DE102013218934A1

DE102013218934A1 - Magnetic actuator for actuating fuel injectors, fuel injector

Info

Publication number: DE102013218934A1
Application number: DE201310218934
Authority: DE
Inventors: Armin Schuelke; Walter Fuchs; Olaf Ohlhafer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetaktor zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren, umfassend einen Magnetkern (1), eine Magnetspule (2) sowie einen mit der Magnetspule (2) zusammenwirkenden Anker (3), der über einen fest mit dem Anker (3) verbundenen Ankerstift (4) hubbeweglich geführt ist. Erfindungsgemäß besitzt der Ankerstift (4) eine zentrale Bohrung (5) und/oder eine sich über einen Außenumfangsbereich (6) wendelförmig erstreckende Nut (7) als Strömungskanal für ein Fluid, insbesondere Kraftstoff. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einem solchen Magnetaktor.The invention relates to a magnetic actuator for actuating fuel injectors, comprising a magnet core (1), a magnet coil (2) and an armature (3) cooperating with the magnet coil (2) and connected via an armature pin (4) fixedly connected to the armature (3) ) is guided in a liftable manner. According to the invention, the anchor pin (4) has a central bore (5) and / or a helically extending groove (7) over an outer peripheral region (6) as a flow channel for a fluid, in particular fuel. Furthermore, the invention relates to a fuel injector with such a magnetic actuator.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetaktor zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner wird ein Krafstoffinjektor mit einem solchen Magnetaktor vorgeschlagen.The invention relates to a solenoid actuator for actuating fuel injectors having the features of the preamble of claim 1. Further, a Krafstoffinjektor is proposed with such a magnetic actuator.

Stand der TechnikState of the art

Magnetaktoren der vorstehend genannten Art sind hinlänglich bekannt. Sie werden häufig in Kraftstoffinjektoren zur Steuerung einer hubbeweglichen Düsennadel eingesetzt, über deren Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung freigebbar oder verschließbar ist. Hierzu umfasst der Magnetaktor in der Regel einen Magnetkern, eine Magnetspule sowie einen mit der Magnetspule zusammenwirkenden, hubbeweglichen Anker. Bei einer direkten Betätigung des Kraftstoffinjektors über den Magnetaktor ist der Anker unmittelbar oder mittelbar, beispielweise über eine Kraftverstärkungseinrichtung in Form eines hydraulischen Kopplers, mit der Düsennadel koppelbar. Bei der indirekten Betätigung ist der Magnetaktor Bestandteil eines Magnetventils, mittels dessen ein die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagender Steuerdruck beeinflussbar ist.Magnetic actuators of the aforementioned type are well known. They are often used in fuel injectors for controlling a hubbeweglichen nozzle needle, on the lifting movement at least one injection port is releasable or closed. For this purpose, the magnetic actuator usually comprises a magnetic core, a magnetic coil and a cooperating with the magnetic coil, liftable anchor. In a direct actuation of the fuel injector via the magnetic actuator of the armature is directly or indirectly, for example via a power amplification device in the form of a hydraulic coupler, coupled to the nozzle needle. In the indirect actuation of the solenoid actuator is part of a solenoid valve, by means of which a nozzle needle in the closing direction acting on the control pressure can be influenced.

