DE102016209813A1 - Solenoid valve and fuel injector with a solenoid valve - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil (10), insbesondere zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms in einem Kraftstoffinjektor (100), mit einem Elektromagneten (30) und einem mit dem Elektromagneten (30) zusammenwirkenden, hubbeweglich angeordneten Magnetanker (40), wobei der Magnetanker (40) einen hülsenförmigen Abschnitt (51) mit einer darin ausgebildeten Durchgangsöffnung (44) aufweist, in der ein Ankerbolzen (35) angeordnet ist, wobei zwischen dem Ankerbolzen (35) und der Durchgangsöffnung (44) ein radialer Führungsspalt (45) ausgebildet ist, und wobei der Magnetanker (40) auf dem Ankerbolzen (35) längsverschiebbar angeordnet ist.The invention relates to a solenoid valve (10), in particular for controlling a fluid flow in a fuel injector (100), comprising an electromagnet (30) and a lifting armature (40) cooperating with the electromagnet (30), wherein the magnet armature (40) a sleeve-shaped portion (51) having a through hole (44) formed therein, in which an anchor bolt (35) is arranged, wherein between the anchor bolt (35) and the through hole (44), a radial guide gap (45) is formed, and the armature (40) on the anchor bolt (35) is arranged longitudinally displaceable.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einem erfindungsgemäßen Magnetventil.The invention relates to a solenoid valve according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injector with a solenoid valve according to the invention.

Ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2011 078 346 A1 der Anmelderin bekannt. Das bekannte Magnetventil dient der Steuerung eines Flüssigkeitsstroms in einem Kraftstoffinjektor. Über die Steuerung des Flüssigkeitsstroms lässt sich eine Öffnungs- und Schließbewegung einer Düsennadel eines Kraftstoffinjektors, und somit die in den Brennraum einer Brennkraftmaschine abgegebene Kraftstoffmenge beeinflussen. Hierzu weist das Magnetventil einen Elektromagneten mit einem mit dem Elektromagneten zusammenwirkenden Magnetanker auf. Der Magnetanker hat in seiner Längsachse eine Durchgangsbohrung, in die ein Ankerbolzen hineinragt. Der Magnetanker ist auf dem Ankerbolzen in Längsrichtung verschiebbar und mittels einer Druckfeder entgegen der bei einer Bestromung des Elektromagneten wirkenden magnetischen Kraft vom Elektromagneten in Richtung eines Ventilsitz kraftbeaufschlagt.A solenoid valve according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 2011 078 346 A1 the applicant known. The known solenoid valve serves to control a fluid flow in a fuel injector. By controlling the liquid flow, it is possible to influence an opening and closing movement of a nozzle needle of a fuel injector, and thus the amount of fuel discharged into the combustion chamber of an internal combustion engine. For this purpose, the solenoid valve has an electromagnet with a magnet armature cooperating with the electromagnet. The magnet armature has in its longitudinal axis a through hole into which an anchor bolt protrudes. The magnet armature is displaceable on the anchor bolt in the longitudinal direction and by means of a compression spring against the force acting upon energization of the electromagnet magnetic force from the electromagnet in the direction of a valve seat.

