EP1137877A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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EP1137877A1
EP1137877A1 EP00979405A EP00979405A EP1137877A1 EP 1137877 A1 EP1137877 A1 EP 1137877A1 EP 00979405 A EP00979405 A EP 00979405A EP 00979405 A EP00979405 A EP 00979405A EP 1137877 A1 EP1137877 A1 EP 1137877A1
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EP
European Patent Office
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armature
fuel injection
injection valve
return spring
valve according
Prior art date
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EP00979405A
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English (en)
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Hubert Stier
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the genus ⁇ es main claim.
  • an electromagnetic betatigoares fuel injection valve in which an armature interacts with an electrically excitable solenoid for electromagnetic actuation and the stroke of the armature is transmitted to a valve closing body via a valve needle.
  • the valve closing body works together with a valve seat surface to form a sealing seat.
  • the armature is not rigidly attached to the valve needle, but is arranged axially movable thereon.
  • a first return spring acts on the valve needle closing direction and thus keeps the fuel injection valve closed when the solenoid is de-energized and not energized.
  • the armature is acted upon by means of a second return spring stroke direction so that the armature rests in the rest position against a first stop provided on the valve needle.
  • the invented fuel injection valve with the features of the main claim has the advantage that the opening or closing tents of the fuel injection valve achieved by the two-part anchor are reduced and therefore drive to a greater metering accuracy for the fuel. This is achieved very quickly by releasing the anchor from the inner pole in relation to a one-piece anchor.
  • the return spring with a large spring constant acts directly on only one of the armature parts and only has to loosen this from the inner pole. Since the contact area that forms this anchor part with the inner pole is significantly smaller in relation to the total contact area that the entire two-part armature forms with the inner pole, this anchor part separates from the inner pole early, so that the closing movement starts early.
  • the use of a two-part armature with a good coordination of the mass ratios offers a possibility of debouncing the system, in that the time difference between the acceleration of the larger armature part and the smaller armature part when the excitation current is switched off allows the two armature parts to meet in opposite directions. This leads to the mixing of the pulse of the slightly rebounding armature part, which prevents an undesired further brief opening of the fuel injection valve.
  • a slight radial bevel or wedge of the end face of the armature, which strikes the inner pole, is also advantageous.
  • a wedge-shaped surface design reduces the contact area between the armature and the inner pole and thus the adhesive force acting between the armature and the inner pole decreases. As a result, the armature is released from the inner pole faster when the magnetic field is reduced, which shortens the valve closing time.
  • the use of the preliminary stroke principle is also advantageous.
  • a pre-stroke gap located between the larger armature part and the support flange enables the two armature parts to be pre-accelerated, as a result of which an initial pulse is present in the stroke direction.
  • This is advantageous in that when the current exciting the magnetic coil is switched on, the magnetic force does not yet reach its final value due to self-induction and eddy currents.
  • the time gained by the preliminary stroke is sufficient to build up the magnetic field completely.
  • the valve needle and the valve closing body are therefore accelerated with undiminished force at the beginning of the opening stroke. This results in short and precise opening and metering times.
  • FIG. 1 is a partial axial section through a fuel injection valve according to the prior art
  • Fig. 2 shows an enlarged detail from an axial
  • Fig. 3 shows an enlarged detail from an axial
  • Fig. 4 shows an axial section through the armature of a fourth exemplary embodiment.
  • the fuel injection valve 1 is designed in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixed-compression, externally ignited internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is particularly suitable for the direct injection of fuel into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 consists of a nozzle body 2, in which a valve needle 3 is guided.
  • the valve needle 3 is in operative connection with a valve closing body 4, which is connected to a valve seat surface 6 arranged on a valve seat body 5 Sealing seat interacts.
  • the fuel injection valve 1 is an inward opening fuel injection valve 1, which has an injection opening 7.
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against an outer pole 9 of a magnet coil 10 which partially forms a valve housing.
  • the magnetic coil 10 is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a coil support 32 which bears against an inner pole 12 of the magnetic coil 10.
  • the inner pole 12 and the outer pole 9 are separated from one another by a gap 26, the two components 9 and 12 being connected to a non-magnetic connecting component 29.