Ein über einen Magnetaktor direkt betätigbarer Kraftstoffinjektor geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 002 758 A1 hervor. Der Magnetaktor umfasst eine ringförmige Magnetspule, die in einen Magnetkern eingesetzt ist und mit einem hubbeweglichen plattenförmigen Anker zusammenwirkt, der fest mit einem den Anker durchsetzenden Kopplerkolben verbunden ist. Der Kopplerkolben begrenzt mit seinem brennraumseitigen Ende einen hydraulischen Kopplerraum, der ferner von einer Stirnfläche einer Düsennadel begrenzt wird. Über den Kopplerraum sind der Kopplerkolben und die Düsennadel hydraulisch koppelbar. Wird die Magnetspule des Magnetaktors bestromt, bewegen sich der Anker und der Kopplerkolben in Richtung der Magnetspule und der Druck im Kopplerraum fällt ab. Aufgrund des Druckabfalls öffnet die Düsennadel. Durch das gewählte Flächenverhältnis der den Kopplerraum begrenzenden hydraulischen Wirkflächen des Kopplerkolbens und der Düsennadel wird dabei der Ankerhub untersetzt und die Magnetkraft des Magnetaktors übersetzt. Bei Beendigung der Bestromung der Magnetspule werden der Anker und der Kopplerkolben über die Federkraft einer Ankerfeder in ihre Ausgangslage zurückgestellt, wodurch der Druck im Kopplerraum wieder steigt und das Schließen der Düsennadel bewirkt. Der einzuspritzende Kraftstoff wird bei diesem Kraftstoffinjektor durch einen den Magnetaktor aufnehmenden Aktorraum und durch den Ankerraum geführt, der über einen den Magnetkern durchsetzenden Verbindungskanal mit dem Aktorraum und über einen weiteren, in einem Zwischenkörper ausgebildeten Verbindungskanal mit einer die Düsennadel aufnehmenden Hochdruckbohrung verbunden ist. Der Anker, der als Flachanker ausgebildet ist, wird somit im Betrieb des Kraftstoffinjektors von Kraftstoff umströmt.A via a solenoid actuator directly operable fuel injector is an example of the published patent application DE 10 2007 002 758 A1 out. The magnetic actuator comprises an annular solenoid inserted into a magnetic core and cooperating with a liftable plate-shaped armature fixedly connected to a coupler piston passing through the armature. The coupler piston defines with its combustion chamber end of a hydraulic coupler space, which is further limited by an end face of a nozzle needle. The coupler piston and the nozzle needle can be hydraulically coupled via the coupler space. When the magnet coil of the magnet actuator is energized, the armature and the coupler piston move in the direction of the magnet coil and the pressure in the coupler space drops. Due to the pressure drop, the nozzle needle opens. Due to the selected area ratio of the coupler space limiting hydraulic active surfaces of the coupler piston and the nozzle needle while the armature stroke is reduced and the magnetic force of the Magnetaktors translated. Upon completion of the energization of the solenoid, the armature and the coupler piston are returned via the spring force of an armature spring to its original position, whereby the pressure in the coupler chamber rises again and causes the closing of the nozzle needle. In this fuel injector, the fuel to be injected is guided through an actuator chamber accommodating the magnetic actuator and through the armature space, which is connected to the actuator chamber via a connecting channel passing through the magnetic core and via a further connecting channel formed in an intermediate body to a high-pressure bore receiving the nozzle needle. The armature, which is designed as a flat armature, is thus flowed around in the operation of the fuel injector of fuel.

Darüber hinaus sind Magnetaktoren für direkt betätigbare Kraftstoffinjektoren bekannt, die mit einem als Tauchanker ausgebildeten Anker zusammenwirken. In diesem Fall ist es in Bezug auf die zu erreichende Magnetkraft von Vorteil, wenn zwischen dem Magnetaktor und dem Anker vorhandene Nebenluftspalte minimal ausgebildet sind. Der Kraftstoff kann in diesem Fall durch den Anker geführt werden, der hierzu wenigstens eine Bohrung und/oder einen außenumfangseitigen Schlitz besitzt. Im Falle einer Bohrung ist diese regelmäßig schräg geführt, wodurch sich jedoch der Ankerschwerpunkt aus der Mittelachse heraus verschiebt. Strömungsumlenkungen führen zudem zu Querkräften auf den Anker, welche wiederum dazu führen können, dass der Anker exzentrisch an einer Anschlagfläche auftrifft. Schlitze weisen den Nachteil auf, dass sie einen höheren Fertigungsaufwand verursachen und die Polfläche des Ankers reduzieren, was sich wiederum mindernd auf die Antriebskraft auswirkt.In addition, magnetic actuators for directly operable fuel injectors are known, which interact with an armature designed as a plunger anchor. In this case, it is advantageous in relation to the magnetic force to be achieved if secondary air gaps existing between the magnetic actuator and the armature are minimally formed. In this case, the fuel can be guided through the armature, which has at least one bore and / or an outer peripheral side slot for this purpose. In the case of a bore this is regularly led obliquely, whereby, however, the anchor focus shifts out of the central axis out. Flow deflections also lead to transverse forces on the armature, which in turn can cause the armature eccentrically impinges on a stop surface. Slots have the disadvantage that they cause a higher production cost and reduce the pole face of the armature, which in turn has a reducing effect on the driving force.