Die in einem derartigen Magnetventil bzw. Kraftstoffinjektor herrschenden (System-)Drücke betragen üblicherweise mehr als 1500bar, insbesondere mehr als 2000bar. Zur axialen Beweglichkeit des Magnetankers auf dem Magnetbolzen ist es erforderlich, dass zwischen dem Magnetanker und dem Magnetbolzen ein geringes (radiales) Führungsspiel vorhanden ist. Dieses Führungsspiel ist sowohl druck- als auch temperaturabhängig. Bei einer Druck- oder Temperaturerhöhung kommt es zu einer Vergrößerung des radialen Führungsspalts zwischen der Durchgangsbohrung im Magnetanker und dem Ankerbolzen. Dieses Vergrößern bzw. Aufweiten des Führungsspalts wird zum einen verursacht durch die in radialer Richtung auf den Ankerbolzen wirkenden Druckspannungen, und anderseits durch die auf die Durchgangsbohrung im Magnetanker wirkenden Druckspannungen, die ebenfalls in radialer Richtung wirken. Zusätzlich kommen die Ausdehnungseffekte der Materialien bei einer Temperaturerhöhung zum Tragen. Der erhöhte radiale Führungsspalt zwischen dem Ankerbolzen und der Durchgangsbohrung in dem Magnetventil führt zu einer Vergrößerung der Leckagemenge in Richtung eines Niederdruckbereichs des Magnetventils, die umso größer ist, desto höher der Systemdruck ist. Da eine Vergrößerung der Leckagemenge gleichbedeutend ist mit einer höheren Verlustleistung, die bei einem Kraftstoffinjektor von einer Kraftstoffförderpumpe ausgeglichen werden muss, ist es wünschenswert, die Leckageverluste zu minimieren.The (system) pressures prevailing in such a solenoid valve or fuel injector are usually more than 1500 bar, in particular more than 2000 bar. For the axial mobility of the magnet armature on the magnet pin, it is necessary that a small (radial) guide clearance is present between the magnet armature and the magnet pin. This leadership game is both pressure and temperature dependent. With a pressure or temperature increase, there is an increase in the radial guide gap between the through hole in the armature and the anchor bolt. This enlargement or widening of the guide gap is caused, on the one hand, by the compressive stresses acting in the radial direction on the anchor bolt, and on the other by the compressive stresses acting on the throughbore in the magnet armature, which also act in the radial direction. In addition, the expansion effects of the materials with a temperature increase come into play. The increased radial guide gap between the anchor bolt and the through-hole in the solenoid valve leads to an increase in the leakage amount in the direction of a low-pressure region of the solenoid valve, the larger the higher the system pressure. Since an increase in the leakage amount is equivalent to a higher power loss, which must be compensated in a fuel injector by a fuel delivery pump, it is desirable to minimize the leakage losses.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass dessen Leckagemenge im Bereich der Führung zwischen dem Magnetanker und dem Ankerbolzen unabhängig vom herrschenden Druck und/oder der Temperatur auch bei hohen Systemdrücken stets relativ gering ist. The solenoid valve having the features of claim 1 has the advantage that the amount of leakage in the region of the guide between the armature and the anchor bolt is always relatively low regardless of the prevailing pressure and / or temperature even at high system pressures.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Konstruktion des Magnetankers derart gegenüber dem Stand der Technik zu modifizieren, dass der Magnetanker im Bereich seiner Bohrung für den Ankerbolzen zumindest bereichsweise von einem Material mit höherem E-Modul und/oder einem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten radial, d.h. in Art einer Hülse umgeben ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Magnetanker im Bereich der Führung für den Ankerbolzen aus zwei unterschiedlichen Materialien besteht, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dies bewirkt, dass bei einer Druckerhöhung oder bei einer Temperaturerhöhung, welche üblicherweise mit einer Druckerhöhung einhergeht, es zu einer Reduzierung der Aufweitung des Leckagespalts bzw. des Führungsspalts zwischen dem Ankerbolzen und dem entsprechenden Abschnitt der Führungsbohrung des Magnetankers im Vergleich zum Stand der Technik ohne eine Hülse kommt, da die Führungsbohrung des der Magnetanker an einer radialen Ausdehnung tendenziell gehindert wird bzw. diese Ausdehnung reduziert wird.The invention is based on the idea to modify the design of the magnet armature relative to the prior art that the armature in the region of its bore for the anchor bolt at least partially radially of a material with a higher modulus and / or a smaller coefficient of thermal expansion, i. surrounded in the manner of a sleeve. In other words, this means that the armature in the guide for the anchor bolt consists of two different materials, which are arranged concentrically to each other. This causes that at a pressure increase or a temperature increase, which is usually accompanied by an increase in pressure, there is a reduction in the expansion of the leakage gap or the guide gap between the anchor bolt and the corresponding portion of the guide bore of the armature in comparison to the prior art without a Sleeve comes because the guide bore of the magnet armature tends to be prevented at a radial extent or this expansion is reduced.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Magnetventils sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the solenoid valve according to the invention are listed in the subclaims.

Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn der Magnetanker zumindest im Bereich seines hülsenförmigen Abschnitts, der die Führung für den Ankerbolzen ausbildet, aus Stahl und die Hülse, die den Magnetanker in dem hülsenförmigen Abschnitt radial umgibt, aus Hartmetall besteht. Hartmetall hat insbesondere den Vorteil, dass dieses magnetisch nicht wirksam ist und somit den Magnetkreis des Magnetankers nicht beeinflusst. Darüber hinaus ermöglicht es die Verwendung von Hartmetall, die Hülse mit dem Magnetanker nicht nur durch einen Schrumpfprozess, sondern beispielsweise auch durch einen Schweißprozess zu verbinden. Somit wird eine höhere Gestaltungsmöglichkeit bei der möglichen Fertigung des Magnetankers bzw. der Verbindung zwischen der Hülse und dem Magnetanker ermöglicht.It is particularly preferred if the magnet armature consists of hard metal, at least in the region of its sleeve-shaped section which forms the guide for the anchor bolt, made of steel, and the sleeve which radially surrounds the magnet armature in the sleeve-shaped section. Hard metal has the particular advantage that it is not magnetically effective and thus does not affect the magnetic circuit of the armature. Moreover, the use of cemented carbide allows the sleeve to be connected to the magnet armature not only by a shrinking process, but also, for example, by a welding process. Thus, a higher design possibility in the possible production of the magnet armature or the connection between the sleeve and the armature is made possible.

Die Verbindung zwischen dem Magnetanker und der Hülse, kann, wie bereits erläutert, insbesondere entweder durch eine Press- bzw. Schrumpfverbindung, oder durch eine Schweißverbindung erfolgen. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass der Magnetanker zusammen mit der Hülse als MIM(Metal Injection Moulding)-Bauteil ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausbildung entfällt der Fertigungsschritt des Verbindens zwischen Magnetanker und Hülse.The connection between the magnet armature and the sleeve can, as already explained, be effected in particular either by a press or shrink connection, or by a welded connection. Alternatively, however, it is also conceivable that the magnet armature is formed together with the sleeve as MIM (Metal Injection Molding) component. At a Such training eliminates the manufacturing step of connecting between armature and sleeve.

Die Wirkung der Hülse auf den Magnetanker in Form einer Reduzierung des Führungsspiels bei einer Druckerhöhung lässt sich durch eine entsprechende geometrische Dimensionierung zwischen der Wanddicke des Magnetankers im Bereich der Hülse und der Wanddicke der Hülse (unter Berücksichtigung der verwendeten Materialien für die Hülse und den Magnetanker) beeinflussen. Bei den üblichen Dimensionierungen bzw. Materialien (insbesondere Hartmetall für die Hülse) hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wanddicke des hülsenförmigen Abschnitts und der Hülse zumindest näherungsweise gleich groß sind.The effect of the sleeve on the armature in the form of a reduction of the guide clearance at a pressure increase can be determined by a corresponding geometric dimensioning between the wall thickness of the armature in the region of the sleeve and the wall thickness of the sleeve (taking into account the materials used for the sleeve and the armature) influence. In the usual dimensions or materials (in particular hard metal for the sleeve), it has proven to be advantageous if the wall thickness of the sleeve-shaped portion and the sleeve are at least approximately equal.

Insbesondere beim axialen Fügen der Hülse auf den hülsenförmigen Abschnitt des Magnetankers ist es zur Gewährleistung bzw. einfachen Sicherstellung der axialen Ist-Position der Hülse von Vorteil, wenn die Hülse axial an einer Stufe des Magnetankers anliegt.In particular, in the axial joining of the sleeve to the sleeve-shaped portion of the armature is to ensure or easy to ensure the axial actual position of the sleeve advantageous if the sleeve rests axially on a step of the armature.

