DE102016225768A1

DE102016225768A1 - A fuel injector and method of operating a fuel injector

Info

Publication number: DE102016225768A1
Application number: DE102016225768.4A
Authority: DE
Inventors: Oezguer Tuerker; Axel Schnaufer; Stefan Betz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-21
Also published as: WO2018114110A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (100), mit einem zumindest mittelbar von einem Magnetanker (35; 35a; 35b) betätigbaren Einspritzglied (20), wobei der Magnetanker (35; 35a; 35b) entlang einer Längsachse (21) hubbeweglich innerhalb eines Injektorgehäuses (11) angeordnet ist und bei einer Bestromung einer mit dem Magnetanker (35; 35a; 35b) zusammenwirkenden Magnetspule (45) mit einer Stromstärke (I₁, I₂) entgegen der Federkraft eines Federelements (41) gegen einen ortsfesten Hubanschlag (55) beweglich ist, und wobei der Hubanschlag (55) in Bezug zur Längsachse (21) in einem radial äußeren Bereich (56) des Magnetankers (35; 35a; 35b) angeordnet ist.

The invention relates to a fuel injector (100) having an injection member (20) which can be actuated at least indirectly by a magnet armature (35; 35a; 35b), the magnet armature (35; 35a; 35b) being liftable within an injector housing along a longitudinal axis (21). 11) and with a current (I ₁ , I ₂ ) counter to the spring force of a spring element (41) against a stationary stroke stop (55) when energizing a with the magnet armature (35; 35a; 35b) cooperating magnetic coil (45) and wherein the stroke stop (55) is arranged with respect to the longitudinal axis (21) in a radially outer region (56) of the magnet armature (35; 35a; 35b).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors.The invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating a fuel injector according to the invention.

Ein Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 2013 212 238 A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor umfasst einen Magnetanker, der bei der Bestromung einer Magnetspule in Richtung der Magnetspule bewegbar ist, bis der Magnetanker gegen einen in Form einer Restluftspaltscheibe ausgebildeten Hubanschlag axial anliegt. Die Bewegung des Magnetankers dient der Steuerung des Abflusses von Druckmittel (Kraftstoff) aus einem Steuerraum des Kraftstoffinjektors, um damit eine Öffnungs- bzw. Schließbewegung einer Düsennadel zu steuern, welche wenigstens eine im Injektorgehäuse ausgebildete Einspritzöffnung freigibt bzw. verschließt.A fuel injector according to the preamble of claim 1 is known from DE 2013 212 238 A1 the applicant known. The known fuel injector comprises a magnet armature, which is movable in the direction of the magnetic coil during the energization of a magnetic coil until the magnet armature bears axially against a stroke stop formed in the form of a residual air gap disk. The movement of the magnet armature serves to control the outflow of pressure medium (fuel) from a control chamber of the fuel injector in order thereby to control an opening or closing movement of a nozzle needle which releases or closes at least one injection opening formed in the injector housing.

Die Öffnungs- bzw. Schließcharakteristik des Magnetankers bzw. das aus dem Steuerraum bei der Hubbewegung des Magnetankers austretende Volumen pro Zeiteinheit hängt u.a. von dem maximalen Ankerhub des Magnetankers ab. Dieser Ankerhub ist von einer Vielzahl von Bauteilen bzw. deren geometrischen Dimensionierungen und Toleranzen abhängig. Wesentlich dabei ist, dass sich bei noch kaltem Druckmittel bzw. Kraftstoff, insbesondere bei relativ hohen Systemdrücken, nach der Inbetriebnahme des Kraftstoffinjektors die Bauteile des Kraftstoffinjektors, die den Ankerhub beeinflussen, unterschiedlich schnell erwärmen. Insbesondere wird dabei der unmittelbar von dem Kraftstoff umgebene Magnetanker schneller erwärmt als der Bereich des Injektorgehäuses, der in Wirkverbindung mit dem ersten Hubanschlag angeordnet ist und dadurch den maximalen Ankerhub beeinflusst. Dadurch ergibt sich bei Inbetriebnahme des Kraftstoffinjektors ein verringerter (maximaler) Ankerhub, der bis zu 8µm betragen kann.The opening or closing characteristic of the magnet armature or the volume exiting from the control chamber during the lifting movement of the magnet armature per unit of time depends i.a. from the maximum armature stroke of the armature. This armature stroke is dependent on a large number of components or their geometric dimensions and tolerances. It is essential that, when the pressure medium or fuel is still cold, in particular at relatively high system pressures, the components of the fuel injector which influence the armature stroke heat up at different rates after the fuel injector has been put into operation. In particular, the magnet armature directly surrounded by the fuel is heated faster than the region of the injector housing, which is arranged in operative connection with the first stroke stop and thereby influences the maximum armature stroke. This results in the commissioning of the fuel injector a reduced (maximum) armature stroke, which can be up to 8μm.

