DE102004050992A1

DE102004050992A1 - Solenoid-operated fuel injector with hydraulic over-stroke stop

Info

Publication number: DE102004050992A1
Application number: DE102004050992A
Authority: DE
Inventors: Frieder Buerkle; Ralf Maier; Andreas Rettich; Heiko Seng
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2006-04-27
Also published as: JP4495761B2; ATE387577T1; EP1805409B1; DE502005003034D1; JP2008517212A; WO2006042798A1; EP1805409A1

Abstract

The invention relates to an electromagnetic valve for actuating a fuel injector by means of a closing element (13) via which a discharge throttle (14) of a control chamber (15) can be released or closed. An armature plate (7) is moveably mounted on an armature pin (6) and secured by a stop (5). A magnet (2) is arranged opposite the armature plate (7) and at least one overflow channel (26) is provided inside the armature plate (7), said overflow channel connecting hydraulically the discharge throttle chamber (34) to the control chamber (35), thereby forming a hydraulic cushion underneath the armature plate (7).

Description

Technisches Gebiettechnical area

Magnetventile können an Kraftstoffeinspritzanlagen zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren eingesetzt werden. Dazu umfassen die Magnetventile einen in den Injektorkörper eingelassenen Elektromagneten, welcher mit einer Ankergruppe zusammenarbeitet, die einen Ankerbolzen und eine Ankerplatte umfasst. Der Ankerbolzen ist so ausgestaltet, dass an diesem ein Schließkörper aufgenommen ist, der einen Ablauf eines die Düsennadel des Kraftstoffinjektors betätigenden Steuerraumes verschließt oder freigibt. Zur Erzielung einer genauen Hubbewegung der Ankergruppe bei Erregung des Elektromagneten ist eine betriebssichere und spielfreie Verbindung von Ankerplatte und Ankerbolzen bei zweiteiligen Ankerbaugruppen beziehungsweise bei Ankerführungshülse und Ankerbolzen bei einteiligen Ankern erforderlich.solenoid valves can to fuel injection systems for actuating fuel injectors be used. These include the solenoid valves in the injector embedded electromagnet, which cooperates with an anchor group, which includes an anchor bolt and an anchor plate. The anchor bolt Is designed such that at this a closing body is received, the one Expiration of a nozzle needle actuating the fuel injector Control room closes or releases. To achieve a precise lifting movement of the anchor group when energized, the electromagnet is a reliable and backlash-free Connection of anchor plate and anchor bolt in two-piece anchor assemblies or at anchor guide sleeve and Anchor bolts required for one-piece anchors.

DE 196 50 865 A1 bezieht sich auf ein Magnetventil. Dessen Anker ist mehrteilig ausgebildet. Der Anker umfasst eine Ankerscheibe und einen Ankerbolzen, der in einem Gleitstück geführt wird. Um ein Nachschwingen der Ankerscheibe nach einem Schließen des Magnetventils zu vermeiden, ist am Magnetanker eine Dämpfungseinrichtung ausgeführt. Mit einer solchen Einrichtung sind exakt die erforderlichen kurzen Schaltzeiten des Magnetventils einhaltbar und auch reproduzierbar. Dieses Magnetventil ist bestimmt zur Anwendung bei Einspritzanlagen, insbesondere Hochdruckeinspritzanlagen wie zum Beispiel solche mit Hochdrucksammelraum (Common Rail). DE 196 50 865 A1 refers to a solenoid valve. Its anchor is designed in several parts. The armature includes an armature disc and an anchor bolt which is guided in a slider. To avoid ringing of the armature disk after closing the solenoid valve, a damping device is designed on the magnet armature. With such a device exactly the required short switching times of the solenoid valve are sustainable and also reproducible. This solenoid valve is intended for use in injection systems, in particular high-pressure injection systems such as those with high-pressure accumulator (common rail).

Eine Dämpfungseinrichtung, mit der ein Nachschwingen des ersten Ankerteiles bei seiner dynamischen Verschiebung dämpfbar ist, umfasst einen ersten Ankerteil, der einen in axiale Richtung weisenden Ansatz enthält, der in eine zum Ansatz komplementär ausgebildete, ortsfest angeordnete Aussparung eines Gleitstücks bei einer Verschiebung des ersten An kerteils eintauchen kann. Dabei schließt die Aussparung mit dem Ansatz einen Dämpfungsraum ein, der über eine Leckspalt Verbindung mit einem ihm umgebenden Entlastungsraum hat.A Damping device, with a reverberation of the first anchor part in its dynamic Displacement dampened , comprises a first anchor part, which faces one in the axial direction Includes approach in a complementary to the neck trained, stationarily arranged recess a slider can dive at a shift of the first to kerteils. This closes the recess with the approach a damping chamber one over has a leakage gap connection with a surrounding discharge space.

Alternativ kann am Ankerbolzen eine Ringschulter, angeordnet werden, die von einem Teil des ersten Ankerteils umschlossen ist und an dem ersten Ankerteil ebenfalls eine Ringschulter angebracht ist, zwischen der und der Ringschulter des Ankerbolzens ständig ein Dämpfungsraum eingeschlossen ist, der seinerseits über einen Leckspalt eine Verbindung zu einem ihm umgebenden Entlastungsraum aufweist.alternative can be arranged on the anchor bolt an annular shoulder, which by a part of the first anchor part is enclosed and on the first anchor part also an annular shoulder is attached between the and the Ring shoulder of anchor bolt constantly a damping room which in turn is connected via a leakage gap to a surrounding relief space has.