Es besteht somit ein Bedarf, die Strömungsführung in einem Kraftstoffinjektor zu optimieren. Um dies zu erreichen, werden vorliegend ein Magnetaktor zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Krafstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen.There is thus a need to optimize the flow guidance in a fuel injector. To achieve this, a magnetic actuator for actuating fuel injectors having the features of claim 1 and a Krafstoffinjektor proposed with the features of claim 9 herein.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren vorgeschlagene Magnetaktor umfasst einen Magnetkern, eine Magnetspule sowie einen mit der Magnetspule zusammenwirkenden Anker, der über einen fest mit dem Anker verbundenen Ankerstift hubbeweglich geführt ist. Erfindungsgemäß besitzt der Ankerstift eine zentrale Bohrung und/oder eine sich über einen Außenumfangsbereich wendelförmig erstreckende Nut als Strömungskanal für ein Fluid, insbesondere Kraftstoff. Die alternativ oder ergänzend vorgeschlagenen Maßnahmen ermöglichen eine zentrische bzw. annähernd zentrisch Fluidführung durch die Ankeranordnung. Nebenluftspalte bzw. Führungsspiele zwischen den Bauteilen der Ankeranordnung können auf diese Weise minimiert werden, wodurch maximale Antriebskräfte sowie eine optimale Führung erreicht werden.The proposed for actuation of fuel injectors magnetic actuator comprises a magnetic core, a magnetic coil and a cooperating with the solenoid armature, which is guided in a lift-movable manner via an anchor pin fixedly connected to the armature. According to the invention, the anchor pin has a central bore and / or a groove extending helically over an outer circumferential region as a flow channel for a fluid, in particular fuel. The alternatively or additionally proposed measures allow a centric or approximately centric fluid guidance through the armature arrangement. Secondary air gaps or guide games between the components of the armature arrangement can be minimized in this way, whereby maximum driving forces and optimum guidance can be achieved.

Bei einer Fluidführung über eine zentrale Bohrung im Ankerstift wird das Fluid im Zentrum der Ankeranordnung geführt, d. h. dort, wo das Material in Bezug auf die Biegebelastung des Ankerstifts durch magnetische Querkräfte keinen signifikanten Beitrag leistet und demnach ohne Weiteres entfernt werden kann. Über die zentrale Bohrung, die vorzugsweise einen runden Strömungsquerschnitt besitzt, kann das Fluid zudem weitgehend ungedrosselt und ohne Strömungsumlenkung geführt werden. Dadurch wird die Belastung der Ankeranordnung durch Querkräfte reduziert. Zugleich wird eine optimale Führung der Ankeranordnung erreicht, da im Vergleich zu einer Führung über segmentierte Führungsflächen durch Mehrfachanschliffe des Ankerstifts die Führung vollflächig über den gesamten Umfang des Ankerstifts erfolgt. Die Hohlbohrung des Ankerstifts bewirkt zudem eine geringere zu bewegende Masse, was sich ebenfalls als vorteilhaft in Bezug auf die erforderlichen Antriebskräfte auswirkt.In a fluid guide via a central bore in the anchor pin, the fluid is guided in the center of the armature assembly, ie where the material in relation to the bending load of the anchor pin by magnetic shear forces no significant contribution and therefore can be easily removed. In addition, the fluid can be guided largely unthrottled and without flow deflection via the central bore, which preferably has a round flow cross-section. As a result, the load on the armature assembly is reduced by lateral forces. At the same time an optimal guidance of the armature assembly is achieved because compared to a guide on segmented guide surfaces by Mehrfachanschliffe the anchor pin, the guide over the entire circumference of the anchor pin takes place. The hollow bore of the anchor pin also causes a lower mass to be moved, which also has an advantageous effect in terms of the required driving forces.

Bei einer Fluidführung über eine sich über einen Außenumfangsbereich wendelförmig erstreckende Nut wird das Fluid annähernd zentrisch durch die Ankeranordnung geführt. Im Vergleich zu den bereits genannten Mehrfachanschliffen wird über die wendelförmige Nut eine verbesserte Führung des Ankerstifts und damit der Ankeranordnung erreicht. Denn es gibt keinen Bereich, an denen die Außenumfangsfläche des Ankerstifts durchgängig über die gesamte Führungslänge unterbrochen ist. Als vorteilhaft erweist sich zudem ein durch die Wendelform der Nut induziertes Drehmoment, das die Ankeranordnung zu einer Drehbewegung anregt und dadurch die Schmierung im Führungsspalt verbessert.In the case of a fluid guide via a groove extending helically over an outer circumferential area, the fluid is guided approximately centrically through the armature arrangement. Compared to the already mentioned Mehrfachanschliffen an improved leadership of the anchor pin and thus the armature assembly is achieved via the helical groove. Because there is no area where the outer peripheral surface of the anchor pin is interrupted throughout the entire guide length. In addition, a torque induced by the helical shape of the groove proves to be advantageous, which excites the armature arrangement to rotate and thereby improves the lubrication in the guide gap.