Aus der DE 10 2012 217 322 A1 der Anmelderin ist es darüber hinaus bekannt, bei einem Kraftstoffinjektor einen Magnetanker derart elastisch auszubilden, dass beim Zusammenwirken des Magnetankers mit einem Hubanschlag eine Optimierung des Dämpfungsverhaltens durch eine Beeinflussung des Quetschspaltes zwischen dem Magnetanker und dem Hubanschlag erzielbar ist. Die oben angesprochene temperaturabhängige Problematik des Ankerhubs ist in dieser Schrift jedoch nicht angesprochen.From the DE 10 2012 217 322 A1 The Applicant is also known to form a magnet armature so elastic in a fuel injector that the cooperation of the armature with a stroke stop an optimization of the damping behavior by influencing the nip between the armature and the stroke stop can be achieved. The above-mentioned temperature-dependent problem of the armature stroke is not addressed in this document.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass während der gesamten Betriebsdauer des Kraftstoffinjektors, d.h. insbesondere auch während der Inbetriebnahme nach dem Starten einer Brennkraftmaschine, bei der die den maximalen Ankerhub beeinflussenden Bauteile des Kraftstoffinjektors unterschiedliche Temperaturen und somit unterschiedliche Dimensionen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen aufweisen, ein konstanter Ankerhub erzielbar ist.The fuel injector having the features of claim 1 has the advantage that during the entire operating period of the fuel injector, i. Especially during startup after starting an internal combustion engine, in which the maximum armature lift influencing components of the fuel injector have different temperatures and thus different dimensions due to different thermal expansions, a constant armature stroke can be achieved.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, es durch einen in Richtung der Bewegung des Magnetankers elastisch ausgebildeten bzw. deformierbaren Magnetanker zu ermöglichen, dass der Magnetanker in Abhängigkeit der Bestromung einer Magnetspule unterschiedliche (maximale) Ankerhübe durch unterschiedliche Deformationen erzielt. Durch die unterschiedlichen Ankerhübe lassen sich somit die unterschiedlichen Temperaturen der den Ankerhub bestimmenden Bauteile des Kraftstoffinjektors insofern ausgleichen, als dass bei einer ansonsten auftretenden Verringerung des (maximalen) Ankerhubs eine höhere Bestromung der Magnetspule gewählt wird, so dass der Magnetanker um einen zusätzlichen Ankerhub in Richtung des Hubanschlag ausgelenkt bzw. bewegt wird.The invention is based on the idea of making it possible, by means of a magnet armature designed or deformed elastically in the direction of movement of the magnet armature, for the magnet armature to achieve different (maximum) armature strokes due to different deformations as a function of the energization of a magnet coil. Due to the different armature strokes can thus compensate for the different temperatures of the armature stroke determining components of the fuel injector insofar as that in an otherwise occurring reduction of the (maximum) Ankerhubs a higher energization of the solenoid is selected, so that the armature to an additional armature stroke in the direction the stroke stop is deflected or moved.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the fuel injector according to the invention are listed in the subclaims.

Zur Ausbildung des elastisch deformierbaren Magnetankers ist es in konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass der Magnetanker zumindest auf der dem Magnetkern zugewandten Seite scheibenförmig ausgebildet ist und wenigstens einen Schwächungsbereich aufweist. Dieser Schwächungsbereich bewirkt, dass sich beim Zusammenwirken mit dem Hubanschlag und unterschiedlich hohen Strömen durch die Magnetspule unterschiedliche Bereiche des Magnetankers unterschiedlich stark deformieren und sich somit insgesamt gesehen im Bereich des mit dem Magnetkern zusammenwirkenden scheibenförmigen Bereichs die unterschiedlichen Hübe realisieren lassen.To form the elastically deformable magnet armature, it is provided in a structurally preferred embodiment that the magnet armature is disc-shaped at least on the side facing the magnetic core and has at least one weakening region. This weakening range causes different regions of the magnet armature to deform to different degrees during cooperation with the stroke stop and different currents through the magnet coil, and thus the different strokes can be realized overall in the region of the disk-shaped region cooperating with the magnetic core.

In bevorzugter Ausgestaltung des Schwächungsbereichs ist dieser durch einen in Bezug zur Längsachse des Magnetankers radial angeordneten Schlitz gebildet. Insbesondere sind wenigstens zwei, vorzugsweise drei, in jeweils gleich großen Winkelabständen zueinander angeordnete Schlitze als Schwächungsbereiche vorgesehen. Dadurch wird der Magnetanker im Bereich seines scheibenförmigen Bereichs in zwei bzw. drei Kreissegmente unterteilt.In a preferred embodiment of the weakening region, this is formed by a slot arranged radially with respect to the longitudinal axis of the magnet armature. In particular, at least two, preferably three, slots arranged in mutually equal angular intervals relative to one another are provided as weakened areas. As a result, the magnet armature is divided in the region of its disc-shaped region into two or three circular segments.