Gemäß dieser Lösung mit einem durch einen Elektromagneten betätigbaren, zweiteilig ausgebildeten Anker, ist zwischen dem Ankerbolzen und der Ankerplatte ein Anschlagring eingelassen. Der Anschlagring ist als offene Sicherungsscheibe ausgebildet und neigt zum Ausschlagen. Es können stärkere Verschleißerscheinungen auftreten, die zu einem zu sich einstellendem Spiel zwischen Ankerbolzen und Ankerplatte und zum anderen zur vollständigen Zerstörung der Sicherungsscheibe führen können. Ein sich einstellendes Spiel zwischen Ankerbolzen und Ankerplatte beeinflusst die Mengentoleranzen bei der Einspritzung nachteilig, so dass insbesondere eine Reproduzierbarkeit bei in kurzen Abständen aufeinander folgenden Einspritzungen kleinster Mengen nicht mehr gegeben ist.According to this solution with a two-part actuated by an electromagnet Anchor, is a stop ring between the anchor bolt and the anchor plate admitted. The stop ring is designed as an open lock washer and tends to knock out. It can stronger signs of wear occur, leading to a self-adjusting game between anchor bolts and anchor plate and on the other to completely destroy the Guide the lock washer can. An adjusting game between anchor bolt and anchor plate influences the quantity tolerances in the injection adversely, so that in particular a reproducibility at short intervals each other Following injections of smallest quantities is no longer given.

Aus DE 101 33 450 A1 ist ein Magnetventil mit einer Steck-Drehverbindung bekannt. Das Magnetventil kommt an einem Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz, wobei der Kraftstoffinjektor einen Injektorkörper sowie einen Elektromagneten umfasst. Mit diesem ist eine Ankerbaugruppe des Magnetventils zur Druckentlastung eines Steuerraums betätigbar, so dass eine im Injektorkörper vorhandene Düsennadelanordnung eine Öffnungs- beziehungsweise einer Schließbewegung ausführt. Die Ankergruppe enthält ein erstes und ein zweites Ankerteil. Das erste Ankerteil und das zweites Ankerteil sind durch eine Steck-Drehverbindung miteinander gefügt, wobei eines der Ankerteile von einer Drehsicherung enthaltenden Ankerführung umgriffen ist.Out DE 101 33 450 A1 is a solenoid valve with a plug-in rotary connection known. The solenoid valve is used on a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the fuel injector comprises an injector body and an electromagnet. With this an armature assembly of the solenoid valve for depressurizing a control chamber is actuated, so that a present in the injector nozzle needle assembly performs an opening or a closing movement. The anchor group includes a first and a second anchor part. The first anchor part and the second anchor part are joined together by a plug-in rotary connection, wherein one of the anchor parts is encompassed by an armature guide containing a rotation lock.

Bei heute bekannten Magnetventilen, welche im Zusammenhang mit Kraftstoffinjektoren in Einspritzsystemen zur Kraftstoffversorgung eingesetzt werden, wird der Ankerhub über Einstellringe eingestellt, welche die axiale Lage eines entsprechenden Ankeranschlages festlegen. Über den Anker beziehungsweise über die Bewegung des Ankers in axialer Richtung wird die Öffnung einer Düse des Kraftstoffinjektors und somit die eingespritzte Kraftstoffmenge festgelegt. Beim Zusammenbau eines Magnetventiles beziehungsweise eines Kraftstoffinjektors werden die Bauteile, welche den Ankerhub bestimmen, vermessen und anhand der Messergebnisse wird die für ein bestimmten vorgegebenen Ankerhub erforderliche Dimensionierung eines Einstellrings berechnet. Eine Magnetgruppe wird dann zusammen mit dem entsprechend der Berechnung dimensionierten Einstellring im Injektorkörper verschraubt und anschließend wird der Ankerhub mit verschraubtem, beziehungsweise verspanntem Zustand gemessen. Für die Verwendung in Höchstdruckeinspritzsystemen sind für den Ankerhub allenfalls Toleranzen im Mikrometerbereich tolerierbar, um ein reproduzierbares Injektor-Verhalten zu gewährleisten. Aufgrund der erlaubten lediglich geringen Toleranzabweichung befindet sich der Ankerhub nach einer ersten Montage, wie sie oben geschildert wurde, nicht immer innerhalb der Toleranzwerte. Um dann die Einstellung des Ankerhubes innerhalb der engen Toleranzwerte zu gewährleisten, muss die Magnetgruppe vollständig demontiert werden und über die Wahl eines Einstellrings einer anderen Dimensionierung der Ankerhub neu eingestellt werden. Gegebenenfalls muss dieser Vorgang sogar mehrmals wiederholt werden, bis eine akzeptable Toleranzeinhaltung des Ankerhubs erzielt wird.In today known solenoid valves, which are used in connection with fuel injectors in injection systems for fuel supply, the armature stroke is set by adjusting rings which define the axial position of a corresponding anchor stop. About the armature or via the movement of the armature in the axial direction, the opening of a nozzle of the fuel injector and thus the injected fuel quantity is set. When assembling a solenoid valve or a fuel injector, the components that determine the armature stroke are measured and based on the measurement results, the required for a given predetermined armature stroke dimensioning of a setting is calculated. A magnet group is then screwed together with the adjustment ring dimensioned according to the calculation in the injector body and then the armature stroke is measured with a screwed or braced state. For use in ultrahigh-pressure injection systems tolerances in the micrometer range tolerable at most tolerances for the armature stroke to ensure a reproducible injector behavior. Due to the allowed only slight tolerance deviation the armature stroke is not always within the tolerance values after a first assembly as described above. In order to then ensure the adjustment of the armature stroke within the narrow tolerance values, the magnet group must be completely disassembled and be reset by selecting a ring of a different dimensioning of the armature stroke. If necessary, this process must even be repeated several times until an acceptable tolerance compliance of the armature stroke is achieved.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Minimierung des Mengen- und des Streuungseinflusses bei kurz hintereinander folgenden Einspritzvorgängen das Aufprallen einer Überhubscheibe auf den Ankerbolzen zu verringern, wenn nicht vollständig zu verhindern. Eine bisher zu diesem Zweck eingesetzte Überhubfeder wird durch ein hydraulisches Polster ersetzt.According to the invention, it is proposed to minimize the quantity and the scattering influence at short successive injections the impact of a Überhubscheibe on the anchor bolts to decrease, if not completely closed prevent. A previously used for this purpose over-travel spring is replaced by a hydraulic pad.

