegungen zu starken mechanischen Schwingungen, durch die unerwünschte Prellbewe- gungen und Störkräfte ausgelöst werden.

Ziel der Erfindung ist ein elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil, das bei geringer Erregerleistung ausreichend schnelle und prellarme Stellbewegungen erlaubt. Das Ein¬ spritzventil soll im Vergleich zu den bekannten Ausführungen dieser Gattung eine relativ einfache Fertigung erlauben.

Erfindungsgemäßes Einspritzventil

Bei Untersuchungen des Anmelders hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die erfor¬ derliche Öffnungsarbeit und das erforderliche Magnetkraftniveau bei gegebenem Ventil¬ hub und gegebenem Durchfluß nahezu in.aW.aT.gig vom Einspritzdruck ist Daher ist bei einem kleinen erforderlichen Durchfluß auch bei sehr hohem Einspritzdruck nur eine geringe Öffnungsarbeit erforderlich, die bereits von einem sehr kleinen Anker mit sehr geringer Masse aufgebracht werden kann. Hierzu ist jedoch ein außergewöhnlich geringer Durchmesser des Ventilsitzes erforderlich. Der Durchmesser des Ventilsitzes beträgt bei dem erfindungsgemäßen Einspritzventil vozugsweise 0.5-0.8 mm. Bereits bei einem derar¬ tig kleinen Sitzdurchmesser kann die erforderliche Durchflußrate zum Betrieb von kleinen Dieselmotoren mit einem geringem Hub von 0.05-0.15 mm erzielt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Dimensionierung des Einspritzventils ist die erforderliche maximale Öffnungskraft bei gegebenem Hub lediglich vom verlangten Durchfluß abhängig. Der Hub des Ventils sollte ca. 0.05-0.15 mm betragen. Das Einspritzventil wird durch ent¬ sprechende Verringerung des äußeren Durchmessers des Ventilsitzes bis herab zu 0.4 mm an hohe Kraftstoffdrücke angepaßt. Die maximale Öfinungskraft ergibt sich aus dem Pro¬ dukt aus Kraftstoffdruck und der nicht druckausgeglichenen Fläche des Ventilsitzes. Die nicht druckausgeglichenen Fläche des Ventilsitzes beträgt stets weniger als 1 mm ,

Bei den üblichen Hochdruckeinspritzventilen ist ein zuverlässiger Betrieb bei einem derar¬ tig geringen Sitzdurchmesser von vozugsweise 0.5-0.8 mm nicht möglich. Der Ventilsitz würde bei einem derartig geringen Durchmesser wegen der hohen Schlagbelastung schnell zerstört werden. Der Fachmann wird da er zunächst vermuten, daß wegen des geringen Sitzdurchmessers des erfindungsgemäßen Ventils ein zuverlässiger Betrieb wegen untrag¬ baren Verschleißes im Sitzbereich nicht möglich sein wird. Aufgrund des geringen Durch¬ messers des Ventilsitzes beträgt jedoch die maximale unausgeglichene hydraulische Schließkraft nur ca. 5-20 N. Diese geringe hydraulische Gegenkraft kann bereits mit einem sehr kleinen Elektromagneten überwunden werden. Der zuverlässige Betrieb, * des erfin¬ dungsgemäßen Einspritzventils wird durch ein gegenüber den üblichen Hochdruckein¬ spritzventilen drastisch verringertes Kraftniveau und eine besonders geringe Ankermasse von vorzugsweise ca. 1-2 g ermöglicht Durch das geringe Kraftniveau und die geringe Ankeπnasse wird die auftretende Schlagbelastung im Sitzbereich innerhalb zulässiger

Grenzen gehalten.

Weiterhin ist der .Anker des Einspritzventils vollständig von unter Druck stehendem Kraft¬ stoff umspült. Der Ankerraum ist im Gegensatz zu den meisten bisher vorgeschlagenen Konstruktionen nicht durch eine enge Nadelführung vom Systemdruck getrennt. Die voll- ständige Umspülung des Ankers mit unter Druck stehendem Kraftstoff ist bei dem erfin¬ dungsgemäßen Einspritzventil unbedingt erforderlich, um die Entstehung von unausgegli¬ chenen Störkräften weitgehend zu verhindern.

Weitere erforderliche und zweckmäßige Maßnahmen, die den zuverlässigen Betrieb des Einspritzventils trotz der geringen Magnetkraft erlauben, werden anhand der Ausfüh- rungsbeispiele nachfolgend erläutert:

Fig.l zeigt ein erfindungsgemäßes Hochdruckeinspritzventil, dessen Außendurchmesser lediglich ca. 20 mm beträgt. Der Auslegungsdruck des Ventils beträgt ca. 200-300 bar. Der Ankerhub des Ventils beträgt 0.05-0.1 mm, der Außendurchmesser des Ventilsitzes beträgt 0.8 mm. Der Magnetkreis des Ventils besteht aus dem Anker 112, dem Magnetpol 108, dem Gehäuse 101 und dem Träger 116. Sämtliche Teile des Magnetkreises bestehen aus weichmagnetischem Material. Die Erregung des Magnetkreises erfolgt durch die Magnet¬ spule 105, die auf den Spulenkörper 106 aulgewickelt ist Die Magnetspule 105 besitzt vor¬ zugsweise ca. 100 Windungen. Der Magnetpol 108 und der Anker 112 sollten aus einem Material mit hoher Sättigungsinduktion bestehen, um eine möglichst hohe Magnetkraft zu erzielen. Als Material ist ein Eisenwerkstoff mit bis zu 50% Cobaltanteil gut geeignet Der

Außendurchmesser des Ankers 112 beträgt vorzugsweise ca. 7-8 mm, die Wandstärke beträgt vorzugsweise ca. 1-1.2 mm. Die maximale Magnetkraft des Elektromagneten beträgt bei Sättigung des Magneteisens ca. 25-40 N.