Alternativ oder zusätzlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Schwächungsbereich durch einen in der Höhe bzw. Dicke reduzierten Abschnitt des Magnetankers gebildet ist. Ein derartig reduzierter Abschnitt des Magnetankers kann beispielsweise in Form einer um die Längsachse radial umlaufenden Nut oder Vertiefung in dem Magnetanker ausgebildet sein, so dass die für die Steifigkeit des Magnetankers im scheibenförmigen Bereich wesentliche Dicke durch die Nut oder Vertiefung strakt verringert ist. Dadurch bildet der Bereich der Nut eine Art Gelenk aus, das einen radial inneren Bereich des Magnetankers von einem radial äußeren Bereich trennt, wobei der radial äußere Bereich an dem Hubanschlag anliegt, und der radial innere Bereich weiter in Richtung des Magnetkerns bewegt wird. Alternatively or additionally, however, it can also be provided that the weakened region is formed by a reduced in height or thickness portion of the magnet armature. Such a reduced portion of the magnet armature may be formed, for example, in the form of a radially circumferential groove or depression in the magnet armature, so that the thickness of the magnet armature in the disc-shaped area essential thickness through the groove or recess is reduced straight. Thereby, the region of the groove forms a kind of joint, which separates a radially inner region of the magnet armature from a radially outer region, wherein the radially outer region abuts the stroke stop, and the radially inner region is moved further in the direction of the magnetic core.

Weiterhin kann die Variation des maximalen Hubs des Magnetankers zusätzlich dadurch beeinflusst werden, dass die dem Magnetkern zugewandte Stirnseite des Magnetankers in einem radial äußeren Bereich und in Überdeckung mit dem Hubanschlag (Restluftspaltscheibe) einen erhöhten Abschnitt aufweist. Dieser erhöhte Abschnitt bewirkt, dass in dem radial inneren Bereich des Magnetankers ein erhöhter Abstand zum Magnetkern ausgebildet wird, der sich bei einer stärkeren Bestromung der Magnetspule zumindest teilweise verringert und dadurch einen erhöhten bzw. vergrößerten Ankerhub ermöglicht.Furthermore, the variation of the maximum stroke of the magnet armature can additionally be influenced by the fact that the end face of the magnet armature facing the magnetic core has a raised portion in a radially outer area and in register with the stroke stop (residual air gap disc). This raised portion causes an increased distance to the magnetic core is formed in the radially inner region of the armature, which is at least partially reduced at a stronger energization of the magnetic coil, thereby allowing an increased or increased armature stroke.

In einer wiederum alternativen Ausgestaltung des elastisch deformierbaren Magnetankers ist es vorgesehen, dass der Magnetanker an seinem Außenumfang in Umfangsrichtung betrachtet wenigstens zwei Abschnitte mit unterschiedlich großen Durchmessern aufweist, wobei der Abschnitt mit dem größeren Durchmesser in Überdeckung mit dem Hubanschlag (Restluftspaltscheibe) und der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser radial innerhalb des Hubanschlags angeordnet ist. Somit müssen bei einer Bestromung der Magnetspule lediglich die einen größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitte des Magnetankers deformiert werden, was die zur Deformation erforderliche Kraft verringert bzw. die Elastizität des Magnetankers erhöht.In yet another alternative embodiment of the elastically deformable armature, it is provided that the armature seen at its outer periphery in the circumferential direction has at least two sections with different diameters, wherein the portion with the larger diameter in coincidence with the stroke stop (residual air gap disc) and the section with the small diameter is arranged radially within the stroke stop. Thus, when energizing the magnetic coil, only the larger diameter portions of the armature must be deformed, which reduces the force required for deformation or increases the elasticity of the magnet armature.

Um ein magnetisches Anhaften des Magnetankers an dem Magnetkern zu vermeiden ist der Hubanschlag insbesondere in Form einer Restluftspaltscheibe ausgebildet. Eine derartige Restluftspaltscheibe hat darüber hinaus den Vorteil, dass über deren Dicke Bauteiltoleranzen der übrigen, den Ankerhub bestimmenden Bauteile ausgeglichen werden können.In order to avoid magnetic adhesion of the magnet armature to the magnet core, the stroke stop is designed in particular in the form of a residual air gap disk. Such a residual air gap disk also has the advantage that component tolerances of the remaining components determining the armature stroke can be compensated for via the thickness thereof.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betreiben eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, wobei der Magnetanker bei der Bestromung durch eine Magnetspule unter elastischer Verformung gegen einen Hubanschlag gedrückt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Höhe der Bestromung der Magnetspule zur Beeinflussung der elastischen Deformation des Magnetankers und damit seines Ankerhubs zeit- oder temperaturabhängig gewählt wird. Während sich eine zeitabhängige Bestromung des Magnetankers besonders einfach realisieren lässt und keine Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Druckmittels (Kraftstoff) im Kraftstoffinjektor benötigt, hat eine temperaturabhängige Bestromung des Magnetankers den Vorteil, dass sich der Ankerhub besonders präzise einstellen lässt.The invention also includes a method for operating a fuel injector according to the invention so far described, wherein the magnet armature is pressed against a stroke stop during energization by a magnetic coil under elastic deformation. The method according to the invention is characterized in that the magnitude of the energization of the magnetic coil for influencing the elastic deformation of the magnet armature and thus its armature stroke is selected as a function of time or temperature. While a time-dependent energization of the magnet armature can be realized in a particularly simple manner and requires no means for determining the temperature of the pressure medium (fuel) in the fuel injector, a temperature-dependent energization of the magnet armature has the advantage that the armature stroke can be set particularly precisely.