Beim Schließen eines Magnetventils bewegen sich die Komponenten Ankerbolzen und Ankerplatte einer zweiteilig ausgebildeten Ankeranordnung gemeinsam in Richtung auf den Ventilsitz. Wenn das Schließelement, was zum Beispiel als eine Keramikkugel ausgebildet sein kann, im Ventilsitz aufschlägt, trennen sich Ankerplatte und Ankerbolzen. Die Ankerplatte vermag in einen Überhubbereich durchzuschwingen. Durch die Trennung von Ankerbolzen und Ankerplatte beim Schließvorgang, wird die Impulskraft und damit das „Schließprellen" verringert. Die bisher eingesetzte Überhubfeder drückt die Ankerplatte vor der nächstfolgenden Einspritzung wieder in ihre Ausgangsposition zurück. Wenn nun Einspritzvorgänge in kurzen Zeitabständen stattfinden, bevor eine bisher eingesetzte Überhubfeder die Ankerplatte in ihre Ausgangsposition zurückgestellt hat, verschlechtert sich die Qualität von Einspritzmenge und Einspritzstreuung. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen, im Inneren des Ankerbolzens ausgebildeten Überströmkanäle, besteht nunmehr eine hydraulische Verbindung, um eine über eine Ablaufdrossel abgesteuerte Kraftstoffmenge vom Ablaufdrosselraum in einen hydraulischen Raum einzuleiten. Das die Überströmkanäle durchströmende Fluid, das heißt, der Kraftstoff mündet in den weiteren hyd raulischen Raum oberhalb einer stationär montierten Ankerbolzenführung. Dazu münden die Austrittsöffnung beziehungsweise die Austrittsöffnungen bei mehreren Überströmkanälen, im Bereich zwischen der Oberseite der stationär montierten Ankerbolzenführung und unterhalb eines Halsbereiches der am Ankerbolzen bewegbar aufgenommenen Ankerplatte. Der aus der Austrittsöffnung des einen oder der mehreren Überströmkanäle austretende Kraftstoff baut zwischen einer oberen Stirnfläche der stationär montierten Ankerbolzenführung und der Unterseite eines Halsbereiches der Ankerplatte ein hydraulisches Polster auf, welches die am Ankerbolzen bewegbar geführte Ankerplatte dämpft.At the Shut down a solenoid valve, the components move anchor bolts and Anchor plate of a two-piece anchor assembly together towards the valve seat. If the closing element, what for example can be designed as a ceramic ball, hits in the valve seat, separate anchor plate and anchor bolt. The anchor plate can in a Überhubbereich durchzuschwingen. By separating anchor bolt and anchor plate during closing, the impulse force and thus the "closing bounce" is reduced presses the anchor plate before the next Injection back to its original position. If now injections in short intervals take place before a previously used overstroke the anchor plate returned to its original position has deteriorated, the quality of injection quantity and injection dispersion. By the inventively proposed formed in the interior of the anchor bolt overflow, now consists of a hydraulic Connect to one over an outflow throttled amount of fuel from the drain throttle to enter a hydraulic room. The fluid flowing through the transfer channels, the is called, the fuel flows in the further hyd raulischen space above a stationary mounted Anchor bolt guide. To do this the exit opening or the outlet openings with several overflow channels, in Area between the top of the stationary mounted anchor bolt guide and below a neck region of the anchor bolt movably received Anchor plate. The emerging from the outlet opening of the one or more transfer channels Fuel builds up between an upper end face of the stationary mounted Anchor bolt guide and the bottom of a neck area of the anchor plate a hydraulic Pad on which the anchor bolt movably guided anchor plate attenuates.

Am Halsbereich der Ankerplatte auf der der Stirnfläche der stationären Ankerbolzenführung zuweisenden Seite des Halsbereiches wird bevorzugt eine Fase ausgebildet. Die Fase verläuft in radialer Richtung gesehen von außen nach innen und wird von einem Fasenrand begrenzt. Durch eine derart ausgebildete Fase an der Unterseite des Halsabschnittes der Ankerplatte wird das Abströmen von Kraftstoff, welcher über die Austrittsöffnung oder die Austrittsöffnungen an der Mantelfläche des Ankerbolzens zwischen der stationären Ankerbolzenführung und der Unterseite des Halsbereiches in den weiteren hydraulischen Raum eintritt, aus der durch eine Kegelfläche und ein Fasenrand begrenzten Anordnung vermieden. Dadurch verbleibt stets ein Fluid-Vorrat in dem durch die konische Fläche der Fase und dem Fasenrand sowie der Mantelfläche des Ankerbolzens begrenzten Raum, der dann auf die Ankerplatte einwirkt.At the Neck region of the anchor plate on the front surface of the stationary anchor bolt guide assigning Side of the neck region is preferably formed a chamfer. The Chamfer runs viewed in the radial direction from outside to inside and is of limited to a bevel edge. Through such a trained chamfer the bottom of the neck portion of the anchor plate is the outflow of fuel, which over the exit opening or the outlet openings on the lateral surface of the anchor bolt between the stationary anchor bolt guide and the bottom of the neck area in the further hydraulic space enters, from the limited by a conical surface and a chamfer edge Arrangement avoided. This always leaves a fluid supply in through the conical surface the chamfer and the chamfer edge and the lateral surface of the anchor bolt limited Space, which then acts on the anchor plate.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird auf die am Ankerbolzen geführte Ankerplatte eine Rückstellkraft ausgeübt, die jedoch nicht immer permanent auf die Ankerplatte einwirkt. Nur im geöffneten Zustand des kugelförmig ausgebildeten Schließelementes und gleich nach dem Schließen des Schließelementes, das heißt dessen Anliegen am Ventilsitz, ist eine Rückstellkraft vorhanden, welche das Aufprallen der Ankerplatte auf einen als Sichelscheibe ausgebildeten Anschlag somit verringert beziehungsweise dämpft.By the proposed solution according to the invention on the guided on the anchor bolt Anchor plate a restoring force applied but not always permanently acting on the anchor plate. Just in the open Condition of the spherical trained closing element and immediately after closing the Closing element, this means whose concern with the valve seat, a restoring force is present, which the impact of the anchor plate on a trained as a sickle disc Stop thus reduces or dampens.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Magnetventil zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors, mit einer Überhubfeder, die zwischen der Ankerplatte und einer Ankerbolzenführung stationär aufgenommen ist, 1 a known from the prior art solenoid valve for controlling a fuel injector, with an overstroke spring, which is received stationary between the anchor plate and an anchor bolt guide,