  • the magnet coil 10 is excited via a line 19 by an electrical current that can be supplied via an electrical plug contact 17.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic sheath 18, which can be molded onto the inner pole 12.
  • the magnetic flux circuit is closed by a Ruckflußkorper 33.
  • valve needle 3 is guided in a valve needle guide 13, which is disc-shaped.
  • a paired adjusting disk 14 is used for stroke adjustment.
  • An armature 20 is arranged on the valve needle 3 upstream of the adjusting disk 14. This is non-positively connected to the valve needle 3 by a weld 22 via a support flange 21.
  • a restoring spring 23 is supported on the support flange 21, which in the present design of the fuel injection valve 1 is preloaded by an adjusting sleeve 24.
  • Fuel channels 15a-15c run in the valve needle guide 13, in the armature 20 and on the valve seat body 5, which channels the fuel, which is supplied via a central fuel supply 16 and filtered by a filter element 25, to the spray-discharge opening 7.
  • the armature 20 is acted on by the return spring 23 against its stroke direction in such a way that the valve closing body 4 is held on the valve seat 6 m sealing system.
  • the magnet coil 10 When the magnet coil 10 is excited, it builds up a magnetic field, which moves the armature 20 against the spring force of the return spring 23 m in the stroke direction, the stroke being predetermined by the working gap 27 between the inner pole 12 and the armature 20 in the rest position.
  • the armature 20 also carries the support flange 21, which is welded to the valve needle 3, in the stroke direction.
  • FIG. 2 shows a partial axial sectional representation of a first exemplary embodiment of the embodiment of the device according to the invention
  • Fuel injection valve 1 There are m the enlarged
  • the configuration of the other components can be identical to a known fuel injection valve 1, in particular to the fuel injection valve 1 shown in FIG. 1. Elements already described are provided with the same reference numerals, so that a repetitive description is unnecessary.
  • the armature 20, which is furrowed in one piece in FIG. 1 is subdivided into the first larger armature part 20a and the second smaller armature part 20b.
  • the smaller anchor part 20b is arranged in a central recess 28 of the larger anchor part 20a.
  • the larger armature part 20a is acted upon by a first stronger return spring 23a, the smaller armature part 20b by a second weaker return spring 23b.
  • the return spring 23a is supported on the support flange 21 of a z. B. sleeve-shaped fastening part 34, while the return spring 23b is clamped between the support flange 21 and the anchor part 20b.
  • a flange 36 which is non-positively welded to the valve needle 3, serves as a lower anchor stop which intercepts the larger anchor part 20a after it has detached from the inner pole 12.
  • the mode of operation of the two-part armature 20a, 20b according to the invention does not differ from that of a one-piece armature 20.
  • the magnetic field is reduced in such a way that the larger armature part 20a acted upon by the first, stronger return spring 23a is released from the inner pole 12 and accelerated in the closing direction. Due to the smaller end face 31 of the armature part 20a compared to a one-piece armature 20, the armature part 20a is detached from the inner pole 12 after a considerably shorter time than a one-piece armature 20, since the magnetic flux decreases proportionally to the area and exponentially with time.
  • the adhesive force of the two anchor parts 20a, 20b is clamped on the inner pole 12 on one side, the Larger anchor part 20a can therefore separate from inner pole 12 much more quickly; on the other hand, due to the lower sanctity of the end face 35 of the smaller anchor part, the adhesive force is weakened somewhat less and the small anchor part 20b nevertheless falls off the inner pole 12 after the larger anier part 20a , By dividing the armature 20 in two, a considerably shorter closing time and thus a shorter metering time and a more precise metering quantity for the open fuel are achieved.
  • the impact effect of a two-part armature 20 is also improved compared to a one-part armature 20. This is achieved on the one hand by the reduced mass of each of the two anchor parts 20a and 20b, since a smaller anchor mass bounces less. In addition, it can be achieved by a suitable choice of the mass ratio of the anchor parts 20a and 20b that the smaller anchor part 20b falls off the inner pole 12 in such a way that it accommodates the anchor part 20a which has fallen off and already bounces back from the flange 36 serving as the lower anchor stop, and the oppositely directed pulses be almost canceled, which em undesirable further short-term opening of the fuel injection valve 1 prevented by the bouncing larger armature part 20a.
