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Stand der Technik
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DE 196 50 865 A1 beschreibt
ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum
eines Einspritzventiles, so z. B. eines Hochdruckspeichereinspritzsystems
(Common-Rail). Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird
eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung
des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen wird. Das
Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Anker
und ein mit dem Anker bewegtes und von einer Ventilschließfeder
in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied, welches
mit dem Ventilsitz des Magnetventils zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus
dem Steuerraum steuert.
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Bei
Magnetventilen wirkt sich nachteilig das im Betrieb auftretende
Schwingen des Ankers und/oder Prellen des Ventilgliedes aus. Gemäß der Lösungen
aus
DE 196 50 865
A1 und
DE
195 08 104 A1 ist der Anker des Magnetventils als zweiteiliger Magnetanker
ausgebildet, um so die bewegte Masse der Einheit Anker und Ventilglied
und damit die das Prellen verursachende kinetische Energie zu verringern.
Der zweiteilig aufgebaute Anker umfasst einen Ankerbolzen und eine
auf dem Ankerbolzen gegen die Kraft einer Rückstellfeder
in Schließrichtung des Ventilgliedes unter Einwirkung ihrer
trägen Masse verschiebbar aufgenommene Ankerplatte, die
mittels einer Sicherungsscheibe und einer diese umgebenden Sicherungshülse
am Ankerbolzen gesichert ist. Zusätzliche Dämpfungseinrichtungen
werden eingesetzt, umfassend einen mit der Ankerplatte bewegten und
einen ortsfesten Teil. Der mit der Ankerplatte bewegbare Teil umfasst
einen dem ortsfesten Teil zugewandten Ansatz, um eine Dämpfung
des Nachschwingens der Ankerplatte bei dynamischer Verschiebung
derselben zu bewirken. Der andere Teil der Dämpfungseinrichtung
ist an einem ortsfest angeordneten Teil des Magnetventils als Überhubanschlag
ausgebildet. Dieser begrenzt die maximale Weglänge, um die
sich die Ankerplatte an dem Ankerbolzen in axiale Richtung bewegen
kann. Der Überhubanschlag kann durch eine Stirnseite eines den
Ankerbolzen führenden, ortsfest im Magnetventil angeordneten
Gleitstücks oder durch ein dem Gleitstück vorgelagertes
Teil, so z. B. eine Scheibe gebildet sein. Bei Annäherung
des mit der Ankerplatte bewegten Ansatzes an diesen Überhubanschlag
entsteht zwischen den einander zugewandten Flächen ein
hydraulischer Dämpfungsraum. Der in dem hydraulischen Dämpfungsraum
vorhandene Kraftstoff erzeugt eine Gegenkraft, die der Bewegung
der Ankerplatte entgegenwirkt, so dass ein Nachschwingen der Ankerplatte
stark gedämpft und idealerweise vermieden wird.
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Zur
Vermeidung einer Demontage der vollständigen Magnetgruppe
zur exakten Einstellung des Ankerhubes ist in
DE 102 32 718 A1 eine Vormontage
einer Ankerbaugruppe beschrieben. Gemäß dieser
Lösung umfasst die Ankerbaugruppe einen Ankerbolzen, eine
Ankerplatte und eine als Passschraube ausgebildete Ventilspannschraube
mit Ankerbolzenführungsabschnitt. Eine außerhalb
des Injektorkörpers stattfindende Vormontage erlaubt eine
gemeinsame Einstellung der Toleranzen von Ankerhub und Überhub
mittels eines konisch oder zylindrisch beschaffenen Passstiftes,
der die Ankerplatte mit dem Ankerbolzen verbindet. Als nachteilig
hat sich erwiesen, dass sich die Anzahl der zu montierenden Elemente
und damit die Toleranzkette erhöht. Zur Einstellung eines
vorgegebenen Hubs müssen enge Toleranzen für die
zu verbindenden Elemente Passstifte, Ankerbolzen und Ankerplatte
sowie Aufnahmeöffnungen des Passstiftes eingehalten werden,
ferner ergibt sich eine recht aufwändige Montage.
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Die
Einhaltung der Schadstoffgrenzwerte hat bei der Entwicklung von
Verbrennungskraftmaschinen derzeit die höchste Priorität.