2 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung mit im Ankerbolzen ausgebildeten Überströmkanälen zur hydraulischen Verwendung eines Ablaufsteuerraumes mit einem weiteren hydraulischen Raum, und 2 a first embodiment of the proposed solution according to the invention with formed in the anchor bolt overflow channels for the hydraulic use of a flow control room with another hydraulic space, and

3 über die Zeitachse aufgetragene Bewegungszeiten einer Ankerplatte, die über eine Überhubfeder beaufschlagt ist sowie mit einem hydraulischen Polster gedämpft wird. 3 Be applied over the time axis wegungszeiten an anchor plate, which is acted upon by a Überhubfeder and is damped with a hydraulic pad.

Ausführungsvariantenvariants

Der Darstellung gemäß 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Magnetventil zu entnehmen, dessen Ankerplatte durch eine Überhubfeder beaufschlagt ist, die sich ihrerseits auf einer stationär, im Injektorkörper angeordneten Ankerbolzenführung abstützt.The representation according to 1 is to be taken from a known from the prior art solenoid valve whose armature plate is acted upon by an overstroke spring, which in turn is supported on a stationary, arranged in the injector anchor bolt guide.

Das in 1 dargestellte Magnetventil 1 umfasst einen Magneten 2, der im Ventilgehäuse 4 aufgenommen ist. Der Magnet 2 umschließt eine Schließfeder 3, die eine obere Stirnseite eines Ankerbolzens 6 beaufschlagt. Oberhalb einer Ankerplatte 7 ist ein mechanischer Anschlag 5 vorgesehen, der beispielsweise als Sichelscheibe ausgebildet sein kann und die obere Hubbegrenzung für die am Ankerbolzen 6 bewegbar aufgenommene Ankerplatte 7 darstellt. Die Ankerplatte 7 ihrerseits ist über eine Überhubfeder 8 beaufschlagt, die sich an einer Ankerbolzenführung 10 abstützt. Der Ankerbolzenführung 10 ist in dem Ventilgehäuse 4 über eine Ventilspannschraube 9 befestigt. In der Ankerbolzenführung 10 können ein oder mehrere Bohrungen 16 ausgebildet sein, die das Überströmen von Kraftstoff in den Leckagebereich des Kraftstoffinjektors ermöglichen. Über die Ventilspannschraube 9 ist die Ankerbolzenführung 10 an ein Ventilstück 11 angestellt.This in 1 illustrated solenoid valve 1 includes a magnet 2 in the valve body 4 is included. The magnet 2 encloses a closing spring 3 , which is an upper end face of an anchor bolt 6 applied. Above an anchor plate 7 is a mechanical stop 5 provided, which may for example be designed as a sickle disc and the upper stroke limiter for the anchor bolt 6 movably received anchor plate 7 represents. The anchor plate 7 in turn, is over an over-travel spring 8th subjected to an anchor bolt guide 10 supported. The anchor bolt guide 10 is in the valve body 4 via a valve clamping screw 9 attached. In the anchor bolt guide 10 can have one or more holes 16 be formed, which allow the overflow of fuel in the leakage region of the fuel injector. About the valve clamping screw 9 is the anchor bolt guide 10 to a valve piece 11 hired.

Der Ankerbolzen 6 mit daran bewegbar aufgenommener Ankerplatte 7 umfasst eine Kugelkalotte 12, in welcher ein in der Darstellung gemäß 1 kugelförmig ausgebildetes Schließelement 13 eingelassen ist, bei dem es sich zum Beispiel um eine Keramikkugel handeln kann. Die Keramikkugel wird durch den Ankerbolzen 6 in einen Ventilsitz gestellt und verschließt damit eine Ablaufdrossel 14, über welche ein Steuerraum 15 eines in 1 nicht näher dargestellten Kraftstoffinjektors druckentlastbar ist.The anchor bolt 6 with anchor plate movably received thereon 7 includes a spherical cap 12 , in which one in the illustration according to 1 spherical trained closing element 13 is embedded, which may be, for example, a ceramic ball. The ceramic ball is made by the anchor bolt 6 placed in a valve seat and thus closes an outlet throttle 14 over which a control room 15 one in 1 Not shown fuel injector is pressure relieved.

Mit der in 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Auslegung eines Magnetventils, sind insbesondere bei kurzen Einspritzabständen von < 800 μs zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung eine erhebliche Zunahmen der Absolutmengen und eine starke Zunahme der Streuungen zwischen zwei Haupteinspritzungen beim Aufprallen der Ankerplatte 7 auf den als Sichelscheibe ausgeführten Anschlag 5 zu beobachten.With the in 1 illustrated, known from the prior art design of a solenoid valve, in particular at short injection intervals of <800 microseconds between pre-injection and main injection, a significant increases in the absolute amounts and a large increase in the spreads between two main injections upon impact of the anchor plate 7 on the run as a sickle disk stop 5 to observe.

