DE102008001822A1 - Solenoid valve with anchor slot - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Einspritzventilglied (32) über eine Druckentlastung eines Steuerraums (40) betätigt wird. Der Stauraum (40) ist mit unter einem Systemdruck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Eine Druckentlastung des Steuerraumes (40) erfolgt über ein Schaltventil (24), dessen Ventilglied (44) einen Ventilsitz (42) öffnet oder verschließt. Eine Ankerbaugruppe des Schaltventils (24) umfasst eine Ankerplatte (44), in der eine Anzahl als gerade Schlitze ausgeführte Ausnehmungen (76) ausgeführt ist.The invention relates to a fuel injector (10) for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein an injection valve member (32) is actuated via a pressure relief of a control chamber (40). The storage space (40) is acted upon by fuel under system pressure. A pressure relief of the control chamber (40) via a switching valve (24), the valve member (44) opens or closes a valve seat (42). An armature assembly of the switching valve (24) comprises an armature plate (44) in which a number of recesses (76) designed as straight slots are made.
Description
Stand der TechnikState of the art
Ein
Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, bei
welchem ein Einspritzventilglied über ein magnetbetriebenes
Steuerventil angesteuert wird, ist aus
Bei zum Beispiel an Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) eingesetzten Kraftstoffinjektoren können hubgesteuerte Injektoren eingesetzt werden, die mittels eines Magnetventiles zur Steuerung des Druckes in einem Steuerraum betrieben werden. Das bevorzugt nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied wird zum Beispiel über einen Servosteuerraum gesteuert. Der Druck im Steuerraum wird über das Magnetventil, das ein kugelförmiges Schließelement aufweist, gesteuert. Das Magnetventil ist in der Regel nicht druckausgeglichen und benötigt daher hohe Federkräfte, hohe Magnetschaltkräfte und einen aufgrund der Dimensionierung von Feder und Magneten erheblich vergrößerten Bauraum. Von Nachteil bei Magnetventilen, die eine Kugel als Schließelement aufweisen, ist der Umstand, dass starke Einschränkungen hinsichtlich der Abfolge von Mehrfacheinspritzungen bestehen, so dass in der Regel sehr kurze aufeinander folgende Einspritzabstände nicht realisiert werden können.at for example on high-pressure accumulator injection systems (common rail) used fuel injectors can stroke-controlled Injectors are used, which by means of a solenoid valve for control of the pressure to be operated in a control room. The preferred needle-shaped injection valve member is for Example controlled via a servo control room. The pressure in the control room is via the solenoid valve, which is a spherical Closing element has controlled. The solenoid valve is usually not pressure balanced and therefore needed high spring forces, high magnetic switching forces and one due to the dimensioning of spring and magnet considerably increased space. Disadvantage with solenoid valves, which have a ball as closing element is the circumstance that severely restricted the sequence of Multiple injections exist, so that usually very short consecutive injection intervals not realized can be.
Zur Einbringung von Kraftstoff in direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen, werden zur Zeit vermehrt hubgesteuerte Common-Rail-Einspritzsysteme eingesetzt. Der Vorteil dieser Systeme ist der Umstand, dass der Einspritzdruck an Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden kann. Bekannt sind hubgesteuerte Kraftstoffinjektoren, die über ein Magnetventil betätigt werden. Das Einspritzventilglied wird über einen Servo-Steuerraum gesteuert. Der Druck im Steuerraum des Kraftstoffinjektors wiederum wird über ein Magnetventil gesteuert. Für eine verbesserte Injektorabstimmung ist ein Magnetventil notwendig, welches möglichst kurze Schaltzeiten, demnach hohe Schaltgeschwindigkeiten aufweist. Der Einsatz eines druckausgeglichen ausgebildeten Ventilkolbens ermöglicht kleine Federkräfte, kleinere Magnetkräfte, die durch den Elektromagneten zu erzeugen sind sowie kleinere Ventilhübe und somit kürzere Schaltzeiten. Durch die kürzeren Ventilschaltzeiten kann die Einspritzperformance, insbesondere die Mehrfacheinspritzfähigkeit des Kraftstoffinjektors verbessert werden.to Introduction of fuel into direct injection internal combustion engines, in particular self-igniting internal combustion engines currently increasingly used stroke-controlled common rail injection systems. The advantage of these systems is the fact that the injection pressure be adapted to the load and speed of the internal combustion engine can. Hubgesteuerte fuel injectors are known a solenoid valve can be actuated. The injection valve member is over controlled by a servo control room. The pressure in the control chamber of the fuel injector in turn is controlled by a solenoid valve. For improved injector tuning requires a solenoid valve which shortest possible switching times, therefore high switching speeds having. The use of a pressure balanced trained piston valve allows small spring forces, smaller magnetic forces, which are to be generated by the electromagnet and smaller valve strokes and thus shorter switching times. By the shorter ones Valve switching times can be the injection performance, especially the Multiple injection capability of the fuel injector improved become.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil, insbesondere ein Magnetventil bereitzustellen, welches sehr kurze Schaltzeiten realisiert.Of the Invention is based on the object, a valve, in particular a To provide solenoid valve, which realizes very short switching times.