  • the fixed connection of the flange 36 to the valve needle 3 also prevents further short-term opening of the fuel injection valve 1, since the armature part 20a meets the flange 36 in the closing direction and increases rather than reduces the pressure on the valve closing body 4.
  • FIG. 3 shows a partial axial sectional view of a second exemplary embodiment of the embodiment of the device according to the invention
  • Fuel injection valve 1 Elements already described are provided with the same reference numerals, so that a repetitive description is unnecessary.
  • the fuel injection valve 1 here also has a pre-stroke gap 30 located between the larger armature part 20a and the support flange 21, which enables the two armature parts 20a, 20b to be pre-accelerated.
  • a pre-stroke gap 30 located between the larger armature part 20a and the support flange 21, which enables the two armature parts 20a, 20b to be pre-accelerated.
  • the lower anchor stop which in the first exemplary embodiment is designed as a flange 36 and is fixed with the valve needle 3 is connected, is formed in the second exemplary embodiment as a ring 37 and is located upstream of the nozzle body 2.
  • the housing-fixed position of the ring 37 is even more advantageous than the flange 36 connected to the valve needle 3, since the valve needle 3 now when bouncing the larger one Anchor part 20a can swing freely and no more impulse can be transmitted to it.
  • FIG 4 shows an axial section through an armature 20 of a third exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention.
  • the larger first armature part 20a is enclosed in a ring shape by the smaller second armature part 20b.
  • the first anchor part 20a strikes the inside and the second anchor part 20b touches the inside pole 12 on the outside.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and can also be implemented with a large number of other types of fuel valve.
  • the second return spring 23b can also be supported on the inner pole 12 or on a housing component.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen ist insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgelegt. Es ist mit einer Magnetspule (10), einem durch die Magnetspule (10) in einer Schliessrichtung von einer ersten Rückstellfeder (23a) beaufschlagten zweiteiligen Anker (20a, 20b) und einer mit dem grösseren Ankerteil (20a) kraftschlüssig in Verbindung stehenden Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschliesskörpers (4) versehen, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. Das erste Ankerteil (20a) ist in der Schliessrichtung von der ersten Rückstellfeder (23a) und das zweite Ankerteil (20b) ist in der Schliessrichtung von der zweiten Rückstellfeder (23b) beaufschlagt, wobei die Federkonstanten der Rückstellfedern (23a, 23b) unterschiedlich sind.

Description

Brennstoffemspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffemspritzventil nach der Gattung αes Hauptanspruchs .
Aus der DE 33 14 899 AI ist bereits ein elektromagnetisch betatigoares Brennstoffemspritzventil bekannt, bei welchem zur elektromagnetischen Betätigung ein Anker mit einer elektπscn erregbaren Magnetspule zusammenwirkt und der Hub des Ankers über eine Venmlnadel auf einen Ventilschließkorper übertragen wird. Der Ventilschl eßkorper wi Kt mit einer Vent lsitzflache zu einem Dichtsitz zusammen. Der Anker ist nicht starr an der Ventilnadel befestigt, sondern an dieser axial beweglich angeordnet. Eine erste Ruckstellfeder beaufschlagt die Ventilnadel Schließrichtung und halt somit das Brennstoffemspritzventil im stromlosen, nicht erregten Zustand der Magnetspule geschlossen. Der Anker w rd mittels einer zweiten Ruckstellfeder Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Anker m αer Ruhestellung an einem an der Ventilnadel vorgesehenen ersten Anschlag anliegt. Bei Erregen der Magnetspule wird der Anker m Hubrichtung angezogen und nimmt über den ersten Anschlag die Ventilnadel mit. Beim Abschalten des die Magnerspule erregenden Stromes wird die Ventilnadel mittels der ersten Ruckstellfeder ihre Schließstellung beschleunigt und fuhrt über den beschriebenen Anschlag den Anker mit. Sobald der Ventilschließkorper auf den Ventilsitz auftrifft, wird die Schließbewegung der Ventilnadel abrupt beendet. Die Bewegung des mit der Ventilnadel nicht starr verbundenen Ankers setzt sich entgegen üer Hubrichtung fort unα wird von der zweiten Ruckstellfeder aufgefangen, d. h. der Anker schwingt gegen die gegenüber der ersten Ruckstellfeder eine wesentlich geringere Federkonstante aufweisende zweite Ruckstellfeder durch. Die zweite Ruckstellfeder beschleunigt den Anker schließlich erneut Hubr_.chtung.