Das Common-Rail-Hochdruckspeichereinspritzsystem hat einen entscheidenden
Beitrag zur Reduzierung der Schadstoffe geleistet. Der Vorteil des
Common-Rail-Systems liegt in der Unabhängigkeit des Einspritzdruckes
von Drehzahl und Last der Verbrennungskraftmaschine. Für
die Einhaltung zukünftig zu erwartender Abgasgrenzwerte
ist gerade bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen
eine signifikante Erhöhung des Einspritzdruckes notwendig.
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Neueste
Injektoren, die diese geforderten höheren Einspritzdrücke
bereitstellen, werden leckagefrei ausgeführt, indem auf
eine Niederdruckstufe verzichtet wird. Durch das Fehlen dieser Niederdruckstufe
stehen nur geringe Schließkräfte, die auf das üblicherweise
nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied einwirken,
zur Verfügung. Dies führt zu relativ steil verlaufenden
Kennfeldern und somit zu einer schlechten Kleinstmengenfähigkeit
dieser für höchste Einspritzdrücke ausgebildeten
Kraftstoffinjektoren. Dieser Nachteil kann mit sehr schnell schaltenden
Ventilen kompensiert werden.
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Schnell
schaltende Ventile haben jedoch häufig den Nachteil, dass
aufgrund eines Prellens Kennfeldwelligkeiten auftreten. Ein Prellen
des Einspritzventilgliedes tritt insbesondere bei harten Anschlägen,
bei denen Metall auf Metall trifft in Verbindung mit einem schnell
schaltenden, nadelförmig ausgebildeten Ventilglied in Erscheinung.
Gerade die beim Schließen auftretenden Prellerscheinungen
haben einen besonders negativen Einfluss auf die Funktion des Kraftstoffinjektors
und führen im Allgemeinen zu großen Hub zu Hub-Streuungen.
Anders als beim oberen Hubanschlag kann am Ventilsitz aufgrund seiner
Dichtfunktion kein Quetschspalt angebracht werden, mit dem eine
Dämpfung und eine damit einhergehende Reduzierung des Einschlagimpulses
erzeugt werden könnte.
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Zur
Reduzierung von Schließprellern sind zweiteilig ausgebildete
Magnetventile bekannt, die funktional aus einem Ventilkolben und
einem relativ zu diesem bewegbaren Anker bestehen. Beim Einschlag
des Ventilkolbens wirkt nur der Impuls des Ventilkolbens, während
der Anker relativ zu diesem durchschwenkt. Somit wird der Einschlagimpuls
und die dabei auftretende Kraft reduziert, was einerseits die Prellneigung
und andererseits auch den Verschleiß minimiert. Der Anker
wird in der Regel über eine Rückstellfeder in
seine Ausgangslage zurückgestellt. Dieser Rückstellvorgang
beeinflusst die nachfolgende Einspritzung und verschlechtert daher
die Genauigkeit der Mehrfacheinspritzung bei kurzen Einspritzabständen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweiteilig
ausgebildete Ankerbaugruppe für ein Magnetventil bereitzustellen,
welches ein optimiertes Verhalten insbesondere bei Mehrfacheinspritzungen
aufweist.
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, die Ankerbaugruppe zweiteilig auszubilden, wobei
insbesondere der Anker in seiner unteren Position seine Ruhelage
einnimmt. Somit ist nach dem Schließen des Magnetventils,
d. h. von dessen Ventilsitz, keine Rückstellzeit des Ankers
in dessen Ausgangslage erforderlich.
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Um
kurze Einspritzabstände zu realisieren, wird das Durchschwingen
des Ankers mit einem Überhubanschlag begrenzt. Der Überhub
des Ankers wird dabei sehr klein ausgelegt und beträgt
oft nur einen Teil des zur Verfügung stehenden Nutzhubweges.
Daher ist eine gute magnetische Ventilauslegung auch mit einem Anker
in der unteren Lage als Ruhelage – wie erfindungsgemäß vorgeschlagen – erzielbar.
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Durch
die untere Ruhelage des Ankers vergrößert sich
der Anfangsluftspalt des Ventils, wodurch die Magnetkraft durch
die Magnetspule, die in dem Magnetkern eingebettet ist, etwas herabgesetzt wird.