Zur Optimierung der Führung wird daher vorgeschlagen, dass die Bohrung und/oder die wendelförmige Nut sich zumindest über einen vorgegebenen Führungsbereich des Ankerstifts erstreckt. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Bohrung und/oder die Nut über den Führungsbereich hinaus durch den Anker hindurch. Das heißt, dass die Bohrung und/oder die Nut im Anker fortgeführt ist bzw. durch eine Bohrung des Ankers fortgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass ein axialer Arbeitsluftspalt zwischen dem Anker und dem Magnetkern an die Fluidführung angebunden ist, so dass beim Hub des Ankers ein Druckausgleich möglich ist.To optimize the guidance, it is therefore proposed that the bore and / or the helical groove extends at least over a predetermined guide region of the anchor pin. Advantageously, the bore and / or the groove extends beyond the guide area through the armature. This means that the bore and / or the groove in the anchor is continued or is continued by a bore of the anchor. This has the advantage that an axial working air gap between the armature and the magnetic core is connected to the fluid guide, so that a pressure equalization is possible during the stroke of the armature.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bewirkt die Bohrung und/oder die Nut eine hydraulische Verbindung eines Ankerraums mit einem Federraum, der vorzugsweise der Aufnahme einer Rückstellfeder dient. Der Ankerraum und der Federraum können in einem Körperbauteil oder in mehreren Körperbauteilen des Kraftstoffinjektors angeordnet sein, wobei zumindest in einem Körperbauteil eine Führungsbohrung ausgebildet ist, in welcher der Ankerstift geführt ist. Das Führungsspiel kann minimal ausgelegt werden, da die Fluidführung über die zentrale Bohrung und/oder die wendelförmige Nut des Ankerstifts erfolgt.According to a preferred embodiment of the invention, the bore and / or the groove causes a hydraulic connection of an armature space with a spring chamber, which preferably serves to receive a return spring. The armature space and the spring chamber may be arranged in a body component or in a plurality of body components of the fuel injector, wherein a guide bore is formed in at least one body component in which the anchor pin is guided. The guide clearance can be minimized, since the fluid guide via the central bore and / or the helical groove of the anchor pin takes place.

In Abhängigkeit von der konkreten Ausbildung des Ankerstifts kann die zentrale Bohrung zur Fluidführung als Sacklochbohrung ausgeführt sein. In diesem Fall ist wenigstens eine von der Bohrung abzweigende weitere Bohrung vorgesehen, die in einem Außenumfangsbereich aus dem Ankerstift austritt. Die abzweigende weitere Bohrung kann radial oder schräg verlaufend ausgeführt sein, wobei zur Reduzierung der Strömungsumlenkung der Winkel einer Schrägbohrung möglichst klein in Bezug auf die Längsachse des Ankerstifts gewählt werden sollte.Depending on the specific design of the anchor pin, the central bore for fluid guidance can be designed as a blind hole. In this case, at least one additional bore branching off from the bore is provided, which emerges from the anchor pin in an outer circumferential region. The branching further bore can be designed to extend radially or obliquely, wherein to reduce the flow deflection of the angle of a helical bore should be selected as small as possible with respect to the longitudinal axis of the anchor pin.

Die durch die abzweigende Bohrung bewirkte Strömungsumlenkung kann jedoch auch Vorteile aufweisen. Denn durch die Strömungsumlenkung wird eine vom Ankerstift auf die Düsennadel übertragbare zusätzliche Schließkraft bewirkt, mittels welcher das Schließverhalten der Düsennadel zur Beendigung eines Einspritzvorgangs gezielt beeinflusst werden kann.However, the flow deflection effected by the branching bore can also have advantages. Because of the flow deflection, a transferable from the anchor pin on the nozzle needle additional closing force is effected, by means of which the closing behavior of the nozzle needle to terminate an injection process can be selectively influenced.

Soweit vorliegend der Begriff „Bohrung“ verwendet wird, soll hierunter eine beliebig geformte Öffnung bzw. Ausnehmung verstanden werden, die durch Bohren, Fräsen oder aber auf andere Weise hergestellt worden ist.As far as present, the term "hole" is used, this is to be understood as an arbitrarily shaped opening or recess, which has been prepared by drilling, milling or otherwise.