Unabhängig von der Art der Beeinflussung der Bestromung der Magnetspule ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass die Höhe der Bestromung, ausgehend von einem Startwert, mit zunehmender Betriebsdauer des Kraftstoffinjektors bis zu einem Endwert reduziert wird. Dabei ist es vorgesehen, dass der Startwert der Bestromung in Abhängigkeit von dem gewünschten (maximalen) Ankerhub gewählt wird, während der Endwert den Zustand betrifft, bei dem die Bauteile des Kraftstoffinjektors die gleiche Temperatur angenommen haben.Regardless of the type of influencing the energization of the solenoid, it is also preferably provided that the amount of current flow, starting from a starting value, is reduced with increasing operating time of the fuel injector to a final value. It is provided that the starting value of the energization is selected in dependence on the desired (maximum) armature stroke, while the final value relates to the state in which the components of the fuel injector have assumed the same temperature.

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:

1 einen Kraftstoffinjektor im Bereich eines Schaltventils in einem Längsschnitt,
2 und 3 jeweils im Längsschnitt, den Bereich des Schaltventils bei unterschiedlich groß ausgebildetem Ankerhub,
4 und 5 jeweils in perspektivischer Ansicht, unterschiedlich ausgestaltete Magnetanker und
6 und 7 jeweils in einem Teillängsschnitt, weitere Ausgestaltungen des Magnetankers zur Realisierung unterschiedlich großer Ankerhübe.

This shows in:

1 a fuel injector in the region of a switching valve in a longitudinal section,
2 and 3 in each case in longitudinal section, the area of the switching valve at an armature stroke of different sizes;
4 and 5 each in a perspective view, differently designed armature and
6 and 7 each in a partial longitudinal section, further embodiments of the magnet armature for the realization of different sized anchor strokes.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist ausschnittsweise ein Kraftstoffinjektor 100 gezeigt, wie er als Bestandteil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine dient. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich insbesondere um eine selbstzündende Brennkraftmaschine, wobei der Systemdruck vorzugsweise, und nicht einschränkend, mehr als 2000bar beträgt. In the 1 is a fragmentary fuel injector 100 shown as it serves as a component for injecting fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine. The internal combustion engine is in particular a self-igniting internal combustion engine, wherein the system pressure is preferably, but not limited to, more than 2000 bar.

Der Kraftstoffinjektor 100 weist ein Schaltventil 10 auf, das im Bereich eines mehrteilig ausgebildeten Injektorgehäuses 11 im Bereich einer Ausnehmung 12 des Injektorgehäuses 11 angeordnet ist. Innerhalb der Ausnehmung 12 ist darüber hinaus ein Ventilstück 15 angeordnet, das mit einem im Durchmesser vergrößerten, flanschartigen Rand 16 axial an einem Absatz 17 der Ausnehmung 12 anliegt. Das Ventilstück 15 weist eine sacklochförmige Vertiefung 19 auf, in der eine als Einspritzglied dienende Düsennadel 20 entlang einer Längsachse 21 hubbeweglich geführt ist. Die Düsennadel 20 bzw. das Einspritzglied dient in üblicher Art und Weise dem Freigeben bzw. Verschließen wenigstens einer, im Injektorgehäuse 11 ausgebildeten Einspritzöffnung (nicht dargestellt) zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine. In der in der 1 dargestellten Stellung der Düsennadel 20 ist diese in ihrer unteren, d.h. die wenigstens eine Einspritzöffnung verschließenden Stellung dargestellt. The fuel injector 100 has a switching valve 10 on, in the area of a multipart injector housing 11 in the region of a recess 12 of the injector housing 11 is arranged. Inside the recess 12 is also a valve piece 15 arranged, with an enlarged diameter, flange-like edge 16 axially on a heel 17 the recess 12 abuts. The valve piece 15 has a blind hole-shaped depression 19 on, in which serving as an injector nozzle needle 20 along a longitudinal axis 21 Hubbeweglich is guided. The nozzle needle 20 or the injection member is used in the usual way the release or closing at least one, in the injector 11 formed injection port (not shown) for injecting the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. In the in the 1 illustrated position of the nozzle needle 20 this is shown in its lower, ie the closing at least one injection port position.