Besonders vorteilhaft hat sich der erfindungsgemäß vorgeschlagene
Anker mit seiner unteren Ruhelage bei druckausgeglichenen Magnetventilen
erwiesen, da diese einen geringen Magnetkraftbedarf zur Betätigung
und sehr geringe notwendige Ventilhübe aufweisen. Daher
ist auch der notwendige Überhub des Ankers relativ klein,
und es ergibt sich nur eine geringfügige Vergrößerung
des Anfangsluftspaltes, der beim Öffnen zu durchlaufen
ist. Ein derart druckausgeglichen ausgebildetes Magnetventil mit
unterer Ruhelage des Ankers weist des Weiteren ein sehr schnelles
Schaltverhalten aufgrund der Druckausgeglichenheit und der geringen
zurückzulegenden Wege auf.
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Besonders
vorteilhaft sind Varianten, bei denen der Überhubanschlag
des Ankers auf dem Ventilglied angebracht ist. Damit lassen sich
Schließpreller sicher vermeiden und der Überhub
lässt sich sehr exakt einstellen. Die Maße des Überhubes
können aufgrund der Parallelität der Kontaktflächen
sehr präzise gemessen eingeschliffen und daher toleranzgenau
gefertigt werden.
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Der Überhubanschlag
ist vorteilhafterweise als Quetschspalt zur Einschlagdämpfung
an der oberen Planseite des bewegbar ausgebildeten Ankers ausgeführt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen,
druckausgeglichenen Magnetventils mit Anker in seiner unteren Ruhelage
und hülsenförmigem Ventilglied und
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2 eine
Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventils mit Ruhelage des Ankers in der unteren Position mit
einem kugelförmig ausgebildeten Schließelement.
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Ausführungsformen
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1 zeigt
eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventils mit zweiteiliger Ankergruppe in einer druckausgeglichenen
Version.
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Ein
Kraftstoffinjektor 10 umfasst einen Injektorkörper 12,
der an seinem Einspritzöffnungen 76 abgewandten
Ende durch einen Deckelteil 14 verschlossen ist. Durch
den Deckelteil 14 wird ein niederdruckseitiger Rücklauf 16 geführt, über
welchen abgesteuerte Steuermenge oder Leckagemenge in den niederdruckseitigen
Teil eines Hochdruckspeichereinspritzsystems, wie z. B. eines Common-Rail-Einspritzsystems,
abgesteuert wird.
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Der
Deckelteil 14 wird z. B. mittels eines Außengewindes
und eines korrespondierend ausgebildeten Innengewindes des Injektorkörpers 12 eingeschraubt.
An der unteren Planseite des Deckelteils 14 stützt
sich ein Druckstift 20 sowie eine Hülse 18 ab.
Die Hülse 18 dient als Führung für
eine Ventilfeder 32; ferner stützt sich an der
unteren Ringfläche der Hülse 18 eine
Ankerfeder 48 ab. Die Ankerfeder 48 beaufschlagt
einen Anker 36, der an einem in der Ausführungsvariante
gemäß 1 hülsenförmig ausgebildeten
Ventilglied 34 geführt ist.
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An
der unteren Planseite des Deckelteiles 14 liegt ein Magnetkern 22 einer
Magnetbaugruppe eines Magnetventils zur Betätigung des
Kraftstoffinjektors 10 an. In dem Magnetkern 22 ist
eine Magnetspule 24 eingelassen. Eine Planseite des Magnetkerns 22 ist
mit Bezugszeichen 26 bezeichnet. Die Planseite 26 wird
durch die in den Magnetkern 22 eingebettete Magnetspule 24 in
einen Außenpol 28 und einen Innenpol 30 unterteilt.
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Eine
in den Magnetkern 22 eingebrachte Durchgangsöffnung
dient einerseits als Anlagefläche für die Hülse 18 und
andererseits als Führung für die Ankerfeder 48.
Des Weiteren erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung
des Magnetkerns 22 der in 1 dargestellten
Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors 10 die
Ventilfeder 32, die das in dieser Ausführungsvariante
hülsenförmig ausgebildete Ventilglied 34 an
einer Aufsatzfläche 80 beaufschlagt.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 geht des Weiteren
hervor, dass die Ankerbaugruppe in dieser Ausführungsvariante
zweiteilig ausgebildet ist und ein im Wesentlichen hülsenförmig
ausgebildetes Ventilglied 34 sowie einen relativ zu diesem
bewegbaren Anker 36 umfasst. Die Stirnseite des Ankers 36 ist
durch Bezugszeichen 38 bezeichnet. Zwischen der Stirnseite 38 des
Ankers 36 und der diesem zuweisenden Planseite 26 des
Magnetkerns 22 ist ein Quetschspalt 40 ausgeführt.