Wenn der AnKer am Anscnlag der Ventilnadel auftrifft, kann dies zu einem erneuten kurzzeitigen Abheben des mit der Ventilnadel verbundenen Vent lschließkorpers vom Ventilsitz und somit zum kurzzeitigen Offnen des Brennstoffemspπtzventils fuhren. Die Entprellung ist bei dem aus der DE 33 14 899 AI daher unvollständig. Ferner ist sowohl bei einem konventionellen Brennstoffemspritzventil, bei welchem der Anker starr mit der Ventilnadel verbunden ist, als auch bei dem aus der DE 33 14 899 AI bekannten Brennstoffemspritzventil nachteilig, daß der Offnungshub der Ventilnadel sofort einsetzt, sobald die von der Magnetspule auf den Anker ausgeübte Magnetkraft die Summe der Schließrichtung wirkenden Kräfte, d. h. der von der ersten Ruckstellfeder ausgeübten Federschließkraft und der hydraulischen Kräfte des unter Druck stehenden Brennstoffs, übersteigt. Dies ist insofern nachteilig, als beim Einschalten des die Magnetspule erregenden Stromes die Magnetkraft aufgrund der Selbstinduktion der Magnetspule und auftretender Wirbelstrome noch nicht ihren endgültigen Wert erreicht. Die Ventilnadel und der Ventilschließkorper werden daher zu Beginn des Offnungshubs von einer verminderten Kraft beschleunigt. Dies fuhrt zu einer nicht für alle Anwendungsfalle befriedigenden Öffnungszeit. Bei der Schließbewegung haftet der bekannte einteilige Anker relativ lange an dem magnetisierten Innenpol und lost sich aufgrund der Restmagnetisierung erst nach relativ langer Zeit. Dies fuhrt zu relativ langen Schließzelten.
Vorteile der Erfindung
Das erf dungsgemaße Brennstoffemspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die durch den zweigeteilten Anker erreichten Offnungs- bzw. Schließzelten des Brennstoffemspritzventils reduziert werden und daher zu einer größeren Zumeßgenauigkeit für den Brennstoff fahren. Dies wird durch die im Vernaltnis zu einem einteiligen Anker sehr schnell erfolgenαe Losung des Ankers vom Innenpol erreicht. Die Rückstellfeder mit großer Federkonstante greift unmittelbar nur an einem der Ankerteile an und muß nur dieses vom Innenpol losen. Da die Kontaktflache, die dieses Ankerteil mit dem Innenpol bildet, m Bezug auf die gesamte Kontaktflache, die der gesamte zweiteilige Anker mit dem Innenpol bildet, deutlich geringer ist, lost sich dieses Ankerteil frühzeitig von dem Innenpol, so daß die Schließbewegung frühzeitig einsetzt.
Ferner bietet die Anwendung eines zweigeteilten Ankers bei guter Abstimmung der Massenverhaltnisse eine Möglichkeit zur Entprellung des Systems, indem der Zeitunterschied, welcher bei Abschalten des Erregerstroms zwischen der Beschleunigung des größeren Ankerteils und des kleineren Ankerteils besteht, die beiden Ankerteile m entgegengesetzten Richtungen aufeinandertreffen laßt. Dies fuhrt zur Vermcntung des Impulses des geringfügig zurückprallenden Ankerteils, wodurch em unerwünschtes weiteres kurzzeitiges Offnen des Brennstoffemspritzventils verhindert wird.
Durch die m den Unteranspruchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffemspritzventils möglich.