Der Darstellung gemäß 2 ist eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetankereinordnung für ein Magnetventil zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors zu entnehmen. Das 2 entnehmbare Magnetventil 1 umfasst die Magnetspule 2, die der Oberseite der Ankerplatte 7 gegenüberliegend angeordnet ist. Die Ankerplatte 7 ist über einen als Sichelscheibe ausgebildeten Anschlag 5 am Ankerbolzen 6 bewegbar aufgenommen, dessen Symmetrieachse durch Bezugszeichen 22 identifiziert ist. Der Ankerbolzen 6 wird über die Schließfeder 3 beaufschlagt. Das Ventilgehäuse 4 dient zur Aufnahme einer mit einem Außengewinde versehenen Ventilspannschraube 9, über welche die Bolzenführung 10 im Ventilgehäuse 4 befestigt wird.The representation according to 2 is a first embodiment of an inventively proposed Magnetankereinordnung refer to a solenoid valve for actuating a fuel injector. The 2 removable solenoid valve 1 includes the magnetic coil 2 , which is the top of the anchor plate 7 is arranged opposite. The anchor plate 7 is about a designed as a sickle disk stop 5 at the anchor bolt 6 movably received, the axis of symmetry by reference numerals 22 is identified. The anchor bolt 6 is about the closing spring 3 applied. The valve housing 4 serves to accommodate a valve screw provided with an external thread 9 about which the bolt guide 10 in the valve housing 4 is attached.

Die Bolzenführung 10 liegt auf einer oberen Planfläche des Ventilstückes 11 auf, in welchem der Ablaufdrosselraum 34 ausgebildet ist, der auf seiner der Ablaufdrossel 14 zuweisenden Seite einen Trichter 33 aufweist, in dem ein Ventilsitz 32 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 32 ist in der Darstellung gemäß 2 durch ein kugelförmig ausgebildetes Schließelement 13 verschlossen, welches zum Beispiel als eine Keramikkugel ausgebildet sein kann. Das Schließelement 13 ist in einer Kugelkalotte 12 am unteren Ende des Ankerbolzens 6 geführt. Unterhalb des Ventilsitzes 32 befindet sich im Ventilstück 11 die Ablaufdrossel 14, über welche bei geöffnetem Schließelement 13 der Steuerraum 15 druckentlastbar ist. In diesem Fall strömt über die Ablaufdrossel 14 des Ventilgehäuses 4 ein Absteuervolumen von Kraftstoff aus dem Steuerraum 15 in den Ablaufdrosselraum 34 ein.The bolt guide 10 lies on an upper plane of the valve piece 11 on, in which the outlet throttling space 34 is formed on his the drain throttle 14 assigning side a funnel 33 in which a valve seat 32 is trained. The valve seat 32 is in the illustration according to 2 by a spherically formed closing element 13 closed, which may be formed, for example, as a ceramic ball. The closing element 13 is in a spherical cap 12 at the bottom of the anchor bolt 6 guided. Below the valve seat 32 is located in the valve piece 11 the outlet throttle 14 , about which with open closing element 13 the control room 15 relieved of pressure. In this case flows over the outlet throttle 14 of the valve housing 4 a Absteuervolumen of fuel from the control room 15 in the outlet throttle space 34 one.

Der Ankerbolzen 6 weist mindestens eine Überströmkanal 26 auf. Der mindestens eine Überströmkanal 26 wird über eine Einströmöffnung 27, die im unteren Abschnitt des Ankerbolzens 6 ausgeführt ist, mit Kraftstoff beaufschlagt. Der Kraftstoff strömt bei geöffnetem Schließelement 13 über die Ablaufdrossel 14 aus dem Steuerraum 15 in den Ablaufdrosselraum 34 ein und von dort über die Einströmöffnungen 27 in den mindestens einen Überströmkanal 26. Der oder die Überströmkanäle 26 weisen jeweils eine Ausströmöffnung 24 auf. Die Überströmkanäle 26 können jedoch im Ankerbolzen 6 jedoch auch so ausgebildet werden, dass sämtliche Überströmkanäle 26 in eine gemeinsame Ausströmöffnung 24 münden.The anchor bolt 6 has at least one overflow channel 26 on. The at least one overflow channel 26 is via an inflow opening 27 in the lower section of the anchor bolt 6 is executed, fueled. The fuel flows when the closing element is open 13 over the outlet throttle 14 from the control room 15 in the outlet throttle space 34 one and from there via the inlet openings 27 in the at least one overflow channel 26 , The one or more transfer channels 26 each have an outflow opening 24 on. The overflow channels 26 However, in the anchor bolt 6 However, also be designed so that all overflow 26 in a common outflow opening 24 lead.

Die Ausströmöffnung 24 liegt in Bezug auf den Ankerbolzen 6 so, dass diese im Bereich zwischen der Stirnfläche 23 der stationären Ankerbolzenführung 10. und unterhalb des Ankerplattenhalters 20 mündet. Damit strömt der aus den Überströmkanälen 26 austretende Kraftstoff an einer Stelle in den Absteuerraum 35 ein, in welchem in vorteilhafter Weise eine hydraulisches Druckpolster aufgebaut werden kann.The discharge opening 24 lies in relation to the anchor bolt 6 so that these are in the area between the face 23 the stationary anchor bolt guide 10 , and below the anchor plate holder 20 empties. This flows from the overflow channels 26 escaping fuel at one point in the Absteuerraum 35 in which in an advantageous manner a hydraulic pressure pad can be constructed.

Zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften weist der Ankerplattenhals 20 an seinen der Stirnfläche 23 der stationären Ankerbolzenführung 10 zuweisenden Ende eine Fase 21 auf. Die Fase 21 verläuft in einem Kegelwinkel von außen nach innen hin auf die Mantelfläche des Ankerbolzens 6 zu. Die Fase 21 wird von einem Fasenrand 25 begrenzt, so dass sich ein entsprechend des Neigungswinkels der Kegelfläche ausgebildeter Raum bildet, welcher mit dem aus den Ausströmöffnungen 24 der Überströmkanäle 26 austretenden Kraftstoffvolumen befüllbar ist. Aufgrund der Ausbildung der Fase 21 wird ein vorzeitiges Abströmen von Kraftstoff aus dem Dämpfungspolster vermieden. Die Anzahl der Überströmkanäle 26 am Ankerbolzen 6 kann beliebig sein, ist jedoch dadurch begrenzt, dass die Überströmkanäle 26 keine hydraulischen Drosseln darstellen sollen und deswegen hinsichtlich ihres Durchmessers ausreichend groß dimensioniert sein sollen. Die Anzahl der am Ankerbolzen 6 ausbildbaren Überströmkanäle 26 hängt vom Durchmesser des Ankerbolzens 6 und von den Fertigungsmöglichkeiten ab. Jeder der Überströmkanäle 26 hat eine eigene Ausströmöffnung 24, um nicht nur das im hydraulischen Raum, welcher den Ankerbolzen 6 umgibt, ausgebildete statische Polster zu nutzen, sondern auch eine zusätzliche dynamische Anströmkraft zu nutzen. Eine symmetrische Anordnung der Überströmkanäle 26 am Umfang des Ankerbolzens 6 ist von Vorteil, um Querkräfte in den Führungen zwischen Ankerbolzen 6 und Ankerführung 10 sowie Ankerbolzen 6 und Ankerplatte 7 zu minimieren.To improve the damping properties, the anchor plate neck 20 at its the frontal area 23 the stationary anchor bolt guide 10 assigning end a chamfer 21 on. The chamfer 21 runs in a cone angle from outside to inside on the lateral surface of the anchor bolt 6 to. The chamfer 21 gets from a chamfer edge 25 limited, so that forms a trained according to the angle of inclination of the conical surface space, which with the out of the outflow 24 the overflow channels 26 emerging fuel volume is filled. Due to the formation of the chamfer 21 premature escape of fuel from the damping pad is avoided. The number of overflow channels 26 at the anchor bolt 6 can be arbitrary, but is limited by the fact that the overflow 26 should not represent hydraulic throttles and therefore should be sufficiently large in terms of their diameter. The number of the anchor bolt 6 formable overflow channels 26 depends on the diameter of the anchor bolt 6 and from the manufacturing capabilities. Each of the transfer channels 26 has its own outflow opening 24 not only in the hydraulic room, which is the anchor bolt 6 surrounds use trained static pads, but also to use an additional dynamic Anströmkraft. A symmetrical arrangement of the overflow channels 26 on the circumference of the anchor bolt 6 is beneficial to lateral forces in the guides between anchor bolts 6 and anchor guide 10 as well as anchor bolts 6 and anchor plate 7 to minimize.

Das hydraulische Polster oberhalb der Stirnfläche 23 der stationären Ankerbolzenführung 10 und unterhalb der Fase 21 am Halsabschnitt 20 der Ankerplatte 7 liegt nicht permanent an, sondern wird nur in geöffnetem Zustand des Schließelementes 13 wirksam und unmittelbar nach dem Schließen des Schließelementes 13, das heißt, nachdem dieses den Ventilsitz 32 erreicht hat. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann ein Aufprallen der oberen Planfläche der Ankerplatte 7 an die Unterseite der als Anschlag dienenden Sichelscheibe 5 erheblich gedämpft werden. Mit Bezugszeichen 30 sind die vom Ablaufdrosselsteuerraum 34 in den weiteren hydraulischen Raum 35 einströmenden Rücklaufmengen dargestellt, während Bezugszeichen 31 das aus der oder den Ausströmöffnungen 24 austretenden Kraftstoffvolumen bezeichnet, welches zur Dämpfung der Bewegung der Ankerplatte 7 dient.The hydraulic pad above the face 23 the stationary anchor bolt guide 10 and below the chamfer 21 at the neck section 20 the anchor plate 7 is not permanent, but is only in the open state of the closing element 13 effectively and immediately after closing the closing element 13 that is, after this the valve seat 32 has reached. With the proposed solution according to the invention, a bouncing of the upper plane of the anchor plate 7 to the underside of the serving as a stopper sickle 5 be significantly attenuated. With reference number 30 are the ones from the drain throttle control room 34 in the further hydraulic space 35 inflowing return amounts shown, while reference numerals 31 that from the or the outflow openings 24 emerging fuel volume, which is used to damp the movement of the anchor plate 7 serves.

Insbesondere bei kurzen Zeitabständen zwischen aufeinander folgenden Einspritzvorgängen kann die Ankerplatte 7 durch den aus der oder den Ausströmöffnungen 24 austretenden Kraftstoff schnell wieder in ihre Ausgangslage zurückgestellt werden, wobei das Anschla gen der oberen Planfläche der Ankerplatte 7 an dem als Sichelscheibe ausgeführten Anschlag 5 mit einem relativ geringen Impuls erfolgt. In vorteilhafter Weise wird ausgenützt, dass die Strömung der Absteuermenge innerhalb des Ablaufdrosselraumes 34 kurz bis nach dem Schließen des Ventilsitzes 32 durch das Schließelement 13 vorhanden ist. Demgegenüber stehen die relativ geringen Leckmengen von Düsen und Ventilführung permanent zur Verfügung.In particular, at short intervals between successive injection operations, the anchor plate 7 through the out of the or the outflow openings 24 escaping fuel quickly returned to its original position, the Anschla conditions of the upper plane of the anchor plate 7 on the stopper made as a sickle disk 5 with a relatively small pulse. Advantageously, the fact that the flow of Absteuermenge within the drain throttle space 34 shortly after closing the valve seat 32 through the closing element 13 is available. In contrast, the relatively small leakage quantities of nozzles and valve guide are permanently available.