Die Erfindung betrifft auch einen Kraftstoffinjektor unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Magnetventils, wobei sich der Kraftstoffinjektor dadurch auszeichnet, dass dieser dazu ausgebildet ist, bei einem Systemdruck von mehr als 2000bar betrieben zu werden. Ein derartiger Systemdruck findet bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen in sogenannten Common-Rail-Einspritzsystemen Anwendung.The invention also relates to a fuel injector using a solenoid valve according to the invention, wherein the fuel injector is characterized in that it is designed to be operated at a system pressure of more than 2000bar. Such system pressure is used in self-igniting internal combustion engines in so-called common-rail injection systems.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in der einzigen Figur einen Teilbereich eines Kraftstoffinjektors im Bereich seines Magnetventils in einem vereinfachten Längsschnitt.This shows in the single figure a portion of a fuel injector in the region of its solenoid valve in a simplified longitudinal section.

In der Figur ist ein Teilbereich eines Kraftstoffinjektors 100 im Bereich seines druckausgeglichenen Magnetventils 10 dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 100 ist insbesondere Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems und dient dem Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei der in dem Kraftstoffinjektor 100 bzw. dem Magnetventil 10 herrschende Systemdruck vorzugsweise mehr als 2000bar beträgt.In the figure, a portion of a fuel injector 100 in the area of its pressure balanced solenoid valve 10 shown. The fuel injector 100 is in particular part of a so-called common-rail injection system and serves to inject fuel into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine, wherein in the fuel injector 100 or the solenoid valve 10 prevailing system pressure is preferably more than 2000bar.

Das Magnetventil 10 umfasst ein Gehäuse 11, das in etwa topfförmig mit einem radial nach innen ragenden Abschnitt 12 und einer im Bereich des Abschnitts 12 ausgebildeten Öffnung 13 besteht. In die Öffnung 13 ragt ein Ventilstück 15 hinein, das auf der dem Gehäuse 11 abgewandten Seite einen Steuerraum 16 begrenzt. Koaxial zu einer Längsachse 18 des Ventilstücks 15 bzw. des Magnetventils 10 weist das Ventilstück 15 einen Ablaufkanal 21 mit integrierter Ablaufdrossel 22 auf, über den in dem Steuerraum 16 befindlicher Kraftstoff in an sich bekannter Art und Weise in Richtung eines Niederdruckbereichs 23 des Magnetventils 10 abströmbar ist. Weiterhin ist in den Ventilstück 15 eine Zulaufbohrung 24 mit integrierter Zulaufdrossel 25 ausgebildet, über den in einem Hochdruckraum 26 des Kraftstoffinjektors 100 befindlicher, unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Steuerraum 16 einströmen kann.The solenoid valve 10 includes a housing 11 , which is approximately cup-shaped with a radially inwardly projecting portion 12 and one in the area of the section 12 trained opening 13 consists. In the opening 13 protrudes a valve piece 15 into it, on the case 11 opposite side a control room 16 limited. Coaxial to a longitudinal axis 18 of the valve piece 15 or the solenoid valve 10 has the valve piece 15 a drainage channel 21 with integrated outlet throttle 22 on, over in the control room 16 located fuel in a conventional manner in the direction of a low pressure region 23 of the solenoid valve 10 can be flowed out. Furthermore, in the valve piece 15 an inlet hole 24 with integrated inlet throttle 25 trained over the in a high pressure room 26 of the fuel injector 100 located under system pressure fuel in the control room 16 can flow in.