Vorteilhaft ist auch eine leichte radiale Abschragung oder Keiligkeit der Stirnseite des Ankers, die am Innenpol anschlagt. Durch eine keilförmige Oberflachengestaltung wird die Kontaktflache zwischen Anker und Innenpol verringert und damit nimmt die zwischen Anker und Innenpol wirkende Adhäsionskraft ab. Dadurch lost sich beim Abbau des Magnetfeldes der Anker schneller vom Innenpol, wodurch sich die Ventilschließzeit verkürzt.
Von Vorteil ist insbesondere auch die Anwendung des Vorhubprmzips . Ein zwiscnen dem größeren Ankerteil und dem Stutzflansch befindlicher Vorhubspalt ermöglicht eine Vorbeschleunigung der beiden Ankerteile, wodurch ein Anfangsimpuls in Hubrichtung vorhanden ist. Dies ist insofern von Vorteil, als beim Einschalten des die Magnetspule erregenden Stromes die Magnetkraft aufgrund von Selbstinduktion und Wirbelstromen noch nicht ihren endgültigen Wert erreicht. Die Zeit, welche durch den Vorhub gewonnen wird, reicht jedoch aus, das Magnetfeld vollständig aufzubauen. Die Ventilnadel und der Ventilschließkorper werden daher zu Beginn des Offnungshubs mit unverminderter Kraft beschleunigt. Dies resultiert in kurzen und präzisen Offnungs- und Zumeßzeiten.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch ein Brennstoff- einspritzventil gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem axialen
Schnitt durch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemäßen
Brennstoffemspritzventils im Bereich II m Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem axialen
Schnitt durch ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils im Bereich II m Fig.
1, und
Fig. 4 einen axialen Schnitt durch den Anker eines vierten Ausfuhrungsbeispiels .
Beschreibung der Ausfunrungsbeispiele
Bevor anhand der Fig. 2 bis 4 drei Ausführungsbeispiele eines erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils naher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 ein bereits bekanntes Brennstoffemspritzventil bezuglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
Das Brennstoffemspritzventil 1 ist m der Form eines Emspritzventils für Brennstoffe spπtzanlagen von gemischverdichteten, fremdgezundeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffemspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff m einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine .
Das Brennstoffemspritzventil 1 besteht aus einem Dusenkorper 2, m welchem eine Ventilnadel 3 gefuhrt ist. Die Ventilnadel 3 steht m Wirkverbindung mit einem Ventilschließkorper 4, der mit einer an einem Ventilsitzkorper 5 angeordneten Ventilsitzflache 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffemspritzventil 1 handelt es sich im Ausfuhrungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffemspritzventil 1, welches über eine Abspritzoffnung 7 verfugt. Der Dusenkorper 2 ist durch eine Dicntung 8 gegen einen teilweise ein Ventilgehause bildenden Außenpol 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 st m einem Spulengehause 11 gekapselt und auf einen Spulentrager 32 gewickelt, welcher an einem Innenpol 12 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 12 und der Außenpol 9 sind durcn einen Spalt 26 voneinander getrennt, wobei beide Bauteile 9 und 12 mit einem nichtmagnetischen Verbindungsbauteil 29 verbunden sind. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zufuhrbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeυen, die am Innenpol 12 angespritzt sein kann. Der magnetische Flußkreis wird durch einen Ruckflußkorper 33 geschlossen.
Die Ventilnadel 3 ist m einer Ventilnadelfuhrung 13 gefuhrt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubemstellung dient eine zugepaarte Emstellscheibe 14. Stromaufwärts der Emstellscheibe 14 ist auf der Ventilnadel 3 ein Anker 20 angeordnet. Dieser ist über einen Stutzflansch 21 kraftschlussig mit der Ventilnadel 3 durch eine Schweißnaht 22 verbunden. Auf dem Stutzflansch 21 stutzt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffemspritzventils 1 durch eine Emstellhulse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelfuhrung 13, im Anker 20 und am Ventilsitzkorper 5 verlaufen Brennstoffkanale 15a-15c, die den Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird, zur Abspritzoffnung 7 leiten. Im Ruhezustand des Brennstoffemspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkorper 4 am Ventilsitz 6 m dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese em Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 m Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch den m der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Stutzflansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls m Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 m Wirkverbindung stehende Ventilschließkorper 4 hebt von der Ventilsitzflache 6 ab und Brennstoff wird am Ventilsitz 6 vorbei zur Abspritzoffnung 7 gefuhrt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fallt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Ruckstellfeder 23 vom Innenpol 12 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Infolgedessen setzt der Ventilschließkorper 4 auf der Ventilsitzflache 6 auf und das Brennstoffemspritzventil 1 wird gescnlossen.