Die Düsennadel 20 begrenzt mit der Vertiefung 19 in dem Ventilstück 15 einen Steuerraum 25, der über eine Zulaufbohrung 26 aus einem Hochdruckraum 27 befüllbar und über eine Ablaufbohrung 28 in einen Niederdruckbereich des Injektorgehäuses 11 bzw. des Kraftstoffinjektors 100 druckentlastbar ist. Über den Druck bzw. die Menge des in dem Steuerraum 25 befindlichen Druckmittels (Kraftstoff) wird in üblicher Art und Weise die Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Düsennadel 20 gesteuert. Hierzu ist die Ablaufbohrung 28 über einen an einer Außenfläche des Ventilstücks 15 ausgebildeten Dichtsitz 31 mittels eines als Ventilglied 32 dienenden Magnetankers 35 verschließbar bzw. freigebbar.The nozzle needle 20 limited with the depression 19 in the valve piece 15 a control room 25 that has an inlet hole 26 from a high pressure room 27 fillable and via a drain hole 28 in a low pressure region of the injector 11 or the fuel injector 100 relieved of pressure. About the pressure or the amount of in the control room 25 located pressure medium (fuel) is in the usual way, the opening or closing movement of the nozzle needle 20 controlled. For this purpose, the drain hole 28 via an on an outer surface of the valve piece 15 trained seal seat 31 by means of a valve member 32 serving magnet armature 35 lockable or releasable.

Der als Bestandteil des Schaltventils 10 dienende Magnetanker 35 weist in einem hülsenförmigen Abschnitt 36 auf der dem Dichtsitz 31 zugewandten Seite eine konisch ausgebildete Sitzfläche 37 auf, die bei abgesenktem Magnetanker 35 mit dem Dichtsitz 31 zusammenwirkt. Darüber hinaus weist der im Querschnitt im Wesentlichen hutförmige Magnetanker 35 eine Durchgangsbohrung 38 auf, die der radialen Lagerung des Magnetankers 35 mittels eines Ankerbolzens 39 dient, um den Magnetanker 35 in Richtung der Längsachse 21 hubbeweglich zu führen. Der Ankerbolzen 39 ist radial von einer Druckfeder 41 umfasst, die mit ihrem einen Endbereich auf die Oberseite des Magnetankers 35 wirkt und mit ihrer anderen Stirnseite sich an einem Bund 42 des Ankerbolzens 39 axial abstützt, so dass der Magnetanker 35 mittels der Druckfeder 41 in Richtung des Dichtsitzes 31 des Ventilstücks 15 kraftbeaufschlagt ist.The as part of the switching valve 10 Serving armature 35 points in a sleeve-shaped section 36 on the sealing seat 31 facing side a conical seat 37 on, the lowered armature 35 with the sealing seat 31 interacts. In addition, the cross-section substantially hat-shaped armature 35 a through hole 38 on, the radial bearing of the armature 35 by means of an anchor bolt 39 serves to the magnet armature 35 in the direction of the longitudinal axis 21 to move. The anchor bolt 39 is radial from a compression spring 41 Includes, with its one end portion on top of the armature 35 acts and with her other front on a fret 42 of the anchor bolt 39 axially supported, so that the armature 35 by means of the compression spring 41 in the direction of the sealing seat 31 of the valve piece 15 is charged with force.

Um den Magnetanker 35 entgegen der Federkraft der Druckfeder 41 bewegen zu können, wirkt dieser mit einer ebenfalls als Bestandteil des Schaltventils 10 dienenden Magnetspule 45 zusammen, deren Bestromung von einer Steuereinrichtung 50 beeinflussbar ist. Die Magnetspule 45 ist in einer radial um die Längsachse 21 umlaufenden Vertiefung 51 in einem Magnetkern 52 aufgenommen. Der Magnetkern 52 ist auf der dem Ventilstück 15 abgewandten Seite in Wirkverbindung mit einem Verschlussdeckel 53 angeordnet, wobei weiterhin zwischen dem Magnetkern 52 und dem Ventilstück 15 eine Distanzhülse 54 angeordnet ist. Mittels des Verschlussdeckels 53 wird das Ventilstück 15 über den Magnetkern 52 und die Distanzhülse 54 axial gegen den Absatz 17 in der Ausnehmung 12 verspannt.To the magnet armature 35 against the spring force of the compression spring 41 to be able to move, this also acts as a part of the switching valve 10 serving magnetic coil 45 together, their energization from a control device 50 can be influenced. The magnetic coil 45 is in a radial about the longitudinal axis 21 circumferential recess 51 in a magnetic core 52 added. The magnetic core 52 is on the valve piece 15 opposite side in operative connection with a closure lid 53 arranged, wherein further between the magnetic core 52 and the valve piece 15 a spacer sleeve 54 is arranged. By means of the closure lid 53 becomes the valve piece 15 over the magnetic core 52 and the spacer sleeve 54 axially against the heel 17 in the recess 12 braced.