Dieser Quetschspalt 40 ist durch einen Ring 42,
der auf die Stirnseite 38 des Ankers 36 aufgebracht
ist, in radiale Richtung begrenzt. Der Quetschspalt 40 erstreckt
sich bevorzugt ringförmig unterhalb des Innenpoles 30 an
der Planseite 26 des Magnetkerns 22.
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Im
in der Darstellung gemäß 1 dargestellten
Ruhezustand, d. h. der Ruhelage des Ventilglieds 34 ist
zwischen der Unterseite der Aufsatzfläche 80,
an der die Ventilfeder 32 angreift, und der Planseite 38 des
Ankers 36 ein Überhubabstand 44 ausgebildet.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 geht des Weiteren
hervor, dass das hier hülsenförmig ausgebildete
Ventilglied 34 in einer Führung des Gehäuseteiles 86 oberhalb
eines Ventilstücks 58 geführt ist.
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Zwischen
der Planseite 26 des Magnetkerns 22 und dem Injektorgehäuseteil 86 ist
ein Hohlraum 46 ausgebildet, in welchen die beim Öffnen
des Ventilsitzes 54 aus einem Steuerraum 62 abgesteuerte Steuermenge
eintrifft. Der Hohlraum 46 wird darüber hinaus
auch durch Leckagemenge befüllt.
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In
den Injektorkörper 12 des Kraftstoffinjektors 10 ist
das bereits erwähnte Ventilstück 58 eingelassen.
Das Ventilstück 48 umfasst einen Ablaufkanal 56,
der am Ventilsitz 54 an der Oberseite des Ventilstücks 58 mündet.
Das Ventilstück 58 wird mittels einer Spannmutter 52 im
Injektorkörper 12 des Kraftstoffinjektors 10 befestigt.
Das Ventilstück 58 begrenzt einen Steuerraum 62,
der über eine Ablaufdrossel 60 im Ablaufkanal 56 druckentlastbar
ist und über eine Zulaufdrossel 64 mit unter Systemdruck stehendem
Kraftstoff beaufschlagt ist. In den Steuerraum 62, der
im Ventilstück 58 des Kraftstoffinjektors 10 ausgebildet
ist, ragt eine Stirnfläche eines nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilgliedes 66 hinein. Dieses wiederum umfasst
einen Bund 70, auf dem eine Feder 68 aufliegt,
welche das nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied 66 in
seinen am brennraumseitigen Ende eines Düsenkörpers 74 ausgebildeten
Sitz stellt. Ein Federelement 68 beaufschlagt das nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied 66 in Schließrichtung,
so dass dieses stets Einspritzöffnungen 76 am
brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 74 des
Kraftstoffinjektors 10 verschließt. Mit Bezugszeichen 72 sind
Anschliffe am Umfang des nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes
bezeichnet, über welche unter Systemdruck stehender Kraftstoff
den am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 74 ausgebildeten
Einspritzöffnungen 76 zuströmt.
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In
der in 1 dargestellten Ruhestellung des Magnetventils
des Kraftstoffinjektors 10 wird das Ventilglied 34 durch
die Ventilfeder 32 in Schließstellung beaufschlagt.
Dies bedeutet, dass die Beißkante des hülsenförmig
ausgebildeten Ventilgliedes 34 den in der Ausführungsvariante
gemäß 1 als Flachsitz ausgebildeten
Ventilsitz 54 verschließt. Der bewegbar am hülsenförmig
ausgebildeten Ventilglied 34 aufgenommene Anker 36 wird
durch die Ankerfeder 48 in seine untere Lage gestellt.
Der Anker 36 weist in Öffnungsrichtung gesehen
einen kleinen Abstand, den besagten Überhubabstand 44,
in Bezug auf die Aufsatzfläche 80 für
die Ventilfeder 32 auf.
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Bei
Bestromung der Magnetspule 24, die in den Magnetkern 22 eingelassen
ist, zieht der Anker 36 nach Durchlaufen des Überhubabstandes 44 das in
der Ausführungsvariante gemäß 1 hülsenförmig
ausgebildete Ventilglied 34 auf, so dass der Ventilsitz 54 an
der Oberseite des Ventilstücks 58 geöffnet
wird und Kraftstoff aus dem Steuerraum 62 über den
Ablaufkanal 56 in den Hohlraum 46 abströmen kann.