Der rohrföπnige Anker 112 ist auf die Ventilnadel 113 aufgepreßt, die mit dem zentralen Anschlagstift 125 unmittelbar auf dem Anschlagelement 126 zum Anschla gelangt. Der

Anker 112 ist durch eine zusätzliche Laserschweißung oder durch Verlöten mit der Ventil¬ nadel 113 gegen axiale Verlagerung gesichert. Die Rückstellung des Ankers erfolgt durch die Rückstellfeder 110, welche innerhalb des Ankers 112 und des Magnetpols 108 ange¬ ordnet ist.

Die Anschlagfläche des Anschlagstiftes 125 überragt die Stirnfläche des Ankers 112 um ca. 50 Mikrometer, so daß auch bei angezogenem Anker ein Restluftspalt zwischen Pol und Anker verbleibt. Durch den Restluftspalt wird ein rascher Abbau des Magnetfeldes nach dem Abschalten des Erregerstroms erzielt. Weiterhin wird durch den Restluftspalt eine unzulässig starke Dämpfung der Anzugsbewegung des Ankers vermieden.

Am unteren Ende der Ventilnadel ist ein nadeiförmiger Schließkörper 119 angearbeitet der den Ventilsitz 120 verschließt Der Durchmesser des nadeiförmigen Schließkörpers 119 beträgt ca. 2 mm. Der kegelförmige Ventilsitz 120 und die Düse 118 ist unmittelbar in den Düsenträger 117 eingearbeitet Die Düse 118 ist ohne Zwischenschaltung des sonst üblichen Sackloches unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes 120 angeordnet Hierdurch wird eine sehr gute Strömungqualität mit einer wirbelarmen Umsetzung des Kraftstoff¬ druckes erzielt.

Das Einspritzventil besitzt eine hydraulische Kerinlinienanpassung, bei der die hydrauli¬ schen Rückstellkräfte bei angezogenem Anker diejenigen bei abgefallenem Anker über- steigen. Mit einer derartigen Kennünienanpassung wird die Rückstellzeit des Ankers erheblich verkürzt. Hierzu ist das untere Ende der Ventilnadel 113 mit geringem Radial¬ spiel von einigen 1/100 mm innerhalb der Fühπingsbohrung 112 geführt. Der Durchmesser der Führungsbohrung 112 beträgt ca. 2 mm. Innerhalb des Ringspaltes zwischen der Ven¬ tilnadel 113 und der Führungsbohrung 112 entsteht ein Druckabfall, der mit zunehmendem Durchfluß und damit mit zunehmendem Ankerhub zunimmt Durch diesen Druckabfall wird eine mit- zunehmendem Ankerhub zunehmende hydraulische Kraft erzeugt, die der Magnetkraft entgegengerichtet ist Das Radialspiel der Ventilnadel innerhalb der Füh¬ rungsbohrung wird so bemessen, daß bei angezogenem Anker hinter dem Ringspalt ein bleibender Druckabfall von ca. 10-20% des statischen Kraftstoffdruckes entsteht. Der Durchmesser des Ringspaltes sollte etwa 2-3 fach größer als derjenige des Ventilsitzes 111 gewählt werden. Bei der angegebenen Dimensionierung wird eine hydraulische Zentrie¬ rung des Schließkörpers und eine Dämpfung der Aufschlagbewegung des Schließkörpers auf den Ventilsitz erzielt, ohne daß hierdurch die Rύckstellzeit des Ankers unzulässig ver¬ längert würde. Durch die Dämpfung der Rückstellbewegung wird das Schließprellen stark vermindert. Innerhalb der Ventilnadel 113 ist eine Nut 121 angeordnet. Die Nut 121 dient zur Vergrößerung des bleibenden Druckabfalls und zur gleichmäßigen Verteilung des Druckabfalls über den Umfang des Ringspaltes.

Der Magnetpol 108 wird von einer nichtmagnetisierbaren Hülse 107 getragen, die am unte¬ ren Ende einen Kragen 129 besitzt. Die Hülse 107 ist mit dem Kragen 129 zwischen dem mittleren Gehäuseteil 116 und dem Düsenträger 117 eingeklemmt. Das Ventilgehäuse 101 ist mit dem mittleren Gehäuseteil 116 verschraubt. Die Befestigung des Magnetpols 108 innerhalb der Hülse 107 erfolgt vorzugsweise durch Einpressen und anschließende Laser- schweißung oder durch Hartlöten. Die Hülse 107 sollte aus austenitischem Stahl mit mög¬ lichst hohem elektrischen Widerstand bestehen, um die Wirbelstrombildung innerhalb der Hülse gering zu halten. Innerhalb des Magnetpols 108 ist ein Anschlagelement 126 einge¬ preßt, das aus nicht magnetisierbarem Material besteht. Das Anschlagelement 126 ist mit dem Magnetpol 108 fest verbunden und mit seitlichen Nuten 130 versehen, die einen Kraft¬ stoffdurchtritt erlauben. Die Stirnfläche des Anschlagelementes 126 und diejenige des Magnetpols 108 befinden sich in einer gemeinsamen Ebene. Der Kraftstoff gelangt durch eine nicht dargestellte Versorgungsleitung in das Ventilge¬ häuse. Die Versorgungsleitung wird mit dem oberen Gehäuseteil 101 verschraubt. Von hier gelangt der Kraftstoff durch seitliche Nuten im oberen Anschlag 126 und durch seitliche Nuten 123 in der Ventilnadel 113 zum Ventilsitz 120. Der Magnetpol 118 ist durch den Dichtring 109 gegen das Gehäuse 101 abgedichtet.