Das Gehäuse 11 ist auf der der Öffnung 13 abgewandten Seite von einer Gehäuseplatte 27 verschlossen. In axialer Richtung schließt sich an das Ventilstück 15 auf der der Gehäuseplatte 27 zugewandten Seite eine Hülse 28 an, an die sich wiederum auf der der Gehäuseplatte 27 zugewandten Seite ein Magnetkern 29 als Bestandteil eines Elektromagneten 30 anschließt. Der Elektromagnet 30 bzw. der Magnetkern 29 liegt axial auf der der Hülse 28 abgewandten Seite an der Gehäuseplatte 27 an. Der Magnetkern 29 weist auf der der Gehäuseplatte 27 abgewandten Seite eine ringförmige Ausnehmung 32 auf, in der eine Drahtwicklung einer Spule 33 angeordnet ist. Weiterhin weist der Magnetkern 29 eine Durchgangsöffnung 34 auf, die von einem Ankerbolzen 35 durchsetzt ist. Der Ankerbolzen 35 stützt sich an der Gehäuseplatte 37 über einen Bund 36 axial ab. Radial innerhalb des Bereichs der Hülse 28 ist ein im Querschnitt hutförmiger Magnetanker 40 hubbeweglich in Richtung der Längsachse 18 angeordnet. Der Magnetanker 40 wirkt mit dem Elektromagneten 30 derart zusammen, dass bei einer Bestromung der Spule 33 der Magnetanker 40 in Richtung der Spule 33 bzw. des Magnetkerns 29 gezogen wird. Weiterhin stützt sich zwischen der dem Magnetkern 29 zugewandten Stirnfläche 41 des Magnetankers 40 und dem Bund 36 eine Druckfeder 43 axial ab, die den Magnetanker 40 mit einer Kraft von dem Magnetkern 20 weg beaufschlagt.The housing 11 is on the opening 13 opposite side of a housing plate 27 locked. In the axial direction closes to the valve piece 15 on the housing plate 27 facing side a sleeve 28 on, in turn, on the housing plate 27 facing side a magnetic core 29 as part of an electromagnet 30 followed. The electromagnet 30 or the magnetic core 29 lies axially on the sleeve 28 opposite side to the housing plate 27 at. The magnetic core 29 points to the housing plate 27 opposite side an annular recess 32 on, in which a wire winding of a coil 33 is arranged. Furthermore, the magnetic core 29 a passage opening 34 on top of that by an anchor bolt 35 is interspersed. The anchor bolt 35 is supported on the housing plate 37 about a covenant 36 axially. Radial within the range of the sleeve 28 is a cross-hat-shaped magnet armature 40 liftable in the direction of the longitudinal axis 18 arranged. The magnet armature 40 acts with the electromagnet 30 together so that when energizing the coil 33 the magnet armature 40 in the direction of the coil 33 or the magnetic core 29 is pulled. Furthermore, it is supported between the magnetic core 29 facing end face 41 of the magnet armature 40 and the federal government 36 a compression spring 43 axially off the armature 40 with a force from the magnetic core 20 acted upon.

Der Magnetanker 40 weist eine Durchgangsöffnung 44 als Führungsbohrung auf, zwischen der und dem Außenumfang des Ankerbolzens 35 ein radialer Führungsspalt 45 ausgebildet ist, der vorzugsweise lediglich so groß ist, dass eine axiale Beweglichkeit des Magnetankers 40 in Richtung der Längsachse 18 auf dem Außenumfang des Ankerbolzens 35 ermöglicht wird. The magnet armature 40 has a passage opening 44 as a guide bore, between and the outer circumference of the anchor bolt 35 a radial guide gap 45 is formed, which is preferably only so large that an axial mobility of the armature 40 in the direction of the longitudinal axis 18 on the outer circumference of the anchor bolt 35 is possible.

