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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zumesseinheit zur saugseitigen Mengenregelung eines Fluids im Niederdruckbereich einer Hochdruckpumpe, aufweisend ein elektromagnetisch angesteuertes Ventil mit einem Ventilglied und einer Ankerbaugruppe zur Betätigung des Ventilglieds, wobei die Ankerbaugruppe einen in einem Lager gelagerten und mit einem in einem Ankerraum angeordneten Anker zusammenwirkenden Ankerbolzen aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Zumesseinheit.
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Stand der Technik
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Eine derartige Zumesseinheit ist aus der
DE 10 2010 062 455 A1 bekannt. Diese Zumesseinheit ist für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, ausgelegt. Die Zumesseinheit weist ein elektromagnetisch angesteuertes Ventil auf, das ein in einem Ventilgehäuse verschiebbar angeordnetes Ventilglied umfasst. Weiterhin ist eine Ankerbaugruppe zur Betätigung des Ventilglieds Bestandteil der Zumesseinheit. Die Ankerbaugruppe weist einen in einem Lager gelagerten Ankerbolzen auf, der einen in einem Ankerraum angeordneten Anker trägt und der bei einer Bestromung einer umgebenden Spule so verstellt wird, dass das Ventilglied zur Mengenregelung eines Fluidstroms verstellt wird. Weiterhin weist die Zumesseinheit ein Filterelement auf, dass das zu dem Ventilglied strömende Fluid filtert und eventuell vorhandene Fremdstoffe aus dem Fluid herausfiltert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zumesseinheit bereitzustellen, deren Zuverlässigkeit gesteigert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Lager über eine Verbindung mit einem fluidführenden Bereich der Zumesseinheit verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass das Lager von dem Fluid zwangsdurchströmt ist. Der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je nach Anbaulage der Zumesseinheit an einer Hochdruckpumpe oder einem sonstigen Anbauteil eine Entlüftung insbesondere im Lagerbereich der Zumesseinheit nicht optimal stattfinden kann. Dadurch, dass nun das zumindest eine Lager über eine Verbindung mit einem fluidführenden Bereich verbunden ist, ist sichergestellt, dass das Lager von dem Fluid erreicht und zwangsdurchströmt wird. Dadurch wird eine deutliche Verbesserung der Entlüftung und der Schmierung der Zumesseinheit in dem zumindest einen Lager erreicht. Diese Maßnahme erhöht die Zuverlässigkeit der Zumesseinheit, da auch bei einer ungünstigen Einbaulage der Zumesseinheit sichergestellt ist, dass die zumindest eine kritische Lagerstelle zuverlässig geschmiert ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Verbindung ein in den Ankerbolzen eingelassener Kanal. Der Kanal ist in einer allgemeinen Ausführungsform so ausgerichtet, dass er den fluidführenden Teil der Zumesseinheit mit dem Lager direkt oder indirekt verbindet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal eine Durchgangsbohrung in dem Ankerbolzen. Eine solche Durchgangsbohrung, die eine echte Durchgangsbohrung, eine Sacklochbohrung oder ein mit einem Stopfen verschlossenen Durchgangsbohrung ist, kann bei der Fertigung des Ankerbolzens problemlos in diesen eingearbeitet werden. Der Ankerbolzen ist im Übrigen aus einem Eisenwerkstoff, beispielsweise einem hochwertigen Stahl oder aber auch aus einem Nichteisenwerkstoff, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, einem Keramikmaterial oder aber auch aus Aluminium gefertigt. In allen Fällen kann die Durchgangsbohrung während der Herstellung des Ankerbolzens oder aber nach der Herstellung in den Ankerbolzen eingelassen bzw. eingearbeitet werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal mit einem im Bereich des zumindest einen Lagers angeordneten Querkanal verbunden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere bei der Ausgestaltung des Kanals als eine zentrale Durchgangsbohrung in dem Ankerbolzen vorteilhaft umsetzbar. Dabei kann der Querkanal einen solchen Durchmesser aufweisen, dass die Menge des zu dem Lager geführten Fluids an die Bedürfnisse zur Entlüftung und Schmierung des Lagers angepasst sind. Dazu kann der Querkanal auch eine eingelassene Drossel aufweisen.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Verbindung eine in den Ankerbolzen eingelassene Außennut auf. Diese Ausgestaltung kann alternativ oder additiv zu der Ausgestaltung der Verbindung als in den Ankerbolzen eingelassener Kanal vorgesehen sein.