Zu Beginn der Ankerrückstellung entsteht eine hydraulische Klebekraft durch Vakuumbil¬ dung zwischen dem Anschlagstift 125 und dem Anschlagelement 126. Die hydraulische Klebekraft ist der Kraft der Rückstellfeder 110 engegengerichtet und bewirkt eine uner¬ wünschte Verzögerung der Ankerrückstellung. Bei einer zu großen Anschlagfläche fr«"τ. ©s sogar zu einer Blockierung und damit zur Funktionsuntüchtigkeit des Ventils kommen.

Daher ist es unbedingt erforderlich, die hydraulische Klebekraft so gering wie möglich zu halten. Die Größe der Berührungsfläche zwischen dem Anschlagstift 125 und dem Anschlagelement 126 sollte diejenige des Ventilsitzes keinesfalls überschreiten. Der Durchmesser des Anschlagstiftes 125 sollte daher geringer als derjenige des Ventilsitzes sein. Der Durchmesser des Anschlagstiftes 125 beträgt vorzugsweise 0.5-1 mm. Weiterhin muß eine direkte Berührung zwischen Magnetpol 108 und Anker 112 unbedingt vermieden werden, um eine hydraulische Blockierung des Ankers zu verhindern.

Aufgrund der sehr geringen Anschlagfläche zwischen dem Anschlagstift 125 und dem Anschlageiement 126 kommt es beim Aufschlag des Ankers zu einer hohen Schlagbela- stung. Diese hohe Schlagbelastung muß durch Dämpfung der Anzugsbewegung des Ankers auf zulässige Werte begrenzt werden. Hierzu ist an der Stirnseite der Ventilnadel 113 eine Dämpfungskammer eingearbeitet, die durch die umlaufende Tasche 128 gebildet wird. Die Dämpfungskammer ist von einem schmalen Kragen 124 umgeben. Die Stirnfläche des umlaufenden Kragens 124 ist gegenüber der Stirnfläche des Anschlagstiftes 125 um ca. 5- 10 Mikrometer zurückversetzt. Hierdurch verbleibt auch bei angezogenem Anker ein enger

Quetschspalt durch den der Kraftstoff während des Ankeranzugs herausgepreßt wird. Durch die Quetschströmung wird eine Dämpfung der Aufschlagbewegung erzielt Eine zusätzliche Dämpfung erfolgt durch die Quetschströmung im Bereich des Restluftspaltes 127. Durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen wird eine gute Dämpfung der Aufschlag- bewegung des Ankers bei minimalem hydraulischem Kleben erzielt. Ohne Dämpfungs¬ maßnahmen wäre ein stabiler und verschleißarmer Betrieb des Einspritzventils bei der sehr geringen Fläche des Anschlagstiftes 125 nicht möglich. Zur Fertigung der Dämp¬ fungskammer und des Anschlagstiftes 125 wird zweckmäßigerweise zunächst die Polflache 127 des Ankers 112 gemeinsam mit der Stirnfläche der Ventilnadel 131 plan geschliffen. Anschließend wird die zurückverlegte Dämpfungskammer 128 und der Restiuftspalt durch

Einprägen oder durch Elektroerodieren der Stirnfläche gefertigt.

Bei einem sehr geringen Durchmesser des Anschlagstiftes 125 wird eine Selbststabilisie¬ rung des Ventils durch Verschleiß erzielt. Bei einem Verschleiß im Bereich der Anschlag¬ fläche vermindert sich der freie Strömungsquerschnitt zwischen dem Kragen 124 und dem Anschlagelement 126. Hierdurch entstehen stark anwachsende Dämpfungskräfte, die die

Schlagbelastung beim Anzug des Ankers stark vermindern. Wegen der mit zunehmendem Verschleiß abnehmenden Schlagbelastung kann bereits nach einer kurzen Einlaufphase ein Stillstand des Verschleißes erzielt werden. Durch den Verschleiß vergrößert sich jedoch der Ventilhub und damit der Durchfluß des Ventils. Bei entsprechend eng tolerierten Teilen ist diese Hubveränderung jedoch auf wenige Mikrometer begrenzt Derartig geringe

Hubveränderungen sind bei dem erfindungsgemäßen Einspritzventil noch tragbar.