Fig. 2 zeigt m einer auszugsweisen axialen Scnnittdarstellung em erstes Ausfuhrungsbeispiel der er mdungsgemaßen Ausgestaltung des
Brennstoffemspritzventils 1. Es werden m der vergrößerten
Darstellung nur diejenigen Komponenten aufgeführt, die m
Bezug auf die Erfindung von wesentlicher Bedeutung sind. Die Ausgestaltung der übrigen Komponenten kann mit einem bekannten Brennstoffemspritzventil 1, insbesondere mit dem m Fig. 1 dargestellten Brennstoffemspritzventil 1, identisch sein. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt. Der in Fig. 1 einteilig ausgefunrte Anker 20 untergliedert sich erfmdungsgemaß m em erstes größeres Ankerteil 20a und em zweites kleineres Ankerteil 20b. Das kleinere Ankerteil 20b ist in einer zentralen Ausnehmung 28 des größeren Ankerteils 20a angeordnet. Das größere Ankerteil 20a wird durch eine erste stärkere R ckstellfeder 23a beaufschlagt, das kleinere Ankerteil 20b durch eine zweite schwächere Ruckstellfeder 23b. Die Ruckstellfeder 23a stutzt sich an dem Stutzflansch 21 eines z. B. hulsenformigen Befestigungsteils 34 ab, wahrend die Ruckstellfeder 23b zwischen dem Stutzflansch 21 und dem Ankerteil 20b eingespannt ist. Em Flansch 36, welcher kraftschlussig mit der Ventilnadel 3 verschweißt st, dient als unterer Ankeranscnlag, der das größere Ankerteil 20a abfangt, nachdem es sich vom Innenpol 12 gelost hat.
Wird der Magnetspule 10 em Erregerstrom über den Steckkontakt 17 und die Leitung 19 zugeführt, baut sicn em Magnetfeld auf, welches das erste Ankerteil 20a und das zweite Ankerteil 20b gleichzeitig beschleunigt und an den Innenpol 12 zieht. Insofern unterscheidet sich die Wirkungsweise des erfmdungsgemaßen zweiteiligen Ankers 20a, 20b nicht von der eines einteilig ausgeführten Ankers 20.
Wird der Erregerstrom ausgeschaltet, baut sich das Magnetfeld so ab, daß sich zuerst das durch die erste, stärkere Ruckstellfeder 23a beaufschlagte größere Ankerteil 20a vom Innenpol 12 lost und m Schließrichtung beschleunigt wird. Durch die im Vergleich zu einem einteiligen Anker 20 kleinere Stirnflache 31 des Ankerteils 20a lost sich das Ankerteil 20a bereits nach erheblich kürzerer Zeit als em einteiliger Anker 20 vom Innenpol 12, da der magnetische Fluß proportional zur Flache und exponentiell mit der Zeit abnimmt .
Dieser Effekt kann noch durch eine leichte Heiligkeit der Stirnseiten 31 und 35 des Ankers 20 verstärkt werden. Durcn eine Abschragung bereits m der Größenordnung weniger μm lassen sich die Adhäsionskräfte zwischen dem Innenpol 12 und der Stirnflacne 31 αes größeren Ankerteils 20a sowie der Stirnflache 35 des kleineren Ankerteils 20b auf einen Bruchteil reduzieren, was eine weitere Verkürzung der Schließzeit begünstigt. Das kleinere Ankerteil 20b, das durch die zweite schwächere R ckstellfeder 23b beaufschlagt wird, verbleibt noch einige Zeit am Innenpol 12 und beeinträchtigt damit den schnellen Schließvorgang des Brennstoffemspritzventils 1 nicht. Wird die Heiligkeit der Stirnflachen 31 und 35 so gewählt, daß die Stirnflache 31 des größeren Ankerteils 20a starker geneigt ist als die Stirnflache 35 des kleineren Ankerteils 20b, wird auf der einen Seite die Adhasionskraft der beiden Ankerteile 20a, 20b am Innenpol 12 verKlemert, der größere Ankerteil 20a kann sich also wesentlich schneller vom Innenpol 12 losen, auf der anderen Seite wird durch die geringere Heiligkeit der Stirnflache 35 des kleineren Ankerteils die Adhasionskraft etwas weniger abgeschwächt und das kleiner Ankerteil 20b fallt dennoch verzögert nach dem größeren Anierteil 20a vom Innenpol 12 ab. Durcn die Zweiteilung des Ankers 20 wird also eine erheblich kürzere Schließzeit und damit eine kürzere Zumeßzeit sowie eine genauere Zumeßmenge für oen Brennstoff erreicht.