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Die Außennut hat den Vorteil, dass diese problemlos in den Ankerbolzen eingearbeitet werden kann und ohne einen sonst ggf. vorgesehenen Querkanal das Lager erreicht. In Weiterbildung der Erfindung weist der Ankerbolzen zwei beidseits des Ankers angeordnete Lager auf. Diese Ausgestaltung stellt eine zuverlässige Führung des Ankerbolzens sicher. Dabei können die beiden Lager durch unterschiedliche Verbindungen mit dem fluidführenden Bereich der Zumesseinheit verbunden sein. So ist es im Rahmen der Erfindung möglich, ein erstes Lager über einen in den Ankerbolzen eingelassenen Kanal mit Fluid zu versorgen, während das zweite Lager über eine Außennut mit Fluid beschickt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das dem Ventil zugeordnete Lager ein Magnetkernlager und das dem Ventil abgewandte Lager ein Gehäuselager. Insbesondere bei dem Gehäuselager ist eine zuverlässige Entlüftung und Schmierung wichtig, um in diesem Gehäuselager eine erhöhte Trockenreibung und damit Verschleiß zu verhindern.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Lager eine Lagerbuchse. Die Lagerbuchse ist aus einem geeigneten Material, beispielsweise einem metallischen Werkstoff, einem Kunststoffwerkstoff oder aus einem Keramikwerkstoff gefertigt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Kraftstoffhochdruckpumpe und das Fluid Kraftstoff. Wenn auch der Gegenstand der Erfindung bei einer beliebigen Hochdruckpumpe angewendet werden kann, ist die bevorzugte Anwendungsform bei einer Kraftstoffhochdruckpumpe gegeben. Die Kraftstoffhochdruckpumpe ist ihrerseits bevorzugt Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems. Das Common-Rail-Einspritzsystem weist neben der Kraftstoffhochdruckpumpe und dem Niederdruckbereich einen Hochdruckspeicher auf, aus dem von Kraftstoffinjektoren dort gespeicherter Kraftstoff zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird. Der Kraftstoff ist bevorzugt Diesel, der auch zur Schmierung der Lager problemlos genutzt werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Zumesseinheit,
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2 eine schematische Schnittdarstellung, insbesondere des Ankerbolzens mit einer in den Ankerbolzen eingelassenen Durchgangsbohrung sowie zwei Querkanälen, und
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3 einen Querschnitt durch einen Ankerbolzen mit auf dem Außenumfang verteilt angeordneten Außennuten.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Zumesseinheit 1, welche ein stufenlos regelbares Ventil 2 aufweist, das von einer als Elektromagnet ausgebildeten Ankerbaugruppe 3 betätigt wird. Das Ventil 2 führt eine Mengenregelung von Fluid in Form von Kraftstoff zu einer als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildeten Hochdruckpumpe durch. Das Ventil 2 weist ein Ventilgehäuse 4 auf, das mit einem Gehäuse 5 der Ankerbaugruppe 3 verbunden ist. In dem Gehäuse 5 ist darüber hinaus ein Stecker 6 mit einer elektrischen Schnittstelle untergebracht, über die die Ankerbaugruppe beziehungsweise ein Spulenkörper 7 der Ankerbaugruppe 3 mit Strom versorgt wird.