Zwischen der Rückstellfeder 110 und der Ventilnadel 113 ist ein Schwingungstilger 111 angeordnet, welcher zur Verminderung der Prellschwingungen dient. Der Schwingungstil¬ ger 111 wird von der stiftförmigen Verlängerung 131 mit geringem Radialspiel axial beweglich geführt. In der Ruhelage wird der Schwingungstilger 111 durch die Kraft der

Rückstellfeder 110 fest auf die Schulter der Ventilnadel 113 gepreßt. Nach dem Ankerauf¬ schlag löst sich der Schwingungstilger 111 durch die innewohnende kinetische Energie von der Schulter der Ventilnadel, wodurch im Auflagebereich ein enger Spalt entsteht. Hierbei wird zunächst die Ventilnadel 113 von der Kraft der Rückstellfeder entlastet Weiterhin entsteht die eine sehr starke hydraulische Kraft in Richtung der Öffnungsbewegung, die durch Vakuumbildung innerhalb des entstehenden Spaltes ausgelöst wird. Diese Kraft wirkt den Prellschwingungen entgegen, wodurch diese in kürzester Zeit zum Stillstand

kommen. Durch den Schwingungstilger 111 werden auch bei sehr kurzen Öffnungszeiten außerordentlich prellarme, stabile Bewegungsverhältnisse erzielt. Die Masse des Schwin¬ gungstilgers ist bei dem erfindungsgemäßen Hochdruckeinspritzventil in weiten Grenzen unkritisch. Die dynamisch günstigsten Verhältnisse werden bei einer Masse des Schwin- gungstilgers von ca. 10% der Masse von Anker und Ventilnadel erzielt.

Unterhalb des Ankers ist ein weiterer Schwingungstilger 114 angeordnet, der zur weiteren Dämpfung der Prellschwingungen beim Schließen des Ventils dient Der Schwingungstilger 114 wird durch eine schwache Feder 115 gegen die untere Schulter der Ventilnadel ge¬ drückt. Die Kraft der Feder 115 ist erheblich geringer als diejenige der Rückstellfeder 110. Die Dämpfung des Schließprellens erfolgt in gleichartiger Weise wie bei dem oberen

Schwingungstilger. Die Dämpfung des Schließprellens erfolgt durch Vakuumbildung und Federkraftentlastung im Bereich der Auflageschulter des unteren Schwingungstilgers 114. Ein derartiger Schwingungstilger kann auch bei den bekannten mechanischen Einspritz¬ düsen zur Verringerung des Schließprellens eingesetzt werden. Die Kalibrierung des Ventils kann in bekannter Weise durch Selektion von zueinander passenden Teilen erfolgen.

Das Ventil wird durch bekannte elektronische Schaltungen unmittelbar mit der Bordnetz¬ spannung von ca. 12 V angesteuert. Hierbei erfolgt bis zum Ende des Anzugsvorgangs eine Übererregung mit einem Spitzenstrom von bis zu ca. 10 A, der in der anschließenden Haltephase auf ca. 2-3 A vermindert wird. Bei einer derartigen Ansteuerung werden

Anzugszeiten von insgesamt unter 0.5 ms erzielt. Die Anzugzeit setzt sich aus der Anzugs¬ verzugszeit und der Qffnungsbewegnngsrr.it des Ankers zusammen. Die Anzugsbewe¬ gungszeit beträgt ca. 0.15-0.2 ms. Die Abfallzeit des Ventils wird in der Regel ca. 03 ms betragen. Gegenüber bekannten Ventilausführungen wird bei der erfindungsgemäßen Ausbildung und Dimensionierung des Hochdruckeinspritzventils eine Vielzahl von Vorteilen erzielt:

Das Ventil erlaubt eine kostengünstige Fertigung, da die Führungen des Ankers und der Ventilnadel mit vergleichsweise geringer Präzision gefertigt werden können. Der Magnet¬ pol 108 und die Hülse 107 sind nahezu vollständig von Axialkräften entlastet. Hierdurch ist eine leichte, dünnwandige und wirbelstromarme Bauweise möglich. Bei den bekannten

Ventilen muß die Führung der Ventilnadel mit außerordentlich hoher Präzision gefertigt werden, da diese zur Abdichtung des Druckraumes dient. Weiterhin erfordern diese Ven¬ tile zusätzliche Rücklaufleitungen zur Rückführung des Leckkraftstoffs. Bei dem erfin¬ dungsgemäßen Ventil ist eine Abdichtung innerhalb der Nadelführung nicht erforderlich. Das Ventil besitzt nur wenige mögliche Leckpfade. Auf Rücklaufleitungen kann verzichtet werden.

Bei den einzelnen Betätigungsvorgängen entstehen nur sehr geringe Druckschwingungen, da innerhalb des Ventils eine relativ große Kraftstoffmenge gespeichert wird. Die Druck¬ schwingungen werden aufgrund des hohen Betriebsdruckes durch die Elastizität der im Ventil gespeicherten Kraftstoffmenge weitgehend aufgefangen. Weiterhin steht ein relativ großer Querschnitt zur Kraftstoffzufuhr zu Verfügung, der der Entstehung von Druck¬ wellen entgegenwirkt. Die Amplitude der Druckschwingungen verringert sich mit zuneh¬ mendem Querschnitt der Kraftstoffversorgungsleitung. Der Innendurchmesser der Kraft¬ stoffversorgungsleitung sollte mindestens 2-3 mm betragen. Die maximale Amplitude der Druckschwingungen wird in der Regel ca. 20-50 bar nicht überschreiten.

Wegen der geringen Druckschwingungen ist innerhalb des Ventils auch bei sehr ungünsti¬ gen Betriebszuständen stets ein hoher Kraftstoffdruck vorhanden. Eine Hohlraumbildung innerhalb des Kraftstoffs aufgrund von Druckwellen ist völlig ausgeschlossen. Berührungen

der Nullinie und die Entstehung von Kavitation innerhalb der Leitungen ist nicht zu befürchten. Eine Gasrückblasung vom Motor in das Ventil ist wegen des stets vorhandenen hohen Kraftstoffdruckes nicht möglich.