Um bei einer Bestromung der Magnetspule 45 ein Anhaften des Magnetankers 35 an dem Magnetkern 52 zu vermeiden, ist darüber hinaus an der dem Magnetanker 35 zugewandten Seite des Magnetkerns 52 eine vorzugsweise aus amagnetischem Material bestehende Restluftspaltscheibe 55 als ortsfester Hubanschlag angeordnet. Darüber hinaus dient die Restluftspaltscheibe 55 zusammen mit der Distanzhülse 54 zur Einstellung des maximalen Ankerhubs des Magnetankers 35 bei einer Bestromung der Magnetspule 45 und/oder dem Toleranzausgleich bezüglich der den maximalen Ankerhub bestimmenden Bauteile.To energize the solenoid 45 an adhesion of the armature 35 to the magnetic core 52 In addition, to avoid the magnet armature 35 facing side of the magnetic core 52 a preferably made of non-magnetic material residual air gap disc 55 arranged as a stationary stroke stop. In addition, the residual air disc serves 55 together with the spacer sleeve 54 for setting the maximum armature stroke of the armature 35 during energization of the magnetic coil 45 and / or the tolerance compensation with respect to the maximum armature stroke determining components.

Der Magnetanker 35 ist in seinem dem Magnetkern 52 bzw. der Magnetspule 45 zugewandten scheibenförmigen Bereich 56 besonders ausgebildet, derart, dass der Bereich 56 eine erhöhte Deformierbarkeit bzw. Elastizität in Richtung der Längsachse 21 aufweist, um, wie nachfolgend noch näher erläutert, den maximalen Ankerhub des Magnetankers 35 einzustellen bzw. zu beeinflussen.The magnet armature 35 is in his the magnetic core 52 or the magnetic coil 45 facing disc-shaped area 56 specially designed, such that the area 56 an increased deformability or elasticity in the direction of the longitudinal axis 21 has, as explained in more detail below, the maximum armature stroke of the armature 35 to adjust or influence.

Hierzu wird zunächst auf die Darstellung der 1 verwiesen. Der dort gezeigte Magnetanker 35 weist in einem radial innerhalb der Restluftspaltscheibe 55 liegenden Abschnitt des Bereichs 56 auf der dem Magnetkern 52 zugewandten Seite eine um die Längsachse 21 radial umlaufende Nut 60 als Schwächungsbereich auf, in deren Bereich die Dicke bzw. Höhe des Bereichs 56 durch die Nut 60 deutlich reduziert ist.For this purpose, the presentation of the 1 directed. The magnet armature shown there 35 points in a radially inside the residual air gap disc 55 lying section of the area 56 on the magnetic core 52 one side facing the longitudinal axis 21 radial circumferential groove 60 as a weakening area, in the area of the thickness or height of the area 56 through the groove 60 is significantly reduced.

Demgegenüber weist der in der 4 gezeigte Magnetanker 35a beispielhaft, und nicht einschränkend, in seinem scheibenförmigen Bereich 56 drei, in jeweils gleich großen Winkelabständen zueinander angeordnete erste Radialschlitze 58 auf, die jeweils vom Außenumfang des Bereichs 56 ausgehen und bis nahe an die Durchgangsbohrung 38 heranreichen. Darüber hinaus weist der Magnetanker 35a rein beispielhaft drei weitere, ebenfalls in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete zweite Radialschlitze 59 auf, die ebenfalls vom Außenumfang des Bereichs 56 ausgehen, jedoch in einem größeren radialen Abstand von der Durchgangsbohrung 38 enden. Weiterhin sind die Winkelabstände zwischen den ersten Radialschlitzen 58 und den zweiten Radialschlitzen 59 gleich groß ausgebildet, so dass sich zwischen den jeweils als Schwächungsbereiche für den Magnetanker 35a bzw. den Bereich 56 wirkenden Radialschlitzen 58, 59 beim Vorhandensein von insgesamt sechs Radialschlitzen 58, 59 jeweils ein Drehwinkelabstand von 60° zwischen den Radialschlitzen 58, 59 ergibt.In contrast, in the 4 shown armature 35a by way of example, and not limitation, in its disc-shaped area 56 three, each arranged at equal angular intervals to each other first radial slots 58 on, each from the outer perimeter of the area 56 go out and close to the through hole 38 come close. In addition, the armature 35a purely by way of example has three further, also at equal angular intervals to each other arranged second radial slots 59 on, also from the outer perimeter of the area 56 go out, but at a greater radial distance from the through hole 38 end up. Furthermore, the angular distances between the first radial slots 58 and the second radial slots 59 equally large, so that between each as weakening areas for the armature 35a or the area 56 acting radial slots 58 . 59 in the presence of a total of six radial slots 58, 59 each have a rotational angle distance of 60 ° between the radial slots 58 , 59 results.