Ein Prellen des Ankers 36 am oberen Hubanschlag, d. h.
an der Unterseite der Aufsatzfläche 80, wird durch
die Ausbildung des Quetschspaltes 40 zwischen der Aufsatzfläche 80 und
der Stirnseite 38 des scheibenförmig ausgebildeten
Ankers 36 vermieden. Der Quetschspalt 40 befindet
sich zwischen der Stirnseite 38 des Ankers 36 und
dem Innenpol 30 des Magnetkerns 22.
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Bei
Aufhebung der Bestromung der Magnetspule 24, die in den
Magnetkern 22 eingelassen ist, fällt die Magnetkraft
zusammen und das in der Ausführungsvariante gemäß 1 hülsenförmig
ausgebildete Ventilglied 34 wird samt dem Anker 36 nach unten
in den Ventilsitz 54 gedrückt. Dies erfolgt hauptsächlich
aufgrund der Wirkung der Ventilfeder 32, die die Aufsatzfläche 80 beaufschlagt.
Aufgrund der durch die Wirkung der Federkräfte beschleunigten
Bewegung nimmt der Verband aus Ventilglied 34 und Anker 36 Impuls
auf. Bei Magnetventilen gemäß des Standes der
Technik führt dies zu mechanisch bedingten Schließprellern,
d. h. einem ungewollten Öffnen des Ventilsitzes 54 aufgrund
des Einschlagimpulses auf der Planseite des Ventilstücks 58,
was äußerst problematisch im Hinblick auf die
Funktion des Kraftstoffinjektors 10 ist.
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Bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
wird der Impuls, d. h. der mechanische Einschlag, dadurch reduziert,
dass der Anker 36 seinen Impuls nicht während
des Einschlages abgibt, sondern um den Überhubabstand 44 durchschwingt. Aufgrund
dieses Umstandes schlägt lediglich das hülsenförmig
ausgebildete Ventilglied 34 im Ventilsitz 54 ein,
während der Anker 36 sich weiter abwärts
bewegt, bis er in der Ausführungsvariante gemäß 1 am
Anschlag 50 auf der oberen Stirnseite des hülsenförmig
ausgebildeten Ventilgliedes 34 abgefangen wird. Der Anschlag 50 ist
als Quetschspalt ausgebildet. Aufgrunddessen wird der Anker 36 weich abgebremst,
wodurch der maximal an das Ventilglied 34 – in
der Ausführungsvariante gemäß 1 hülsenförmig
ausgebildet – übertragene Impuls minimiert wird.
Diese Maßnahme ist nicht nur von positiver Wirkung im Hinblick
auf das mechanische Prellen, sondern reduziert auch den sich am
Ventilsitz 54 zwangsläufig einstellenden Verschleiß.
Aufgrund des Umstandes, dass die Bewegungsenergie des Ankers 36 über
den Quetschspalt vernichtet wird, wirkt diese Bewegungsenergie nicht
schädigend auf den Ventilsitz 54.
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Der
Anker 36 verbleibt in seiner unteren Stellung bis zur nächsten
Ansteuerung. Diese kann daher sofort erfolgen, nachdem der Anker 36 über
den Quetschspalt abgebremst wurde und es ist keine Rückstellzeit
abzuwarten. Die Ankerfeder 48 dient zur sicheren Positionierung
des Ankers 36 in der unteren Ruhelage. Die Ankerfeder 48 ist
nicht zwingend erforderlich, sie kann auch entfallen, da sich im
Betrieb des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors 10 gemäß der
in 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante
selbsttätig eine untere Ruhelage des Ankers 36 einstellt.
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Zwischen
der unteren Planseite des Ankers 36 und dem Anschlag 50 an
der Oberseite des in der Ausführungsvariante gemäß 1 hülsenförmig ausgebildeten
Ventilgliedes 34 besteht ein Quetschspalt. In analoger
Weise verhält es sich bei der in 2 dargestellten
Ausführungsvariante, bei der einerseits ein Quetschspalt
zwischen dem Innenpol 30 des Magnetkerns 22 und
der Stirnseite 38 des Ankers 36 und andererseits
in Bezug auf die untere Planseite des Ankers 36 zwischen
dieser und dem Anschlag 50 an der Oberseite des Gehäuseteiles 86 gebildet
ist.