Das Ventil besitzt wegen des drastisch herabgesetzten Kraftniveaus und der geringen Ankermasse einen vergleichsweise sehr geringen elektrischen Energiebedarf. Das Ventil besitzt außerordentlich geringe Abmessungen und erlaubt rasche Stellbewegungen. Wegen der Dämpfungsmaßnahmen werden prellarme Bewegungsverläufe erzielt. Das Ankerprel- len wird in der Regel in weniger als 0.05-0.1 ms zum Stillstand kommen. Selbst bei eventu¬ ellem Schließprellen wird der Kraftstoffdruck unmittelbar im Ventilsitz in eine hohe Geschwindigkeit umgesetzt die stets ein vollständiges Abspritzen der gesamten zugemes¬ senen Kraftstoffmenge mit guter Zerstäubung bewirkt. Auch bei eventuellen Nachspritzern wird eine sehr gute Zerstäubung erzielt Aufgrund des sehr geringen Sitzdurchmessers werden keine nennenswerten Kraftstoffmengen unterhalb des Ventilsitzes gespeichert.

Aufgrund der hohen Arbeitsgeschwindigkeit kann eine geringe Teilmenge des Kraftstoffs bereits zu einem frühen Zeitpunkt mit einem separaten Einspritzvorgang dem Motor zu¬ geführt werden. Eine derartige Arbeitsweise dient zur Bildung von magerem Grundge¬ misch und wird als Piloteinspritzung bezeichnet. Bekanntlich kann durch eine Püotein- spritzung der Zündverzug und der Schadstoffausstoß von Dieselmotoren verringert werden. Im Folgenden werden einige Varianten des erδndungsgemäßen Ventils anhand weiterer

Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Fig.2 zeigt ein weiteres Hochdrυckeinspritzventü, das ähnlich demjenigen gemäß Fιg.l auf¬ gebaut ist. Hierbei sind auf der rechten und auf der linken Seite zwei leicht verschiedene Ausführungen dargestellt. Es werden verschiedene Möglichkeiten zur Befestigung des Magnetpols und eine besonders günstige Ausbildung zur Einstellung des Ankerhubes erläutert. Hierbei wird nur auf die von Fig.l abweichenden Details eingegangen.

Der Magnetkreis des Ventils besteht aus dem Magnetpol 204, dem Gehäuse 201 und dem Anker 215. Weiterhin erfolgt der magnetische Rückschluß auf der rechten Seite von Fig.2 durch den Träger 214, der mit der Traghülse 208 verschraubt ist. Der Magnetpol 204 ist unmittelbar mit der nicht agnetisierbaren Traghülse 208 verschraubt. Auf der linken Seite von Fig.2 wird der Pol 204 von einer nichtmagnetisierbaren Hülse 206 getragen, die inner¬ halb der unteren Traghülse 207 aus magnetisierbarem Material befestigt ist Die Befesti¬ gung erfolgt hierbei vorzugsweise durch Hartlöten oder durch eine Laserschweißung. Die Bearbeitung der Stirnfläche des Magnetpols 204 und der Führungsbohrung für den Anker 215 kann gemeinsam in einer Aufspannung erfolgen, wodurch die F.inhalnmg einer genauen rechfwinkligen Lage leicht möglich ist. Weiterhin sind der Pol 204 und der Anker 215 auf der linken Seite von Fig2 aus jeweils zwei konzentrischen Teilen zusammengesetzt Hierbei trägt der Anker 215 die Hülse 216 und der Pol 204 trägt die Hülse 204. Der Vor¬ teil einer solchen Ausführung besteht in verminderter Wirbelstrombildung, da die einzel- nen Teile insgesamt dünnwandiger ausgeführt werden können.

Die Einstellung des Ankerhubes erfolgt durch Verdrehen des Sitzträgers 209. Hierzu wird der Sitzträger 209 gegenüber dem Ventilhals 208 spielfrei verspannt. Die Verspannung er¬ folgt durch die Federwirkung der Schulter 213 oberhalb der Dichtringnut 220. Mit dem verspannbaren Sitzträger 209 wird eine hohe Spannkraft bei besonders geringer Baugröße des Ventils erzielt. Zwischen der Schulter 213 und der Schulter des Ventilhalses 208 ist ein

Paßring 211 angeordnet. Der Paßring 211 dient zur Grobeinstellung des Ventilhubes. Die Feinkalibrierung erfolgt sodann nach einem Probelauf des Ventils durch entsprechendes Verdrehen des Sitzträgers 209. Alternativ kann auch eine verspannbare Schulter am äuße¬ ren Umfang des Sitzträgers angeordnet werden, die dann auf dem Ende des Halses 208 zur

Auflage gelangt. Die notwendige Federungsfähigkeit wird ann ebenfalls durch eine hin- terschnittene Nut innerhalb des Sitzträgers erzielt. Der verspannbare Sitzträger 209 erlaubt eine besonders einfache und zuverlässige statische Kalibrierung des Ventils. Mit einem getrennten Federelement wäre die erforderliche Langzeitstabilität der Einstellung nicht zuverlässig gewährleistet. Der verspannbare Sitzträger ist auch bei Niederdruckeinspritz¬ ventilen vorteilhaft anwendbar.

In Fig3 ist ein weiteres Hochdruckeinspritzventil dargestellt, dessen Magnetkreis einen doppelten Arbeitsluftspalt besitzt Der Außendurchmesser des Ventils beträgt ca. 20 mm.