Aufgrund des durch den Strömungsvorgang der Absteuermenge im Ablaufdrosselraum 34 in die Überströmkanäle 26 einströmenden Kraftstoffes und des Austretens des Kraftstoffes über die Ausströmöffnung 24 zwischen Stirnfläche 23 und Fase 21 kann ein schnelles Rückstellen der Ankerplatte 7 in ihre Ausgangsposition folgen. Durch die geringe sich einstellende Leckmenge, angedeutet durch den Pfeil 31, kann die Ankerplatte 7 mit nur einem geringen Impuls auf den als Sichelscheibe ausgebildeten Anschlag 5 auftreffen und dort gehalten werden. Mit Bezugszeichen 31 ist die zweite Rücklaufmenge bezeichnet, welche aus dem Ringkanal oberhalb der Ankerbolzenführung 10 strömt. Die Rückstellbewegung der Ankerplatte 7 an den Anschlag 5 erfolgt bei fortschreitenden Hub und abnehmender axialer Kraft in Richtung der Ausgangslage, so dass ein Verschleiß verursachendes Auftreffen von Ankerplatte 7 und Anschlag 5, der als Sichelscheibe ausgebildet werden kann, erreicht werden kann. Die Menge von aus den Ausströmöffnungen 24 austretendem Kraftstoff ist so bemessen, dass die Ankerplatte 7 bis zum nächsten Einspritzvorgang wieder in ihrer Ausgangslage, d.h. in Kontakt mit dem Anschlag 5 zurückgestellt ist. Erfolgt der nächste Einspritzvorgang jedoch früher, kommt es durch unterschiedliche Öffnungsverhalten zu erhöhter Hub-/Hubstreuung der Einspritzmengen, was höchst unerwünscht ist. Beim Ventilschließen, welches durch den Pfeil A in 2 angedeutet ist, dämpft die dynamische Strömung des aus den Ausströmöffnungen 24 austretenden Kraftstoffes und die statische Menge von Kraftstoff, die im Ringkanal oberhalb der Ankerbolzenführung 10 enthalten ist, das Durchschwingen der Ankerplatte 7. Ein Kontakt der Ankerplatte mit der Stirnfläche 23 der Ankerbolzenführung 10 ist nicht erforderlich, jedoch möglich.Due to the flow through the Absteuermenge in the outlet throttle space 34 into the overflow channels 26 inflowing fuel and the leakage of the fuel through the discharge opening 24 between face 23 and bevel 21 can be a quick return of the anchor plate 7 to follow in their starting position. Due to the low self-adjusting leakage rate, indicated by the arrow 31 , can the anchor plate 7 with only a small impulse on the trained as sickle disc stop 5 hit and held there. With reference number 31 is the second return amount called, which from the annular channel above the anchor bolt guide 10 flows. The return movement of the anchor plate 7 to the stop 5 takes place with progressive stroke and decreasing axial force in the direction of the initial position, so that a wear-causing impact of anchor plate 7 and stop 5 , which can be formed as a sickle disk, can be achieved. The amount of out of the outflow openings 24 escaping fuel is sized so that the anchor plate 7 until the next injection process again in its initial position, ie in contact with the stop 5 is reset. However, if the next injection process takes place earlier, different opening behaviors result in increased lifting / lifting dispersion of the injection quantities, which is highly undesirable. When closing the valve, which is indicated by the arrow A in 2 is indicated, dampens the dynamic flow of the outflow openings 24 escaping fuel and the static amount of fuel in the annular channel above the anchor bolt guide 10 is included, the swinging of the anchor plate 7 , A contact of the anchor plate with the end face 23 the anchor bolt guide 10 is not necessary, but possible.

Der Darstellung gemäß 3 sind die Hubverläufe einer Ankerplatte entnehmbar, die mit einer Feder beziehungsweise wie erfindungsgemäß vorgeschlagen mit einem hydraulischen Anschlag gedämpft ist.The representation according to 3 are the Hubverläufe an anchor plate removed, which is damped with a spring or as proposed by the invention with a hydraulic stop.

Der durch Bezugszeichen 40 identifizierte Kurvenzug bezeichnet die Steigung einer Kurve, welche die Rückstellgeschwindigkeit der Ankerplatte 7 in ihre Ausgangsposition beschreibt. Der Kurvenzug steigt mit der ersten Steigung 40 bis zu einem Wendepunkt 45, zu dem der Kurvenzug eine zweite Steigung 42 annimmt, die aufgrund von Leckageströmen 31 verursacht wird.The by reference 40 Identified curve is the slope of a curve representing the return speed of the anchor plate 7 describes in its starting position. The curve rises with the first slope 40 up to a turning point 45 to which the curve a second slope 42 assumes that due to leakage currents 31 is caused.

Durch Bezugszeichen 43 ist eine Geschwindigkeit gekennzeichnet, die eine Ankerplatte 7 aufweist, wenn ihr Rückstellen durch eine Überhubfeder erfolgt (vgl. Überhubfeder 8 in der Darstellung gemäß 1). Aufgrund der sich nur langsam aufbauenden Federkraft erfolgt die Rückstellbewegung einer über die Überhubfeder 8 beaufschlagten Ankerplatte 7 wesentlich langsamer. Mit Bezugszeichen 44 ist ein sich einstellender Überschwung gekennzeichnet, der über die Zeitachse gesehen, asymptotisch abklingt. Durch ÜH ist der gesamte Überhubbereich gekennzeichnet, den die Ankerplatte 7 durchfahren muss, um nach einem Schließvorgang des Ankerbolzens 6, das heißt in den Ventilsitz 32 gestellten Schließelement 13, wieder ihre Ausgangsposition zu erreichen, die durch eine Anlage am als Sichelscheibe ausgebildeten Anschlag 5 charakterisiert ist.By reference 43 is a speed marked, which is an anchor plate 7 if it is reset by an overstroke spring (see Überhubfeder 8th in the illustration according to 1 ). Due to the slowly building up spring force, the return movement takes place via the overstroke spring 8th acted anchor plate 7 much slower. With reference number 44 is an adjusting overswing characterized, seen over the time axis, asymptotically decays. By ÜH the entire overstroke is characterized, the anchor plate 7 must pass to after a closing operation of the anchor bolt 6 that is in the valve seat 32 Asked closing element 13 to get back to their starting position, which by a system on trained as a sickle disk stop 5 is characterized.