Am Außenumfang des Bereichs 56 weist der Magnetanker 35a darüber hinaus drei, in gleichmäßigen Winkelabständen um die Durchgangsbohrung 38 zueinander angeordnete, radial nach außen ragende, in Umfangsrichtung jeweils eine relativ geringe Erstreckung aufweisende Anlageabschnitte 61 auf, die mit der Restluftspaltscheibe 55 zusammenwirken, so dass der Durchmesser D des Magnetankers 35a im Bereich der Anlageabschnitte 61 größer ausgebildet ist als der Durchmesser d in den Bereichen, in denen keine Anlageabschnitte 61 vorgesehen sind. Die Durchmesser D, d sind beispielhaft derart auf die Dimensionierung bzw. den Durchmesser der Restluftspaltscheibe 55 angepasst, dass die Anlageabschnitte 61 in Überdeckung mit der Restluftspaltscheibe 55 sind, während der Bereich 56 in den Bereichen, in der dieser den kleineren Durchmesser d aufweist, radial innerhalb der Restluftspaltscheibe 55 verläuft. Durch das Ausbilden der Radialschlitze 58, 59 wird die Steifigkeit des Bereichs 56 des Magnetankers 35a herabgesetzt. Hierbei kann die Reduzierung der Steifigkeit über die Länge und Anordnung sowie Anzahl der Radialschlitze 58, 59 sowie die Dicke s des Bereichs 56 beeinflusst werden. Darüber hinaus nehmen die Segmente des Bereichs 56, die keine Anlageabschnitte 61 aufweisen, nicht an einer Deformation des Bereichs 56 bei Anlage an der Restluftspaltscheibe 55 bei der Bestromung der Magnetspule 45 teil.At the outer periphery of the area 56 points the armature 35a in addition three, at equal angular intervals around the through hole 38 mutually arranged, radially outwardly projecting, in the circumferential direction in each case a relatively small extension having bearing portions 61 on top of that with the residual air gap disk 55 interact so that the diameter D of the armature 35a in the area of the plant sections 61 is formed larger than the diameter d in the areas where no investment sections 61 are provided. The diameters D, D are exemplary of the dimensioning or the diameter of the residual air gap disc 55 adapted that the investment sections 61 in overlap with the residual air gap disc 55 are while the area 56 in the areas where it has the smaller diameter d, radially within the residual air gap disc 55 runs. By forming the radial slots 58 . 59 becomes the rigidity of the area 56 of the armature 35a reduced. Here, the reduction in stiffness over the length and arrangement as well as number of radial slots 58 . 59 and the thickness s of the area 56 to be influenced. In addition, the segments of the area take 56 that have no investment sections 61 not at a deformation of the area 56 when attached to the residual air gap disc 55 during energization of the solenoid 45 part.

Die 5 zeigt in den perspektivischen Längsschnitt einen alternativ ausgestalteten Magnetanker 35b, bei dem sich die Anlageabschnitte 62 in Umfangsrichtung des Bereichs 56 betrachtet jeweils bis zu den jeweiligen Radialschlitzen 58, 59 erstrecken. Darüber hinaus ist es erkennbar, dass der Bereich 56 im Bereich der Anlageabschnitte 62 eine reduzierte Dicke s aufweist. Die Anlageabschnitte 62 erstrecken sich radial weiter nach außen als die flügelartigen Abschnitte (d.h. die Abschnitte ohne Anlageabschnitte 62) des Magnetankers 35b, in denen die Dicke s nicht reduziert ist.The 5 shows in the perspective longitudinal section an alternatively designed magnet armature 35b in which the plant sections 62 in the circumferential direction of the area 56 considered each up to the respective radial slots 58 . 59 extend. In addition, it is recognizable that the area 56 in the area of the plant sections 62 has a reduced thickness s. The investment sections 62 extend radially outward than the wing-like portions (ie, the portions without abutment portions 62 ) of the magnet armature 35b in which the thickness s is not reduced.

Entsprechend der 6 kann es optional vorgesehen sein, den Magnetanker 35, 35a, 35b an seinem radial äußeren Bereich mit einer beispielhaft zwischen 3µm und 10µm hohen Stufe 64 auszustatten, die bei dem in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 weist die Stufe 65 demgegenüber im Querschnitt eine keilförmige Form auf, derart, dass deren Höhe in radialer Richtung zunimmt.According to the 6 it may optionally be provided, the armature 35 , 35a, 35b at its radially outer region with an example between 3 .mu.m and 10 .mu.m high stage 64 equip in the in the 6 illustrated embodiment has a rectangular cross-section. In the embodiment according to the 7 assigns the level 65 in contrast, a wedge-shaped shape in cross section, such that their height increases in the radial direction.