Der Magnetkreis des Ventils besteht aus dem Anker 307, dem Zentralpol 302, dem Gehäuse 301 und dem Seitenpol 306. Der Magnetkreis besitzt zwei Arbeitsluftspalte 315 und 316. Der zentrale Arbeitsluftspalt 315 ist innerhalb der Magnetspule 303 angeordnet. Der äußere Durchmesser des Zentralpoles 302 beträgt ca. 6-8 mm. Die Wandstärke des Zentralpoles 302 beträgt ca. 0.8-12 mm. Die Fläche der beiden Magnetpole beträgt jeweils ca. 15-20 mm 2 . Bei angezogenem Anker 307 verbleibt im Bereich der Arbeitspole 315 und 316 ein Restluftspalt von jeweils ca. 0.05 mm. Der Ventilhub beträgt vorzugsweise ca. 0.05-

0.1 mm. Die Magnetspule 303 ist auf einen Spulenkörper 304 aus nicht magnetisierbarem Material aufgewickelt. Der Spulenkörper 304 dient zur Abdichtung des Spulenraumes und kann beispielsweise aus austenitischem Stahl oder aus hochfester Keramik bestehen. Der Spulenraum kann zur Abdichtung und zur Verbesserung der mechanischen Stabilität mit einer Vergußmasse ausgefüllt werden. Weiterhin kann die Magnetspule 303 auch aus einer dünnen Folie gefertigt werden. Eine derartige Folienspule besitzt eine sehr hohe mechani¬ sche und elektrische Stabilität so daß dann auch auf eine Abdichtung des Spulenraumes gegenüber dem Systemdruck verzichtet werden kann. Die Ventilnadel 308 besitzt einen seitlichen Kragen 322, an dem der Anker 307 befestigt ist. Die gesamte bewegte Masse des Ankers 307 und der Ventilnadel 308 beträgt zusammen ca. 1 g. Der Durchmesser der

Ventilnadel 308 beträgt ca. 2-2 mm. An die Ventilnadel 308 ist ein ballischer Stift 317 angearbeitet, der den Ventilsitz verschließt. Der Durchmesser dieses Stiftes 317 beträgt ca. 0.8 mm. Die nicht druckausgeglichene Fläche des Ventilsitzes 318 beträgt ca. 03 mm . Der Auslegungsdruck des Ventils beträgt ca. 500 bar. An der Oberseite der Ventilnadel 308 ist ein Anschlagstift 319 angearbeitet, dessen Durchmesser ca. 0.5-0.8 mm beträgt. Der

Anschlagstift 319 ist von der Dämpfungskammer 320 umgeben. Der Anschlagstift 319 kommt bei angezogenem Anker 307 an dem zentralen Anschlag 312 zur Anlage. Der zen¬ trale Anschlag 312 besteht aus nichtmagnetisierbarem Material und ist innerhalb des Magnetpols 302 beispielsweise durch eine Hartlötung befestigt. Die Ventilnadel 308 ist zwischen zwei Membranfedem 305 und 310 eingespannt, und wird durch diese mit gerin¬ gem Spiel in radialer Richtung geführt. Die Membranfedern 305 und 310 sind mit Durch¬ brüchen versehen, um den Kraftstoffdurchtritt zu ermöglichen. Zwischen dem Anker 307 und der oberen Membranfeder 305 ist der Schwingungstilger 313 angeordnet. Durch Aus¬ wahl einer geeigneten Dicke des des Schwingungstilgers 313 ist die Einstellung der Rück- Stellfederkraft möglich. Ein weiterer nicht dargestellter Schwingungstilger kann zwischen der unteren Membranfeder 310 und der Ventilnadel 308 angeordnet werden. Der Spulen¬ körper 304, die Membranfeder 305 und der Seitenpol 306 werden durch den Sitzträger 309 innerhalb des Gehäuses 301 festgespannt. Der Sitzträger 309 ist im Bereich der Dichtring¬ nut 311 elastisch ausgebildet wodurch eine Kalibrierung des Ventilhubs durch entspre- chend tiefes Einschrauben des Sitzträgers 309 möglich ist. Die Kraftstoffzufuhr zum Ven¬ tilsitz 318 erfolgt durch den zentralen Stutzen 325 am Gehäuse 301, durch seitliche Nuten im zentralen Anschlag 312 und im Kragen 322 der Ventilnadel 308, weiter durch die Durchbrüche in den Membranfedern 305 und 310.

Der Vorteil der vorstehenden Venti usf hrung gegenüber den Ventilausführungen gemäß Fig.l und Fig.2 besteht in einer geringeren Wirbelstrombildung, da der Magnetkreis bei einer vorgegebenen maximalen Magnetkraft dünnwandiger ausgeführt werden kann.

Weiterhin ergibt sich eine geringere Ankermasse, wodurch noch schnellere Ankerbewe¬ gungen möglich sind. Das Ventil besitzt eine Selbstzentrierungsfähigkeit wodurch gerin¬ gere Fertigungsungenauigkeiten ausgeglichen werden können. Nachteilig ist jedoch gegen¬ über den Ausführungsbeispielen gemäß Fig.l und Fig.2 die vergrößerte Anzahl möglicher Leckstrompfade.

In Fig.4 ist ein Hochdruckeinspritzventil mit einem polarisierten Magnetkreis dargestellt. Der prinzipielle Aufbau des polarisierten Magnetkreises ist bekannt Der Ausiegungsdruck des Ventils beträgt ca. 1000 bar. Der Außendurchmesser des Ventils beträgt ca. 22 mm. Das Ventil erlaubt im Vergleich zu den Ventilausführungen gemäß Fig.1 bis Fιg3 die schnellsten Stellbewegungen. Nachteilig ist jedoch ein erheblich vergrößerter Bauaufwand.