Bei der Rückstellung der Ankerplatte 7 durch eine Federkraft gemäß des Kurvenzuges 43 wirkt über den gesamten Überhubbereich ÜH die gleiche Kraft auf die Ankerplatte 7. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen hydraulischen Rückstellung wirkt aufgrund der am Anfang sich einstellenden Überströmmenge und des engen Leckspaltes zwischen der Ankerplatte 7 und der Ankerbolzenführung 10 eine große Rückstellkraft. Nach dem Ventilschließen in Richtung des Pfeiles A und nach dem sich die Ankerplatte 7 und die Ankerbolzenführung 10 weiter voneinander entfernt haben, hält nur noch eine geringe Kraft die Ankerplatte 7 in ihrer Ausgangsposition. In ihrer Ausgangsposition liegt die Ankerplatte 7 an dem als Sichelscheibe ausgebildeten Anschlag 5 an.When returning the anchor plate 7 by a spring force according to the curve 43 the same force acts on the anchor plate over the entire overstroke range ÜH 7 , In the inventively proposed hydraulic return acts due to the beginning of adjusting overflow and the tight leakage gap between the anchor plate 7 and the anchor bolt guide 10 a great restoring force. After closing the valve in the direction of arrow A and after the anchor plate 7 and the anchor bolt guide 10 further apart, only a small force holds the anchor plate 7 in their starting position. In its initial position is the anchor plate 7 on the trained as sickle disk stop 5 at.

11: Magnetventilmagnetic valve
22: Magnetmagnet
33: Schließfederclosing spring
44: Ventilgehäusevalve housing
55: Anschlag (Sichelscheibe)attack (Sickle-shaped disc)
66: Ankerbolzenanchor bolts
77: Ankerplatteanchor plate
88th: Überhubfedertravel spring
99: VentilspannschraubeValve clamping screw
1010: AnkerbolzenführungAnchor bolt guide
1111: Ventilstückvalve piece
1212: Kugelkalottespherical cap
1313: Schließelement (Keramikkugel)closing element (Ceramic ball)
1414: Ablaufdrosseloutlet throttle
1515: Steuerraumcontrol room
1616: Überströmbohrungoverflow bore
2020: AnkerplattenhalsAnchor plate neck
2121: Fasechamfer
2222: Symmetrieachseaxis of symmetry
2323: Stirnfläche AnkerbolzenführungFace Anchor bolt guide
2424: Ausströmöffnungoutflow
2525: FasenrandFasenrand
2626: Überströmkanaloverflow
2727: Einströmöffnunginflow
2828: Überströmkanal-NeigungswinkelOverflow-tilt angle
2929: Einströmbereichinflow
3030: erste Rücklaufmengefirst Return quantity
3131: zweite Rücklaufmengesecond Return quantity
3232: Ventilsitzvalve seat
3333: Trichterfunnel
3434: AblaufdrosselraumOutlet throttle room
3535: Absteuerraumdiversion chamber
4040: erste Steigung anhand Steuermengefirst Slope based on tax amount
4242: zweite Steigung aufgrund Leckölmengesecond Slope due to leakage amount
4343: Steigung aufgrund Federkraftpitch due to spring force
4444: Überschwingerovershoots
4545: Wendepunktturning point
ÜHÜH: Überhubblowout

Claims

Solenoid valve for actuating a fuel injector with a closing element ( 13 ), via which an outlet throttle ( 14 ) of a control room ( 15 ) is releasable or closable, an anchor bolt ( 6 ) with an armature plate ( 7 ) at the anchor bolt ( 6 ) and one of the anchor plate ( 7 ) oppositely arranged magnets ( 2 ), characterized in that in the anchor bolt ( 6 ) at least one overflow channel ( 26 ) is formed, via which an outlet throttling space ( 34 ) and a Absteuerraum ( 35 ) hydraulically to build a hydraulic pad below the anchor plate ( 7 ) are interconnected.

Solenoid valve according to claim 1, characterized in that at least one outlet opening ( 24 ) at least one overflow channel ( 26 ) between an end face ( 23 ) and an anchor bolt guide ( 10 ) and below an anchor plate neck ( 20 ) in the Absteuerraum ( 35 ) opens.

Solenoid valve according to claim 2, characterized in that the anchor plate neck ( 20 ) a chamfer ( 21 ) having.

Solenoid valve according to claim 3, characterized in that a cone angle of the chamfer ( 21 ) extends radially from outside to inside.

Solenoid valve according to claim 3, characterized in that the chamfer ( 21 ) to the outside through a chamfer edge ( 25 ) is limited.

Solenoid valve according to claim 1, characterized in that at least one inflow opening ( 27 ) at least one overflow channel ( 26 ) from in the outlet throttling space ( 34 ) fuel is applied.

Solenoid valve according to claim 1, characterized in that overflow channels ( 26 ) in the anchor bolt ( 6 ) by an angle of inclination ( 28 ) with respect to the axis of symmetry ( 22 ) of the anchor bolt ( 6 ) inclined.

Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the closing element ( 13 ) as Ke ramikkugel is formed and in a spherical cap ( 12 ) of the anchor bolt ( 6 ) is guided.

Solenoid valve according to claim 1, characterized in that this with a two-piece anchor, an anchor plate ( 7 ) and an anchor bolt ( 6 ) is formed and the anchor plate ( 7 ) relatively movable to the anchor bolt ( 6 ), wherein the anchor plate ( 7 ) over-stroke spring-free hydraulic against a stop ( 5 ) is repositionable.

Use of a solenoid valve according to a or more of the preceding claims in a fuel injector on a common rail high pressure injection system.