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2 zeigt
die zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventils mit einer zweiteilig ausgebildeten Ankerbaugruppe,
die ihre Ruhelage in der unteren Position des Ankers annimmt.
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2 ist
zu entnehmen, dass der Ablaufkanal 56, in dem sich die
Ablaufdrossel 60 befindet, in einen Trichter 88 ausläuft,
in welchen ein kugelförmiger Schließkörper 84 gestellt
ist. Der hier kugelförmig ausgebildete Schließkörper 84 ist
von einer Schließelementaufnahme 82 aufgenommen,
die in einem Gehäuseteil 86 des Injektorkörpers 12 geführt
ist. Dieses liegt befestigt durch die Spannmutter 52 auf der
oberen Planseite des Ventilstücks 58 auf. Das Ventilglied
wird in der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventils
durch die Schließelementaufnahme 82 gebildet.
Im Unterschied zur Darstellung gemäß 1,
bei der es sich um eine druckausgeglichen ausgebildete Variante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventils
handelt, ist das in 2 dargestellte Magnetventil
nicht druckausgeglichen. Dies bedeutet, dass zu dessen Betätigung höhere
Magnetkräfte erforderlich sind.
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Analog
zur in 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante
stützt sich an der unteren Planseite des Deckelteils 14,
welches in den Injektorkörper 12 eingeschraubt
ist, die obere Stirnseite des Magnetkerns 22 ab, in welche
die Magnetspule 24 eingebettet ist. Durch die Magnetspule 24 wird
die Planseite 26 des Magnetkerns 22 in einen Außenpol 28 und
einen Innenpol 30 geteilt.
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In
zur ersten Ausführungsvariante gemäß 1 analoger
Weise wird zwischen dem Innenpol 30 an der Planseite 26 des
Magnetkerns 22 und der Stirnseite 38 im radial
innenliegenden Bereich, der durch den Ring 42 begrenzt
ist, der Quetschspalt 40 gebildet. Der Überhubabstand 44 stellt
sich, analog zur Darstellung gemäß 1,
zwischen der Stirnseite 38 des Ankers 36 und einem Überstand
an der Unterseite der Aufsatzfläche 80, an der
die Ventilfeder 32 anliegt, ein.
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Bei
Bestromung der Magnetspule 24 wird nach Überwindung
des Überhubabstandes 44 und Anliegen der Stirnseite 38 des
Ankers 36 an der Aufsatzfläche 80 die
Schließelementaufnahme 82 aufgezogen. Dadurch öffnet
der hier als Kugelsitz ausgebildete Ventilsitz 54 und der
durch das Ventilstück 58 begrenzte Steuerraum 62 wird
durch Abströmen von Kraftstoff über den Ablaufkanal 56 und
die dort befindliche Ablaufdrossel 60 druckentlastet. Die Schließelementaufnahme 82 und
der Ring der Aufsatzfläche 80 für die
Ventilfeder 32 können, wie in 2 dargestellt,
aus zwei getrennten Bauteilen aufgebaut sein. Bei Bestromung der
Magnetspule 24 wird nur der Federteller, auf dem sich die
Ventilfeder 32 abstützt, aktiv nach oben bewegt,
wohingegen die sich in vertikaler Richtung nach unten an den Federteller
anschließende Schließelementaufnahme 82 sowie
der kugelförmig ausgebildete Schließkörper 84 durch
die Druckkräfte, die auf den kugelförmigen Schließkörper 84 wirken,
bewegt werden.
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Bei
Aufhebung der Bestromung der Magnetspule 24 erfolgt aufgrund
der Wirkung der Federkraft der Ventilfeder 32 ein Schließen
des Magnetventils dadurch, dass die Schließelementaufnahme 82 durch
die an der Aufsatzfläche 80 angreifende Federkraft
der Ventilfeder 32 samt kugelförmigem Schließkörper 84 in
den Trichter 88, welcher den Ventilsitz 54 begrenzt,
hineingedrückt wird, so dass der Ablaufkanal 56 verschlossen
wird. Das Schließen des Ablaufkanales 56 hebt
die Druckentlastung des Steuerraumes 62 auf, so dass über
die Zulaufdrossel 64, die sich in einer Seitenwand des
Steuerraumes 62 im Ventilstück 58 befindet,
unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Steuerraum 62 eintritt.