In Fig.4 ist auf der linken Seite eine monostabile, auf der rechten Seite eine bistabile Ven- tilausführung dargestellt. Hierbei wird unter einer monostabilen Ausführung ein Ventil verstanden, das nach Abschalten des Erregerstromes von selbst in die geschlossene Lage gelangt. Die monostabile Ausführung bietet den Vorteil einer erhöhten Sicherheit bei eventuellen Funktionsstörungen der elektrischen Ansteuerschaltung. Bei einer bistabilen

Ausführung ist zum Schließen des Ventils ein elektrischer Gegenimpuls erforderlich. Die bistabile Ausführung bietet den Vorteil eines besseren Wirkungsgrades und damit einer größeren Arbeitsgeschwindigkeit. Das dargestellte Ventil besitzt als Besonderheit eine rei¬ bungsfreie Ankeraufhängung zwischen zwei Membranfedern mit einer sehr steilen Feder- kennlinie. In halbgeöffneter Stellung des Ventils ist die Federkraft Null Das Maximum der

Federkraft wird in den jeweiligen Endlagen des Ventils sowohl in geöffneter als auch in geschlossener Stellung erreicht. Um den höchstmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen, sollte die Federkraft in der geschlossenen Stellung des Ventils in etwa der Summe aus der dau¬ ermagnetischen Kraft des Magnetkreises und der aus Sicherheitsgründen erforderlichen Schließkraft entsprechen. Mit einer steilen Federkennlinie sind bei Einspritzventilen mit polarisierten Magnetkreisen erheblich schnellere Stellbewegungen erzielbar, als mit den üblichen flachen Federkennlinien. Flache Federkennlinien würden sich bei der Verwen¬ dung von Schraubenfedern ergeben. Das Ventil ist für einen Kraftstoffdruck von bis zu ca. 1000 bar geeignet. Das polarisierte Magnetventil gemäß Fig.4 besitzt einen rohrförmigen Anker 415, der mit der Ventilnadel 416 fest verbunden ist Der Außendurchmesser des Ankers 415 beträgt vorzugsweise 7-8 mm. Die Wandstärke des Ankers beträgt vorzugsweise ca. 0.8-12 mm. Die gesamte Masse von Anker 415 und Ventilnadel 416 beträgt ca. 1.5 g. Die Ventilnadel 416 ist an der Oberseite und Unterseite in den Membranfedern 413 und 414 aufgehängt. Die Kalibrierung der Kerinlinie der Membranfedern 413 und 414 erfolgt durch entspre¬ chendes Abschleifen der flachen Seite dieser Federn, Zwischen den Membranfedern 413 und 414 und der Ventilnadel 416 sind die Schwingungstilger 417 und 418 angeordnet Die Membranfedern 413 und 414 sind mit Durchbrüchen versehen, die den Durchtritt von Kraftstoff ermöglichen. Der Ankerhub wird durch den oberen Anschlag 411 begrenzt an dem die Ventilnadel 416 bei geöffnetem Ventil zum Anschlag gelangt.

Die beiden Magnetpole des Ventils sind innerhalb von nichtmagnetisierbaren Hülsen angeordnet. Das bistabile Ventil auf der rechten Seite von Fig.4 besitzt einen magnettech¬ nisch symmetrischen Aufbau. Hierbei sind nur zwischen dem Anker 415 und den beiden Magnetpolen 409 und 410 Luftspalte 423 und 424 angeordnet Bei der monostabilen Ven- tilausführung auf der linken Seite von Fig.4 wird durch die nichtmagnetisierbare Hülse 420 ein zusätzlicher Luftspalt zwischen dem oberen Magnetpol 419 und dem Verschlußstopfen 426 gebildet. Durch diesen zusätzlichen Luftspalt wird das Magnetfeld innerhalb des obe¬ ren Arbeitsluftspaltes 424 abgeschwächt. Hierdurch wird die selbständige Rückkehr des Ankers 415 in die Ruhelage durch das stärkere Magnetfeld im Bereich des unteren Arbeitsluftspaltes 423 sichergestellt. Zwischen dem Anker 415 und den Magnetpolen ver-

bleiben in der jeweiligen Endlage Restluftspalte 423 und 424 von vorzugsweise jeweils ca. 0.05 mm. Die Restluftspalte sind erforderlich, um hydraulisches Kleben zu vermeiden. Weiterhin wird im Bereich der Restluftspalte eine erwünschte hydraulische Dämpfung der Stellbewegungen erzielt. Eine monostabile Arbeitsweise laß: -.ich auch durch eine asym- metrische Anordnung der Restluftspalte 423 und 424 erzieien. Hierzu wird der obere

Restluftspalt 424 erheblich länger.als der untere Restluftspalt 423 ausgeführt so daß sich im Bereich des unteren Restluftspaltes 423 ein entsprechend stärkeres dauermagnetisches Feld ausbildet, das die selbständige Rückstellung bewirkt. Die auf der linken Seite von Fig.4 dargestellte monostabile Anordnung mit einem zusätzlichen magnetischen Luftspalt zwischen Pol 419 und Verschlußstopfen 426 ist jedoch magnettechnisch günstiger.