Die abzweigende weitere Bohrung stellt die hydraulische Verbindung der als Sacklochbohrung ausgebildeten zentralen Bohrung mit einem Druckraum, beispielsweise dem Federraum zur Aufnahme der Rückstellfeder, sicher. Die Ausbildung der zentralen Bohrung als Sacklochbohrung besitzt den Vorteil, dass der Ankerstift bis an die direkt zu betätigende Düsennadel des Kraftstoffinjektors heran geführt werden kann, um beispielsweise eine mechanische Kopplung des Ankerstifts mit der Düsennadel durch Anschlagen des Ankerstifts an einer Stirnfläche der Düsennadel zu bewirken. Die Fluidführung wird im Bereich der massiven Ausbildung des Ankerstifts über einen den Ankerstift umgebenden Druckraum, beispielsweise den Federraum, fortgesetzt.The branching further bore ensures the hydraulic connection of the blind hole formed as a central bore with a pressure chamber, such as the spring chamber for receiving the return spring safely. The formation of the central bore as a blind hole has the advantage that the anchor pin can be zoomed up to the directly operable nozzle needle of the fuel injector, for example, to effect a mechanical coupling of the anchor pin to the nozzle needle by abutment of the anchor pin on an end face of the nozzle needle. The fluid guide is continued in the region of the massive formation of the anchor pin via a pressure chamber surrounding the anchor pin, for example the spring chamber.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ankerstift in eine zentrale Durchgangsbohrung des Ankers eingesetzt und mit dem Anker kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Dadurch ist in einfacher Weise eine Fortführung der zentralen Bohrung bzw. der wendelförmigen Nut im Anker realisierbar. Die kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Einstecken, Einpressen, Umformen und/oder durch eine Schweißverbindung erzielt werden. Sofern eine Schweißverbindung vorgesehen ist, kann die Schweißnaht, vorzugsweise mittels Laserschweißen, als Kehlnaht an der Ober- oder Unterseite des Ankers gesetzt werden. Als Umformverfahren bieten sich insbesondere das Bördeln und/oder Nieten an.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the anchor pin is inserted into a central through-hole of the armature and connected to the armature force, shape and / or material fit. As a result, a continuation of the central bore or the helical groove in the armature can be realized in a simple manner. The positive, positive and / or cohesive connection can be achieved for example by inserting, pressing, forming and / or by a welded connection. If a welded connection is provided, the weld seam, preferably by means of laser welding, can be set as a fillet weld on the upper or lower side of the armature. Beading and / or riveting are particularly suitable as forming methods.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist der Ankerstift an den Anker angesetzt und mit dem Anker kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Der Ankerstift kann stumpf angesetzt oder auf einen zylinder- bzw. hohlzylinderförmigen Ansatz des Ankers aufgeschoben sein. Zur kraft-, form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung können die vorstehend bereits genannten Verbindungsverfahren eingesetzt werden. According to an alternative preferred embodiment, the anchor pin is attached to the anchor and connected to the armature force, shape and / or material fit. The anchor pin can be stumped or pushed onto a cylindrical or hollow cylindrical neck of the anchor. For positive, positive and / or cohesive connection, the connection methods already mentioned above can be used.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Anker als Tauchanker ausgebildet ist. Im Vergleich zu einem als Flachanker ausgebildeten Anker kann mittels eines Tauchankers ein größerer Ankerhub realisiert werden. Zudem können durch die zentrische bzw. annähernd zentrische Fluidführung Nebenluftspalte minimiert werden, was sich günstig auf die zu erreichende Magnetkraft auswirkt.It is also proposed that the armature is designed as a plunger anchor. Compared to an armature designed as a flat armature, a larger armature stroke can be realized by means of a plunger armature. In addition, secondary air gaps can be minimized by the centric or approximately centric fluid guide, which has a favorable effect on the magnetic force to be achieved.

In Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung des Ankers kann dieser wenigstens einen weiteren Strömungskanal besitzen. Dieser kann als eine den Anker durchsetzende Bohrung, als außenumfangseitige Längsnut und/oder als Anschliff ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine zentrale Bohrung zur Aufnahme eines Ankerstifts mit einer wendelförmigen Nut vorgesehen sein, die dann mit der Nut einen Strömungskanal ausbildend zusammenwirkt.Depending on the specific configuration of the armature, it may have at least one further flow channel. This can be designed as a hole passing through the armature, as an outer peripheral side longitudinal groove and / or as a polished section. For example, a central bore for receiving an anchor pin can be provided with a helical groove, which then cooperates with the groove forming a flow channel.