Aufgrunddessen steigt der Druck dort auf Systemdruck an und das
teilweise in den Steuerraum 62 eingreifende Einspritzventilglied 66 wird
von seiner Offenstellung in seine Schließstellung überführt,
so dass am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 10 ausgebildete
Einspritzöffnungen 76 wieder verschlossen werden.
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Auch
bei der in 2 dargestellten Ausführungsvariante
entsteht zwischen dem axial verschiebbar an der Schließelementaufnahme 82 aufgenommenen
scheibenförmig ausgebildeten Anker 36 und dem
Anschlag 50, der in diesem Falle am Injektorgehäuseteil 86 ausgebildet
ist, ein Quetschspalt.
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Bei
Aufhebung der Bestromung der Magnetspule 24 fällt
die Magnetkraft in dieser zusammen und die Schließelementaufnahme 82 wird
mit dem an dieser relativ beweglich aufgenommenen Anker 36 nach
unten in den Ventilsitz 54 gedrückt, der in der Ausführungsvariante
gemäß 2 als Kugelsitz ausgebildet
ist. Aufgrund der beschleunigten Bewegung nimmt der Verband aus
Schließelementaufnahme 82, Anker 62 und
kugelförmigem Schließkörper 84 Impuls
auf. Dieser führt bei herkömmlich ausgebildeten
Magnetventilen zu mechanischen Schließprellern, d. h. einem
ungewollten erneuten Öffnen des Ventilsitzes 54 aufgrund
der Elastizität beim Einschlag dieses Verbandes im Ventilsitz 54.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
gemäß der in 2 dargestellten
weiteren Ausführungsvariante wird der Einschlagimpuls dadurch reduziert,
dass der Anker 36 seinen Impuls nicht während
des Einschlages abgibt, sondern um den Überhubabstand 44 durchschwingt.
Somit schlägt in den Ventilsitz 54 nur der kugelförmig
ausgebildete Schließkörper 84 samt Schließelementaufnahme 82 ein,
während der scheibenförmig ausgebildete Anker 36 sich
in axiale Richtung weiter abwärts bewegt, bis dessen untere
Planseite am Anschlag 50 des Injektorgehäuseteils 86 abgefangen
wird. Dieser Anschlag 50 an der oberen Stirnseite des Injektorgehäuseteils 86 ist
ebenfalls als Quetschspalt ausgebildet. Dadurch wird der scheibenförmig
ausgebildete Anker 36 weich abgebremst, wodurch der maximale
Krafteintrag auf das Ventilstück 56 stark reduziert
wird. Diese Maßnahme ist nicht nur positiv im Hinblick
auf mechanisches Prellen, sondern reduziert auch signifikant den
sich am Ventilsitz 54, der hier als Kugelsitz ausgebildet
ist, einstellenden Verschleiß. Aufgrund des Umstandes, dass
die Bewegungsenergie des Ankers 36 über den Quetschspalt
zwischen der unteren Planseite des Ankers 36 und der oberen
Stirnseite des Injektorgehäuseteils 86 abgebaut
wird, wirkt diese nicht schädigend auf den hier in der
zweiten Ausführungsvariante als Kugelsitz ausgebildeten
Ventilsitz 54.
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Auch
gemäß der zweiten Ausführungsvariante
verbleibt der Anker 36 in seiner unteren Stellung bis zur
nächsten Ansteuerung der Magnetspule 24, die in
den Magnetkern 22 eingelassen ist. Die Ansteuerung der
Magnetspule 24 kann daher sofort erfolgen, nachdem der
Anker 36 über den Quetschspalt zwischen seiner
unteren Planseite und dem Anschlag 50 auf der oberen Stirnseite
des Injektorgehäuseteiles 86 abgebremst wurde.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
folgend, ist zur erneuten Ansteuerung, d. h. Bestromung der Magnetspule 24,
eine Rückstellzeit abzuwarten.
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Auch
in der in 2 dargestellten Ausführungsvariante
befindet sich der Anker 36 in seiner unteren Position in
seiner Ruhelage, so dass eine Rückstellung desselben entfällt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19650865
A1 [0001, 0002]
- - DE 19508104 A1 [0002]
- - DE 10232718 A1 [0003]