Das Ventilstück 15 weist auf der dem Magnetanker 40 zugewandten Seite eine kegelförmige Erhebung 46 im Bereich des Ablaufkanals 21 auf, wobei die dem Ventilstück 15 zugewandten Stirnseite 47 des Ankerbolzens 35 axial beabstandet vor der Erhebung 46 bzw. dem Ablaufkanal 21 endet. Eine äußere Mantelfläche 48 der Erhebung 46 bildet zusammen mit einer gegengleichen Dichtfläche 49 im Bereich der Durchgangsöffnung 44 des Magnetankers 40 in einem Zustand, bei dem die Druckfeder 43 des Magnetankers 40 in Richtung des Ventilstücks 15 drückt bzw. der Elektromagnet 30 nicht bestromt ist, einen Dichtsitz 50 aus. The valve piece 15 points to the magnet armature 40 facing side a conical elevation 46 in the area of the drainage channel 21 on, taking the valve piece 15 facing end face 47 of the anchor bolt 35 axially spaced before the survey 46 or the drainage channel 21 ends. An outer jacket surface 48 the survey 46 forms together with a similar sealing surface 49 in the area of the passage opening 44 of the magnet armature 40 in a condition in which the compression spring 43 of the magnet armature 40 in the direction of the valve piece 15 pushes or the electromagnet 30 is not energized, a sealing seat 50 out.

Der Magnetanker 40 weist auf der dem Ventilstück 15 zugewandten Seite einen hülsenförmigen Abschnitt 51 mit einer Wanddicke d1 auf. Der hülsenförmige Abschnitt 51 ist an seinem Außenumfang von einer Hülse 52 umfasst, die axial auf der dem Ventilstück 15 abgewandten Seite an einer Stufe 53 des Magnetankers 40 anliegt, und wobei die axiale Länge der Hülse 52 zumindest näherungsweise der axialen Länge des Abschnitts 51 des Magnetankers 40 entspricht. Die Hülse 52 weist eine Wanddicke d2 auf, wobei die Wanddicke d2 etwa gleich groß ist wie die Wanddicke d1 des Abschnitts 51.The magnet armature 40 points to the valve piece 15 facing side a sleeve-shaped portion 51 with a wall thickness d 1 . The sleeve-shaped section 51 is on its outer periphery of a sleeve 52 includes axially on the valve piece 15 opposite side on a step 53 of the magnet armature 40 is applied, and wherein the axial length of the sleeve 52 at least approximately the axial length of the section 51 of the magnet armature 40 equivalent. The sleeve 52 has a wall thickness d 2 , wherein the wall thickness d 2 is about the same size as the wall thickness d 1 of the section 51 ,

Der Magnetanker 40 besteht zumindest im Bereich des Abschnitts 51 aus einem anderen Material wie die Hülse 52. Insbesondere besteht der Magnetanker 40 bzw. der Abschnitt 51 aus Stahl, beispielsweise aus 100Cr6 (gehärtet), während die Hülse 52 aus Hartmetall besteht. Wesentlich dabei ist, dass der Elastizitätsmodul (E-Modul) des Materials der Hülse 52 größer ist als der E-Modul des Materials des Abschnitts 51 und/oder dass das Material der Hülse 52 einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material des Abschnitts 51. Weiterhin besteht der Ankerbolzen 35 vorzugsweise ebenfalls aus Stahl mit einem ähnlichen E-Modul und/oder Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Abschnitt 51 des Magnetankers 40. The magnet armature 40 exists at least in the area of the section 51 made of a different material like the sleeve 52 , In particular, there is the armature 40 or the section 51 made of steel, for example 100Cr6 (hardened), while the sleeve 52 made of carbide. It is essential that the modulus of elasticity (modulus of elasticity) of the material of the sleeve 52 greater than the modulus of elasticity of the material of the section 51 and / or that the material of the sleeve 52 has a lower coefficient of thermal expansion than the material of the section 51 , Furthermore, there is the anchor bolt 35 preferably also made of steel with a similar modulus of elasticity and / or thermal expansion coefficient as the section 51 of the magnet armature 40 ,

Die Hülse 52 ist mit dem Abschnitt 51 des Magnetankers 40 fest verbunden, im dargestellten Beispiel mittels einer Presspassung.The sleeve 52 is with the section 51 of the magnet armature 40 firmly connected, in the example shown by means of a press fit.