Da der erfindungsgemäße Magnetaktor bevorzugt Einsatz in einem Kraftstoffinjektor findet, wird ferner ein Kraftstoffinjektor mit einem solchen Magnetaktor vorgeschlagen. Über den Magnetaktor ist der Kraftstoffinjektor weiterhin bevorzugt direkt betätigbar. Das heißt, dass der Ankerstift unmittelbar oder mittelbar über eine Kraftverstärkungseinrichtung auf eine Düsennadel des Kraftstoffinjektors einwirkt.Since the magnetic actuator according to the invention is preferably used in a fuel injector, a fuel injector is proposed with such a magnetic actuator. Furthermore, the fuel injector can preferably be actuated directly via the magnetic actuator. This means that the anchor pin acts directly or indirectly via a force amplification device on a nozzle needle of the fuel injector.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. These show:

1 einen schematischen Längsschnitt durch einen in einen Kraftstoffinjektor eingesetzten erfindungsgemäßen Magnetaktor gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform und 1 a schematic longitudinal section through an inserted into a fuel injector according to the invention magnetic actuator according to a first preferred embodiment and

2 eine perspektivische Darstellung einer Ankerbaugruppe eines erfindungsgemäßen Magnetaktors gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform. 2 a perspective view of an armature assembly of a magnetic actuator according to the invention according to an alternative preferred embodiment.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Magnetaktor zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors umfasst einen Magnetkern 1, der in einem Endabschnitt von einer ringförmigen Magnetspule 2 umgeben ist. Die Magnetspule 2 wirkt mit einem hubbeweglichen Anker 3 zusammen, der vorliegend als Tauchanker ausgeführt ist und einen Ankerstift 4 als Kraftübertragungsglied besitzt. Über den Ankerstift 4 ist der Anker 3 zudem geführt. Der Ankerstift 4 ist hierzu in einer Axialbohrung 16 eines Körperbauteils 17 des Injektors aufgenommen. Das Körperbauteil 17, die Magnetspule 2 und der Magnetkern 1 sind mittels einer die Bauteile umgreifenden Spannmutter 18 axial verspannt.The Indian 1 illustrated solenoid actuator according to the invention for actuating a fuel injector comprises a magnetic core 1 which is in an end portion of an annular solenoid 2 is surrounded. The magnetic coil 2 acts with a liftable anchor 3 together, which is designed here as a dip anchor and an anchor pin 4 has as a power transmission element. About the anchor pin 4 is the anchor 3 also led. The anchor pin 4 is this in an axial bore 16 of a body component 17 received the injector. The body part 17 , the magnetic coil 2 and the magnetic core 1 are by means of a clamping nut surrounding the components 18 axially braced.

Bei einer Bestromung der Magnetspule 2 wird ein Magnetfeld erzeugt, das den Anker 3 einschließlich der Ankerstifts 4 in Richtung des Magnetkerns 1 zieht, um einen zwischen dem Anker 3 und dem Magnetkern 1 vorhandenen Arbeitsluftspalt 19 zu schließen. Der Hub des Ankerstifts 4 bewirkt einen Druckabfall in einem hydraulischen Kopplerraum 20, der ferner von einer Stirnfläche einer hubbeweglichen Düsennadel 15 begrenzt wird, so dass der Hub des Ankerstifts 4 den Hub der Düsennadel 15 nach sich zieht. Das Größenverhältnis der den hydraulischen Kopplerraum 20 begrenzenden hydraulischen Wirkflächen der Düsennadel 15 und des Ankerstifts 4 sind dabei derart gewählt, dass eine Kraftverstärkung erzielt wird. Mit dem Öffnungshub der Düsennadel 15 beginnt der Einspritzvorgang.When energizing the magnetic coil 2 a magnetic field is created that is the anchor 3 including the anchor pin 4 in the direction of the magnetic core 1 pulls one between the anchor 3 and the magnetic core 1 existing working air gap 19 close. The stroke of the anchor pin 4 causes a pressure drop in a hydraulic coupler space 20 further comprising an end face of a liftable nozzle needle 15 is limited, so that the stroke of the anchor pin 4 the stroke of the nozzle needle 15 pulls. The size ratio of the hydraulic coupler space 20 limiting hydraulic active surfaces of the nozzle needle 15 and the anchor pin 4 are chosen such that a power gain is achieved. With the opening stroke of the nozzle needle 15 the injection process begins.