Das dauermagnetische Feld wird durch den Dauermagneten 402 erzeugt, der aus mehre¬ ren getrennten Segmenten aufgebaut sein kann. Der innere magnetische Rückschluß zum Anker 415 erfolgt durch den Mittelpol 403. Der äußere magnetische Rückschluß zu den beiden Magnetpolen 409 und 410 erfolgt durch das Ventilgehäuse 401, den oberen Ver- schlußstopfen 412 und den Sitzträger 408. Der Mittelpol 403 ist mit den nicht magnetisier- baren Hülsen 404 und 405 bzw. 420 fest verbunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise durch eine Laserschweißung oder durch Hartlöten. Die elektrische Erregung erfolgt durch die beiden Magnetspulen 406 und 407. Die Innenteile des Ventils werden mit dem oberen Verschlußstopfen 412 im Ventilgehäuse 401 gemeinsam festgeklemmt. Der Innenraum des Ventils wird vom vollen Systemdruck beaufschlagt. Die Einbauräume der Magnetspulen

406 und 407 sind gegenüber dem Systemdruck abgedichtet

Abschließend sei bemerkt, daß das erfindungsgemäße Ventil auch mit einer anderen als der dargestellten einfachen Düsenform ausgestattet werden kann. Solche anderen Düsen¬ formen sind von den üblichen mechanischen Einspritzdüsen bekannt. Diese an sich bekannten Düsenformen können in miniaturisierter Form ohne weiteres bei dem erfin- dungsgemäßen Ventil zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann das Ventil zur Ver¬ besserung der Zerstäubung mit einer miniaturisierten Zapfendüse ausgestattet werden, wobei dann der Zapfendurchmesser ca. 0.5-0.7 mm betragen sollte. Weiterhin kann die Zerstäubung durch sehr kurze Düsen mit einer Länge von weniger als 0-5 mm verbessert werden. Die Mündung einer solchen Düse kann zur Verbesserung der mechanischen

Festigkeit versenkt werden. Die Anwendung derartig kurzer Düsen wird bei dem erfin¬ dungsgemäßen Ventil wegen der geringen mechanischen Belastung im Sitzbereich ermög¬ licht. Weiterhin kann die Düse brennraumseitig mit einer Abrundung mit einem Radius von einigen 1/100 mm oder mit einem konischen Auslauf versehen werden, wodurch ebenfalls die Zerstäubung verbessert wird und ein größerer Abspritzkegel erzielt wird.

Innerhalb der Einspritzdüse oder an der Ventilnadel können Wirbelkörper zur Erzeugung eines Kraftstoffdralls angeordnet werden. Ferner kann unterhalb des Ventilsitzes ein Sackloch angeordnet werden, das ein oder mehrere schräg angeordnete Düsen mit Kraft¬ stoff versorgt Hierdurch ist eine Änderung der Strahlrichtung möglich. Allerdings wird die Strömungsqualität im Zuströmbereich der Düse durch das Sackloch erheblich verschlech¬ ten, was insgesamt stets eine erhebhche Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften des Ventils zur Folge hat. Auf Sacklöcher unterhalb des Ventilsitzes sollte daher bei dem erfindungsgemäßen Ventil nach Möglichkeit verzichtet werden.

Die angegebenen Dimensionierungen und Verbindungsverfahren sind innerhalb des Rahmens der Ansprüche zwar als besonders zweckmäßig, jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Preßverbindungen können beispielsweise durch Schraubverbindungen ersetzt werden. Bei den angegebenen Dimensionierungen werden bei einem abweichenden Ausle¬ gungsdruck häufig geringfügig abweichende Abmessungen notwendig werden. Auch können besondere Einbaubedingungen abweichende Gehäuseformen erforderlich machen. Derartige einfache Abänderungen sind vom Fachmann leicht durchzuführen.

Weiterhin sei bemerkt daß das erfindungsgemäße Ventil theoretisch auch mit einem kra- genförmigen Anschlag ausgestattet werden könnte, der die Ventilnadel teilweise umfaßt Der kragenförmige Anschlag kann einen einzigen oder mehrere radial gleichmäßig ver¬ teilte getrennte Anschlagbereiche aufweisen. Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit müßte die Anschlagfläche eines derartigen Anschlags nur ausreichend klein ausgeführt werden. Eine derartige Anschlagsform ist aus dem Bereich der Niederdruckeinspritzven¬ tile allgemein bekannt. Bei einem lσagenförmigen Anschlag bestehen jedoch außerordent¬ lich große Schwierigkeiten, eine exakte Parallelität der Anschlagflächen einzuhalten. Die Einhaltung der erforderlichen Parallelität ist selbst mit sehr präzisen Bearbeitungsmetho- den kaum möglich. In der Praxis werden sich daher bei einem solchen Hochdruckein¬ spritzventil mit lαagenf πnigen Anschlag häufig zeitlich stark schwankende, hydraulische Klebekräfte ergeben, die unzulässige, stark schwankende Schließzeiten des Ventils zur. Folge haben. Eine solche Ausführungsform verursacht einen hohen Fertigungsausschuß. Daher wird man bei dem erfindungsgemäßen Hochdruckeinspritzventil stets die hier vor- geschlagene Bauform mit einem einzigen zentralen Anschlag bevorzugen.

Weitere zweckmäßige Auslegungen und Varianten des erfindungsgemäßen Kraftstoffein¬ spritzventils können den Ansprüchen entnommen werden. Die eingefügeten Bezugszahlen sollen nur zur VerdeutUchung dienen, und sind nicht als Beschränkung der Ansprüche zu verstehen. Die erste Ziffer der Bezugszahlen weist auf die entsprechende Zeichnungs- nummer.