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Das Ventil 2 passt die von der Kraftstoffhochdruckpumpe des Einspritzsystems in einen Hochdruckspeicher zu fördernde Kraftstoffmenge dem Leistungsbedarf des Einspritzsystems an. Die Ankerbaugruppe 3 weist Lager in Form eines Gehäuselagers 8 und eines Magnetkernlagers 9 auf, in denen ein einen Anker 11 tragender Ankerbolzen 10 verschiebbar gelagert ist. Die Lager können beispielsweise als aus einem metallischen oder einem Kunststoffwerkstoff gefertigte Lagerbuchsen ausgebildet sein. Der Anker 11 und zumindest ein Teilbereich des Ankerbolzens 10 befinden sich in einem fluidgefüllten Ankerraum 25. Weiterhin weist die Ankerbaugruppe 3 eine Wicklung mit dem Spulenkörper 7, eine Restluftspaltscheibe 12 und einen Magnetkern 13 auf. Weiterhin ist unterhalb des Ankers 11 bzw. des Ankerbolzens 10 ein als Ventilglied 14 ausgebildeter Ventilkolben mit Steuerschlitzen angeordnet, wobei das Ventilglied 14 als Teil des Ventils 2 ebenfalls in dem Magnetkern 13 angeordnet ist und mit einer Feder 15 zusammenwirkt. Schließlich ist ein Filterelement 16 an dem äußeren Umfang des Magnetkerns 13 und innerhalb des Ventilgehäuses 4 angeordnet, so dass eine nicht dargestellte Zuflussleitung von einem Niederdruckbereich des Einspritzsystems über das Filterelement 16 mit zumindest einer Zulaufbohrung 17 in dem Magnetkern 13 verbunden ist. Je nach Öffnungsstellung des Ventilglieds 14 gelangt eine definierte Kraftstoffmenge von der Zulaufbohrung 17 durch das Ventil 2 in einen Ausgang 18, der mit einer Zumessleitung zu der Hochdruckpumpe verbunden ist. Sowohl das Gehäuselager 8 als auch das Magnetkernlager 9 sind über eine Verbindung mit dem fluidführenden Bereich des Ventils 2 verbunden. Dazu ist der Ankerbolzen 10 – wie in den 2 und 3 dargestellt ist – mit einem Kanal und/oder einer Außennut 23 versehen. Oberhalb des Gehäuselagers 8 ist ein Ausgleichsraum 22 angeordnet, in den der Ankerbozen 10 bei einer Aufwärtsbewegung eintaucht.
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2 zeigt eine Detailansicht des Ankerbolzens 10, in den ein als Durchgangsbohrung 19 ausgebildeter Kanal eingelassen ist. Die Durchgangsbohrung 19 mündet in den fluidführenden Bereich des Ventilglieds 14 und wird von diesem über die hier als Pfeile dargestellten Zulaufbohrungen 17 und weiterführende Schlitze 20 in dem Ventilglied 14 mit Fluid in Form von Kraftstoff versorgt. Im Bereich des Gehäuselagers 8 und des Magnetkernlagers 9, die in der 2 aus Übersichtlichkeitsgründen beabstandet zu dem Ankerbolzen 10 angeordnet sind, sind Querkanäle 21a, 21b in dem Ankerbolzen 10 angebracht, die mit der Durchgangsbohrung 19 zusammenwirken. Durch die Querkanäle 21a, 21b, die als Drosselkanäle ausgebildet sein können oder jeweils Drosseln aufweisen können, wird eine gezielte Kraftstoffbeaufschlagung des Gehäuselagers 8 und des Magnetkernlagers 9 sichergestellt, wobei der Kraftstoff das Gehäuselager 8 sowie das Magnetkernlager und den Ankerraum 25 entlüftet beziehungsweise zuverlässig mit Kraftstoff befüllt. Abgeführt wird insbesondere die Luft entlang des Magnetkernlagers 9 über das Ventil 2. Es kann aber auch ein eigenständiger Entlüftungskanal vorgesehen sein, der von dem Ankerraum 25 abgeht und in geeigneter Weise mit dem Niederdruckbereich des Einspritzsystems verbunden ist.
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Die Durchgangsbohrung 19 kann im Übrigen als echte Durchgangsbohrung ausgebildet sein, die sich bis in den oberhalb des Ankerbolzens 10 angeordneten Ausgleichsraum 22 in dem Gehäuse 5 erstreckt, oder aber als Sacklochbohrung, die oberhalb des Querkanals 21a endet. Alternativ ist es möglich, die Durchgangsbohrung 19 im Bereich oberhalb des Querkanals 21a – wie dargestellt – mit einem Stopfen 24 zu verschließen.
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3 zeigt einen Querschnitt durch den Ankerbolzen 10, der zusätzlich oder alternativ zu der Durchgangsbohrung 19 vier auf dem Außenumfang des Ankerbolzens 10 angeordnete Außennuten 23 aufweist. Im Rahmen der Erfindung kann aber auch eine andere Anzahl von Außennuten 23 in den Ankerbolzen 10 eingearbeitet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010062455 A1 [0002]