Der einzuspritzende Kraftstoff wird durch den Magnetaktor geführt. Hierzu besitzt der Magnetkern 1 eine zentrale Bohrung 21, die in einen Ankerraum 9 mündet, in dem der Anker 3 aufgenommen ist. Der Anker 3 wird von einer Durchgangsbohrung 13 durchsetzt, in welcher der Ankerstift 4 aufgenommen ist. Der Ankerstift 4 besitzt eine als Sacklochbohrung ausgeführte zentrale Bohrung 5, die über radial verlaufende Bohrungen 12 mit einem Federraum 10 hydraulisch verbunden ist. Vom Ankerraum 9 aus erfolgt demnach die Kraftstoffführung über die zentrale Bohrung 5 und die Bohrungen 12, die in einem Außenumfangsbereich 6' aus dem Ankerstift 4 austreten, der im Federraum 10 zu liegen kommt. Zumindest über einen Führungsbereich 8 des Ankerstifts 4 innerhalb der Axialbohrung 16 des Körperbauteils 17 wird demnach der Kraftstoff durch das Zentrum der Ankeranordnung geführt. Dies hat mehrere Vorteile. Zum Einen kann ein zwischen dem Anker 3 und dem Magnetaktor verbleibender Nebenluftspalt 22 auf ein Minimum reduziert werden, was sich günstig auf die über den Magnetkreis erreichbare Magnetkraft auswirkt. Zum Anderen kann das Führungsspiel zwischen dem Ankerstift 4 und dem Körperbauteil 17 im Bereich der Axialbohrung 16 minimiert werden, wodurch die Führung verbessert wird. Ferner macht die zentrale Bohrung 5 des Ankerstifts 4 die Ausbildung außenumfangseitiger Strömungskanäle, beispielsweise in Form von Längsnuten und/oder Mehrfachanschliffen, entbehrlich, so dass der volle Umfang des Ankerstifts 4 zur Führung zur Verfügung steht. Vom Federraum 10 aus wird der Kraftstoff dann einer Hochdruckbohrung 23 zugeführt, in welcher die Düsennadel 15 aufgenommen ist.The fuel to be injected is passed through the solenoid actuator. For this purpose has the magnetic core 1 a central hole 21 in an anchorage room 9 opens in which the anchor 3 is included. The anchor 3 is from a through hole 13 interspersed, in which the anchor pin 4 is included. The anchor pin 4 has a central bore designed as a blind hole 5 , which have radial bores 12 with a spring chamber 10 hydraulically connected. From the anchor room 9 From then takes place the fuel guide via the central bore 5 and the holes 12 in an outer circumferential area 6 ' from the anchor pin 4 Escape in the spring room 10 to come to rest. At least over a management area 8th of the anchor pin 4 within the axial bore 16 of the body component 17 Accordingly, the fuel is passed through the center of the armature assembly. This has several advantages. For one thing, one between the anchor 3 and the solenoid actuator remaining sub-air gap 22 be reduced to a minimum, which has a favorable effect on the achievable via the magnetic circuit magnetic force. On the other hand, the guide play between the anchor pin 4 and the body part 17 in the area of the axial bore 16 be minimized, whereby the leadership is improved. Further, the central hole makes 5 of the anchor pin 4 the formation of outer peripheral side flow channels, for example in the form of longitudinal grooves and / or Mehrfachanschliffen, dispensable, so that the full extent of the anchor pin 4 is available for guidance. From the spring chamber 10 the fuel then becomes a high-pressure bore 23 supplied, in which the nozzle needle 15 is included.

Anstelle der radial verlaufenden Bohrungen 12, welche die zentrale Bohrung 5 des Ankerstifts 4 mit dem Federraum 10 verbinden, kann bzw. können auch eine oder mehrere schräg verlaufende Bohrungen 12 vorgesehen sein (siehe Bezugszeichen in Klammern, wobei die gestrichelte Linie lediglich einen möglichen Verlauf bzw. den Winkel einer Schrägbohrung angibt). Wie bereits erwähnt bezeichnet „Bohrung“ eine beliebig geformte Öffnung oder Ausnehmung, die durch Bohren, Fräsen oder auf andere Weise hergestellt worden ist. Instead of the radial bores 12 showing the central hole 5 of the anchor pin 4 with the spring chamber 10 connect, may or may also have one or more oblique holes 12 be provided (see reference numerals in parentheses, wherein the dashed line indicates only a possible course or the angle of a diagonal bore). As already mentioned, "bore" refers to an arbitrarily shaped opening or recess made by drilling, milling or otherwise.