Während des Betriebs des Kraftstoffinjektors 100 herrscht der Systemdruck im Magnetventil 10 über den Steuerraum 16 und den Ablaufkanal 21 auch in dem Bereich des (radialen) Führungsspalts 45 zwischen dem Außenumfang des Ankerbolzens 35 und der Durchgangsbohrung 44 des Magnetankers 40, wobei bei steigendem Druck und/oder Temperatur sich der Führungsspalt 45 ohne die Hülse 52 vergrößert, was zu einer vergrößerten Leckagemenge führt. Bei einer Druckerhöhung erfolgt durch Umwandlung von Druckenergie auch eine Erwärmung des Materials des Abschnitts 51 sowie der Hülse 52. Da aufgrund des höheren E-Moduls der Hülse 52 sich das Material des Abschnitts 51 radial nach außen nicht soweit vergrößern bzw. ausweiten kann, wie dies ohne die Hülse 52 der Fall wäre, reduziert sich die Aufweitung des Leckagespalts im Vergleich zu einem Abschnitt 51, der nicht von der Hülse 52 umfasst ist. Die Summe beider elastischer Verformungen bewirkt eine Verringerung der Aufweitung des Führungsspiels 45 zwischen dem Außenumfang des Ankerbolzens 35 und der Durchgangsbohrung 44 des Magnetankers 40 im Bereich des Abschnitts 51, d.h. dass das Führungsspiel 45 nur relativ wenig zunimmt.During operation of the fuel injector 100 the system pressure prevails in the solenoid valve 10 over the control room 16 and the drainage channel 21 also in the area of the (radial) guide gap 45 between the outer circumference of the anchor bolt 35 and the through hole 44 of the magnet armature 40 , wherein with increasing pressure and / or temperature, the guide gap 45 without the sleeve 52 enlarged, resulting in an increased leakage amount. When the pressure is increased, the material of the section is also heated by the conversion of pressure energy 51 as well as the sleeve 52 , Because of the higher modulus of elasticity of the sleeve 52 yourself the material of the section 51 can not zoom in or out radially as far as without the sleeve 52 If this were the case, the widening of the leakage gap is reduced compared to a section 51 that is not from the sleeve 52 is included. The sum of both elastic deformations causes a reduction in the expansion of the guide clearance 45 between the outer circumference of the anchor bolt 35 and the through hole 44 of the magnet armature 40 in the area of the section 51 ie that the guiding game 45 only relatively little increases.

Das soweit beschriebene Magnetventil 10 bzw. der Kraftstoffinjektor 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The solenoid valve described so far 10 or the fuel injector 100 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011078346 A1 [0002] DE 102011078346 A1 [0002]

Claims (11)