Erfindungsgemäß wird ein Magnetventil vorgeschlagen, dessen Ankerbaugruppe insbesondere eine Ankerplatte aufweist, die im Randbereich entdrosselt ist und Ausnehmungen bzw. Öffnungen aufweist, die eine Beschleunigung der Bewegung der Ankerplatte der Ankerbaugruppe durch den Kraftstoff ermöglichen. Durch die Ausnehmungen, die in vorteilhafter Weise als gerade Schlitze in unterschiedlichen Längen entlang des Umfangs alternierend ausgebildet sein können, oder auch als Bohrungen in der Ankerplatte ausgeführt sind, können die Dämpfungskräfte, d. h. die bei der Bewegung auftretenden Strömungskräfte, die auf die Ankerplatte bewegen und diese verlangsamen, reduziert werden. Dadurch sind schnelle Schaltbewegungen der Ankerplatte der Ankerbaugruppe möglich.According to the invention a solenoid valve proposed, the armature assembly in particular a Anchor plate which is de-throttled in the edge region and recesses or openings that accelerate the movement allow the armature plate of the armature assembly by the fuel. Through the recesses, in an advantageous way than straight slots alternating in different lengths along the circumference may be formed, or as holes in the anchor plate are executed, the damping forces, d. H. the flow forces occurring during the movement, which move to the anchor plate and slow it down, reduced become. As a result, fast switching movements of the anchor plate are the Armature assembly possible.
Bei den bisher in der Regel eine flächige Ankerplatte ohne Durchbrechungen aufweisenden Ankerbaugruppen treten Wirbelströme auf, die die Geschwindigkeit des Magnetkraftaufbaus und des Magnetkraftabbaus begrenzen. Den Wirbelstromverlusten kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ebenfalls entgegengewirkt werden, indem im Randbereich der Ankerplatte, insbesondere gerade verlaufende Schlitze angebracht werden, die in alternierender Abfolge in kürzerer oder längerer Länge ausgeführt sind. Durch diese Lösung wird die relativ große Fläche der Ankerplatte, die im Kraftstoff bewegt werden muss, besonders gut entdrosselt, ohne weiteren Magnetkraftverlust durch eine Reduktion der Fläche am Innenpol des Elektromagneten zu verursachen. Eine gerade Schlitzung der Ankerplatte reduziert die Dämpfung von deren Bewegung im Kraftstofffluid bereits beträchtlich und trägt ferner zur Verminderung der Wirbelströme bei. Ferner lässt sich eine gerade Schlitzung überaus kostengünstig fertigen.In the hitherto usually a flat anchor plate without perforations having armature assemblies occur eddy currents that limit the speed of Magnetkraftaufbau and the magnetic force reduction. The eddy current losses can also be counteracted by the proposed solution according to the invention by attaching in the edge region of the anchor plate, in particular straight slots, which are executed in an alternating sequence in a shorter or longer length. By this solution, the relatively large area of the armature plate, which must be moved in the fuel, particularly well dethrottled without causing further loss of magnetic force by reducing the area at the inner pole of the electromagnet. A straight slit of the anchor plate reduces the damping of their movement in the force Substance fluid already considerable and also contributes to the reduction of eddy currents. Furthermore, a straight slit can be manufactured extremely cost-effectively.
Alternativ zu den bevorzugt in alternierender Abfolge entlang des Umfangs der Ankerplatte ausgebildeten geraden langen Schlitzen, wäre auch eine Kombination aus kurzen Schlitzen und zusätzlichen Öffnungen, zum Beispiel Bohrungen in den Teilflächen der Ankerplatte vorteilhaft. Besonders vorteilhaft ist eine Ankergeometrie mit geraden Schlitzen, die bei einem schnell schaltenden, insbesondere druckausgeglichen ausgebildeten Ventil eingesetzt wird, da durch diese Maßnahme die Ventilgeschwindigkeit, d. h. die Schaltgeschwindigkeit des Ankers zwischen Ventilsitz und oberem Anschlag weiter erhöht wird. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ankergeometrie kann jedoch auch bei nicht druckausgeglichen ausgebildeten Schaltventilen für andere Einsatzzwecke angewendet werden.alternative to those preferably in alternating sequence along the circumference of Anchor plate formed straight long slots, would be also a combination of short slots and additional openings, For example, holes in the faces of the anchor plate advantageous. Particularly advantageous is an anchor geometry with straight Slits in a fast-switching, especially pressure-balanced trained valve is used, as by this measure the valve speed, d. H. the switching speed of the armature between Valve seat and top stop is further increased. The According to the invention proposed anchor geometry However, even with not pressure balanced trained switching valves be used for other purposes.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
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:
Ausführungsformenembodiments
Aus
der Darstellung gemäß
Ein
Kraftstoffinjektor
Das
im Injektorkörper
Durch
Druckentlastung des Steuerraumes
Wie
aus der Darstellung gemäß
Der
Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass bei dem
Kraftstoffinjektor
Darüber
hinaus ermöglicht die Ankerführung
Der
Druckstift
Bei
der Ansteuerung der Magnetspule
Zum
Beenden des Einspritzvorganges wird die Bestromung der Magnetspule
Erfindungsgemäß ist
die Ankerplatte
Wie
der Darstellung gemäß
Durch
die Geometrie der Planfläche
Der
Darstellung gemäß
Besonders
vorteilhaft ist die Ankergeometrie mit Schlitzen, wie in der Darstellung
gemäß
Um
die Fertigungskosten gering zu halten, ist die in der Darstellung
gemäß
Auch
in der Darstellung gemäß
Der
Grad der Entdrosselung, der durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung, sei es durch als gerade Schlitze ausgebildete Ausnehmungen
Eine
möglichst große Reduktion der Planfläche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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