Um den Einspritzvorgang zu beenden, wird die Bestromung der Magnetspule 2 ausgesetzt. Über die Federkraft einer im Federraum 10 aufgenommenen Rückstellfeder 11 werden dann der Anker 3 und der Ankerstift 4 in ihre Ausgangslage zurückgestellt. Dabei taucht der Ankerstift 4 in den Kopplerraum 20 ein, was zur Folge hat, dass der Druck im Kopplerraum 20 wieder ansteigt, was zum Schließen der Düsennadel 15 führt.To stop the injection process, the energization of the solenoid coil 2 exposed. About the spring force in the spring chamber 10 absorbed return spring 11 then become the anchor 3 and the anchor pin 4 returned to their original position. The anchor pin plunges 4 in the coupler room 20 a, which has the consequence that the pressure in the coupler space 20 rising again, causing the nozzle needle to close 15 leads.

Der Anker 3 und der Ankerstift 4 sind fest verbunden. Der Ankerstift 4 ist hierzu in die Durchgangsbohrung 13 des Ankers 3 eingesetzt und mittels einer an der Unterseite des Ankers 3 gesetzten Schweißnaht 24 in Form einer Kehlnaht verbunden.The anchor 3 and the anchor pin 4 are firmly connected. The anchor pin 4 is this in the through hole 13 of the anchor 3 inserted and by means of a at the bottom of the anchor 3 set weld 24 connected in the form of a fillet weld.

Eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetaktors ist in der 2 dargestellt. Die Darstellung beschränkt sich auf die gegenüber der Ausführungsform der 1 modifizierten Teile, d. h. die Ankeranordnung. Im Übrigen kann bzw. können der Magnetaktor und/oder der Kraftstoffinjektor gleich ausgebildet sein.An alternative embodiment of a magnetic actuator according to the invention is in the 2 shown. The illustration is limited to those compared to the embodiment of the 1 modified parts, ie the armature arrangement. Incidentally, the magnetic actuator and / or the fuel injector may be the same.

Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 weist der Ankerstift 4 keine zentrale Bohrung 5, sondern eine wendelförmige Nut 7 auf, die sich über einen Außenumfangsbereich 6 erstreckt. Auch hier ist der Ankerstift 4 in eine Durchgangsbohrung 13 des Ankers 3 eingesetzt, die mit der Nut 7 des Ankerstifts 4 einen Strömungskanal 14 ausbildend zusammenwirkt. Die Verbindung von Ankerstift 4 und Anker 3 kann wiederum über eine Schweißnaht 24 erfolgen.In contrast to the embodiment of 1 has the anchor pin 4 no central hole 5 but a helical groove 7 on, extending over an outer peripheral area 6 extends. Again, the anchor pin 4 in a through hole 13 of the anchor 3 used with the groove 7 of the anchor pin 4 a flow channel 14 interacting. The connection of anchor pin 4 and anchor 3 can turn over a weld 24 respectively.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007002758 A1 [0003]

Claims

Magnetic actuator for actuating fuel injectors, comprising a magnetic core ( 1 ), a magnetic coil ( 2 ) and one with the magnetic coil ( 2 ) interacting anchors ( 3 ), which is fixed to the anchor ( 3 ) connected anchor pin ( 4 ) is guided in a liftable manner, characterized in that the anchor pin ( 4 ) a central bore ( 5 ) and / or extending over an outer peripheral region ( 6 ) helically extending groove ( 7 ) as a flow channel for a fluid, in particular fuel possesses.

Magnetic actuator according to claim 1, characterized in that the bore ( 5 ) and / or the groove ( 7 ) at least over a predetermined leadership area ( 8th ) of the anchor pin ( 4 ).

Magnetic actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the bore ( 5 ) and / or the groove ( 7 ) an anchor space ( 9 ) with a spring chamber ( 10 ) connects hydraulically, which is preferably the inclusion of a return spring ( 11 ) serves.

Magnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the bore ( 5 ) is designed as a blind hole and at least one of the bore ( 5 ) branching further bore ( 12 ) provided in an outer peripheral region ( 6 ' ) from the anchor pin ( 4 ) exit.

Magnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the anchor pin ( 4 ) in a central through-bore ( 13 ) of the anchor ( 3 ) and with the anchor ( 3 ) is positively, positively and / or materially connected.

Magnetic actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the anchor pin ( 4 ) to the anchor ( 3 ) and with the anchor ( 3 ) is positively, positively and / or materially connected.

Magnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the armature ( 3 ) is designed as a plunger anchor.

Magnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the armature ( 3 ) at least one further flow channel ( 14 ), preferably as an anchor ( 3 ) passing through hole, designed as outer peripheral side longitudinal groove and / or as a bevel.

Fuel injector with a magnetic actuator according to one of the preceding claims, wherein via the magnetic actuator, the fuel injector is preferably directly actuated.