Auch die Prellwirkung eines zweiteiligen Ankers 20 ist gegenüber einem einteiligen Anker 20 verbessert. Dies wird zum einen durch die reduzierte Masse jedes der beiden Ankerteile 20a und 20b erreicht, da eine kleinere Ankermasse weniger stark prellt. Zusätzlich kann man durch geeignete Wahl des Massenverhaltnisses der Ankerteile 20a und 20b erreichen, daß das kleinere Ankerteil 20b so vom Innenpol 12 abfallt, daß es dem vorher abgefallenen und bereits von dem als unteren Ankeranschlag dienenden Flansch 36 zurückprallenden Ankerteil 20a entgegenkommt und die entgegengesetzt gerichteten Impulse nahezu aufgehoben werden, was em unerwünschtes weiteres kurzzeitiges Offnen des Brennstoffemspritzventils 1 durch das prellende größere Ankerteil 20a verhindert. Auch durch die feste Verbindung des Flansches 36 mit der Ventilnadel 3 wird einem weiteren kurzzeitigen Offnen des Brennstoffemspritzventils 1 vorgebeugt, da das Ankerteil 20a m Schließrichtung auf den Flansch 36 trifft und den Druck auf den Ventilschließkorper 4 eher verstärkt als verringert.
Fig. 3 zeigt m einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung em zweites Ausfuhrungsbeispiel der erfmdungsgemaßen Ausgestaltung des
Brennstoffemspritzventils 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sicn eine wiedernolende Beschreibung erübrigt.
Gegenüber Fig. 2 besitzt das Brennstoffemspritzventil 1 hier noch einen zwischen dem größeren Ankerteil 20a und dem Stutzflansch 21 befindlichen Vorhubspalt 30, der eine Vorbeschleunigung der beiden Ankerteile 20a, 20b ermöglicht. Dadurch ist beim Auftreffen des Ankerteils 20a auf den Stutzflansch 21 bereits em Impuls m Hubrichtung vorhanden, der über den Stutzflansch 21 auf die Ventilnadel 3 übertragen wird und sich positiv auf die Öffnungszeiten des Brennstoffemspritzventils 1 auswirkt. Dies ist insofern von Vorteil, als beim Einschalten des die Magnetspule 10 erregenden Stromes die Magnetkraft aufgrund der Selbstinduktion der Magnetspule 10 und auftretender Wirbelstrome noch nicht ihren endgültigen Wert erreicht. Die Zeit, welche verstreicht, bis das Ankerteil 20a den Anschlag am Stutzflansch 21 erreicht, reicht jedoch aus, das Magnetfeld vollständig aufzubauen. Die Ventilnadel 3 und der Ventilschließkorper 4 werden daher zu Beginn des Offnungshubs mit unverminderter Kraft beschleunigt. Dies resultiert m kurzen und präzisen Offnungs- und Zumeßzeiten.
Der untere Ankeranschlag, welcher im ersten Ausfuhrungsbeispiel als Flansch 36 ausgeführt und fest mit der Ventilnadel 3 verbunden ist, ist im zweiten Ausfuhrungsbeispiel als Ring 37 ausgebildet und befindet sich stromaufwärts des Dusenkorpers 2. Die gehausefeste Lage des Rings 37 ist noch vorteilhafter als der mit der Ventilnadel 3 verbundene Flansch 36, da die Ventilnadel 3 nun beim Prellen des größeren Ankerteils 20a frei durchschwingen kann und kein Impuls mehr auf diese übertragen werden kann.