Magnetventil (10), insbesondere zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms in einem Kraftstoffinjektor (100), mit einem Elektromagneten (30) und einem mit dem Elektromagneten (30) zusammenwirkenden, hubbeweglich angeordneten Magnetanker (40), wobei der Magnetanker (40) einen hülsenförmigen Abschnitt (51) mit einer darin ausgebildeten Durchgangsöffnung (44) aufweist, in der ein Ankerbolzen (35) angeordnet ist, wobei zwischen dem Ankerbolzen (35) und der Durchgangsöffnung (44) ein radialer Führungsspalt (45) ausgebildet ist, und wobei der Magnetanker (40) auf dem Ankerbolzen (35) längsverschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt (51) an seinem Außenumfang in Richtung einer Längsachse (18) betrachtet zumindest bereichsweise von einer Hülse (52) umfasst ist, und dass die Hülse (52) einen höheren E-Modul und/oder einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Magnetanker (40) im Bereich des von der Hülse (52) umfassten hülsenförmigen Abschnitts (51).Magnetic valve ( 10 ), in particular for controlling a liquid flow in a fuel injector ( 100 ), with an electromagnet ( 30 ) and one with the electromagnet ( 30 ) cooperating, lifting magnetically arranged armature ( 40 ), wherein the magnet armature ( 40 ) a sleeve-shaped section ( 51 ) with a passage opening formed therein ( 44 ), in which an anchor bolt ( 35 ) is arranged, wherein between the anchor bolt ( 35 ) and the passage opening ( 44 ) a radial guide gap ( 45 ) is formed, and wherein the magnet armature ( 40 ) on the anchor bolt ( 35 ) is longitudinally displaceable, characterized in that the sleeve-shaped portion ( 51 ) on its outer periphery in the direction of a longitudinal axis ( 18 ) considered at least partially by a sleeve ( 52 ), and that the sleeve ( 52 ) has a higher modulus of elasticity and / or a lower coefficient of thermal expansion than the magnet armature ( 40 ) in the region of the sleeve ( 52 ) comprise sleeve-shaped section ( 51 ). Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (40) zumindest im Bereich des hülsenförmigen Abschnitts (51) aus Stahl und die Hülse (52) aus Hartmetall besteht.Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the magnet armature ( 40 ) at least in the region of the sleeve-shaped portion ( 51 ) made of steel and the sleeve ( 52 ) consists of hard metal. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (52) und dem hülsenförmigen Abschnitt (51) des Magnetankers (40) eine Presspassung ausgebildet ist.Solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that between the sleeve ( 52 ) and the sleeve-shaped section ( 51 ) of the magnet armature ( 40 ) is formed a press fit. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (52) mit dem hülsenförmigen Abschnitt (51) des Magnetankers (40) verschweißt ist. Solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve ( 52 ) with the sleeve-shaped section ( 51 ) of the magnet armature ( 40 ) is welded. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (40) zusammen mit der Hülse (52) als MIM-Bauteil ausgebildet ist.Solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that the magnet armature ( 40 ) together with the sleeve ( 52 ) is designed as an MIM component. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (52) zumindest im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des hülsenförmigen Abschnitts (51) des Magnetankers (40) verläuft.Solenoid valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sleeve ( 52 ) at least substantially over the entire axial extent of the sleeve-shaped portion ( 51 ) of the magnet armature ( 40 ) runs. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wie Wanddicke (d1) des hülsenförmigen Abschnitts (52) und die Wanddicke (d2) der Hülse (52) zumindest näherungsweise gleich groß sind.Solenoid valve according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the wall thickness (d 1 ) of the sleeve-shaped section ( 52 ) and the wall thickness (d 2 ) of the sleeve ( 52 ) are at least approximately the same size. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (52) axial an einer Stufe (53) des Magnetankers (40) anliegt.Solenoid valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sleeve ( 52 ) axially on a step ( 53 ) of the magnet armature ( 40 ) is present. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (40) auf der dem Ankerbolzen (35) abgewandten Seite mit einem Ventilstück (15) bei unbestromtem Elektromagneten (30) einen Dichtsitz (50) ausbildet, und dass der Führungsspalt (45) hydraulisch von einem in einem Steuerraum (16) herrschenden Systemdruck zumindest mittelbar belastet ist.Solenoid valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that the magnet armature ( 40 ) on the anchor bolt ( 35 ) facing away with a valve piece ( 15 ) with no-current electromagnet ( 30 ) a sealing seat ( 50 ) and that the guide gap ( 45 ) hydraulically from one in a control room ( 16 ) system pressure is at least indirectly charged. Magnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (40) im Bereich des Dichtsitzes (50) aus Hartmetall, insbesondere aus 100Cr6, besteht. Solenoid valve according to claim 9, characterized in that the magnet armature ( 40 ) in the region of the sealing seat ( 50 ) consists of hard metal, in particular 100Cr6. Kraftstoffinjektor (100) mit einem Magnetventil (10), das nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (100) dazu ausgebildet ist, bei einem Systemdruck von mehr als 2000bar betrieben zu werden.Fuel injector ( 100 ) with a solenoid valve ( 10 ), which is designed according to one of claims 1 to 10, characterized in that the fuel injector ( 100 ) is adapted to be operated at a system pressure of more than 2000bar.
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