Fig. 4 zeigt einen axialen Schnitt durch einen Anker 20 eines dritten Ausfuhrungsbeispiels eines erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils 1. Das größere erste Ankerteil 20a wird von dem kleineren zweiten Ankerteil 20b ringförmig umschlossen. Dabei schlagt das erste Ankerteil 20a bei diesem Ausfuhrungsbeispiel innen und das zweite Ankerteil 20b außen an den Innenpol 12 an.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschrankt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffe spπtzventilen realisierbar. Beispielsweise kann sich die zweite Ruckstellfeder 23b auch am Innenpol 12 oder an einem Gehausebauteil abstutzen.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffemspritzventil (1) für Brennstoffemspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff m den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Magnetspule (10), einem durch die Magnetspule (10) m einer Schließrichtung von einer ersten Ruckstellfeder (23a) beaufschlagten Anker (20) und einer mit dem Anker (20) kraftschlussig m Verbindung stehenden Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkorpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzflache (6) einen Dichtsitz bildet, wobei der Anker (20) zusätzlich durch eine zweite Ruckstellfeder (23b) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) em erstes Ankerteil (20a) und em zweites Ankerteil (20b) unterteilt ist und das erste Ankerteil (20a) m der Schließrichtung von der ersten Ruckstellfeder (23a) und das zweite Ankerteil (20b) m der Schließrichtung von der zweiten Rückstellfeder (23b) beaufschlagt wird, wobei die Federkräfte der Ruckstellfedern (23a, 23b) unterschiedlich sind.
2. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ankerteil (20a) eine zentrale Ausnehmung (28) aufweist, m welcher das zweite Ankerteil (20b) gefuhrt ist.
3. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ankerteil (20a) mit einem Stutzflansch (21) in kraftschlussiger Verbindung steht, der mit der Ventilnadel (3) fest verbunden ist.
4. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzflansch (21) an einem hulsenformigen Befestigungsteil (34) ausgebildet ist und die Ventilnadel (3) durch eine zentrale Aαsnehmung des Stutzflansches (21) ragt.
5. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ankerteil (20a) durch die erste Ruckstellfeder (23a) über den Stutzflansch (21) an der Ventilnadel (3) beaufschlagt ist.
6. Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ankerteil (20b) über die zweite RucKstellfeder (23b) mit dem Stutzflansch (21) kraftschlussig verbunden ist.
7. Brennstoffemspritzventil nach einem der vorhergenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Ankerteile (20a, 20b) bei Erregung der Magnetspule (10) gemeinsam entgegen der Schließrichtung auf einen Innenpol (12) zubewegen.
8. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei der Abschaltung der Magnetspule (10) das erste Ankerteil (20a) durch die Ruckstellkraft der ersten Ruckstellfeder (23a) vom Innenpol (12) lost und sich unaohangig vom zweiten Ankerteil (20b) m die Ausgangslage zuruckbewegt .
9. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zweite Ankerteil (20b) nach einem weiteren Abbau des Magnetfeldes durch die zweite Rückstellfeder (23b) die Ausgangslage zuruckbewegt.
10 Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das erste Ankerteil (20a) eine dem Innenpol (12; zugewandte Stirnseite (31) aufweist, die eine Heiligkeit besitzt.
11. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ankerteil (20a) eine keilige Stirnseite (31) aufweist, das zweite Ankerteil (20b) eine dem Innenpol (12) zugewandte Stirnseite (35) aufweist, die ebenfalls eine Heiligkeit besitzt und die Heiligkeit der Stirnseite (31) des ersten Ankerteils (20a) großer ist als die Heiligkeit der Stirnseite (35) des zweiten Ankerteils (20b) .
12. Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stutzflansch (21) und dem ersten Ankerteil (20a) em Vorhubspalt (30) vorgesehen ist, der eine
Vorbeschleunigung des ersten Ankerteils (20a) ermöglicht, bevor dieses über den Stutzflansch (21) auf die Ventilnadel
(3) einwirkt.
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