In der 2 ist ein erster Betriebszustand dargestellt, bei der die Magnetspule 45 mittels der Steuereinrichtung 50 mit einer ersten Stromstärke I₁ bestromt ist. Diese Stromstärke I₁ bewirkt ein Bewegen des Magnetankers 35 in Richtung der Magnetspule 45 entgegen der Federkraft der Druckfeder 41, bis der Magnetanker 35 mit der dem Magnetkern 52 zugewandten Stirnseite an der Restluftspaltscheibe 55 axial anliegt. Wesentlich dabei ist, dass die erste Stromstärke I₁ derart gewählt ist, dass beispielsweise noch keine (elastische) Deformation des Bereichs 56 des Magnetankers 35 stattfindet. Aus der Bestromung der Magnetspule 45 mittels der ersten Stromstärke I₁ ergibt sich somit ein maximaler Ankerhub h₁ des Magnetankers 35 zum Steuern des Abflusses von Druckmittel (Kraftstoff) aus dem Steuerraum 25.In the 2 is shown a first operating state in which the magnetic coil 45 by means of the control device 50 is energized with a first current I ₁ . This current I ₁ causes a movement of the armature 35 in the direction of the magnetic coil 45 against the spring force of the compression spring 41 until the magnet armature 35 with the magnetic core 52 facing end face of the residual air gap disc 55 axially abutting. It is essential that the first current I _{1 is} chosen such that, for example, no (elastic) deformation of the area 56 of the magnet armature 35 takes place. From the energization of the magnetic coil 45 By means of the first current intensity I ₁ thus results in a maximum armature stroke h _{1 of} the magnet armature 35 for controlling the outflow of pressure medium (fuel) from the control room 25 ,

In der 3 ist demgegenüber ein Betriebszustand dargestellt, bei der die Magnetspule 45 mittels der Steuereinrichtung 50 mit einer zweiten Stromstärke I₂ bestromt wird, wobei die Stromstärke I₂ größer ist als die Stromstärke I₁. Die erhöhte Stromstärke I₂ bewirkt, dass der Bereich 56 elastisch deformiert wird, so dass der hülsenförmige Abschnitt 36, dessen dem Dichtsitz 31 zugewandte Sitzfläche 37 für die Größe des Ankerhubs h₂ wesentlich ist, stärker in Richtung des Magnetkerns 52 bzw. der Magnetspule 45 gezogen wird. Dadurch resultiert ein maximaler Ankerhub h₂, der größer ist als der Ankerhub h₁ bei einer reduzierten Bestromung der Magnetspule 45.In the 3 In contrast, an operating state is shown in which the magnetic coil 45 by means of the control device 50 is energized with a second current I ₂ , wherein the current intensity I _{2 is} greater than the current I ₁ . The increased current I ₂ causes the range 56 is elastically deformed, so that the sleeve-shaped section 36 , whose the sealing seat 31 facing seat 37 for the size of the armature stroke h _{2 is} essential, stronger in the direction of the magnetic core 52 or the magnetic coil 45 is pulled. This results in a maximum armature stroke h ₂ , which is greater than the armature stroke h ₁ at a reduced energization of the solenoid 45 ,

Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 100 bzw. das Schaltventil 10 mit dem Magnetanker 35, 35a, 35b können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht darin, durch eine unterschiedlich hohe Bestromung der Magnetspule 45 in Verbindung mit einem bereichsweise elastisch deformierbaren Magnetanker 35, 35a, 35b unterschiedliche Ankerhübe h₁, h₂ einstellen zu können, um damit den Abfluss von Druckmittel aus dem Steuerraum 25 betriebsabhängig einzustellen.The fuel injector described so far 100 or the switching valve 10 with the magnet armature 35 . 35a . 35b can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. This consists in a different high current to the solenoid coil 45 in conjunction with a partially elastically deformable armature 35 , 35a, 35b to be able to adjust different armature strokes h ₁ , h _{2 in} order to prevent the outflow of pressure medium from the control chamber 25 Operationally set.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2013212238 A1 [0002]
DE 102012217322 A1 [0004]

Claims

A fuel injector (100) comprising an injection member (20) operable, at least indirectly, by a magnetic armature (35; 35a; 35b), the armature (35; 35a; 35b) being liftably disposed within an injector housing (11) along a longitudinal axis (21) and with a current strength (I ₁ , I ₂ ) against the spring force of a spring element (41) against a stationary stroke stop (55) is movable when energizing a with the magnet armature (35; 35a; 35b) cooperating magnetic coil (45), and wherein the lifting stop (55) is arranged in a radially outer region (56) of the magnet armature (35; 35a; 35b) with respect to the longitudinal axis (21), characterized in that the magnet armature (35; 35a; 21) is elastically deformable, and in that the force of attraction acting on the magnet armature (35; 35a; 35b) from the magnet coil (45) to achieve different maximum armature strokes (h ₁ , h ₂ ) is determined by different maxima le currents (I ₁ , I ₂ ) is changeable.

Fuel injector after Claim 1 , characterized in that the magnet armature (35; 35a; 35b) is disc-shaped in its radially outer region (56) at least on the side facing the magnetic core (52), and in that the magnet armature (35; 35a; 35b) has at least one weakened region having.

Fuel injector after Claim 2 , characterized in that the weakened area is formed by a slot (58, 59) arranged radially in relation to the longitudinal axis (21).

Fuel injector after Claim 2 or 3 , characterized in that the weakened region is formed by a section of the magnet armature (35; 35a; 35b) which is reduced in height (s) and / or by a groove (60) running around the longitudinal axis (21) at least in regions.

Fuel injector according to one of Claims 2 to 4 characterized in that the magnetic core (52) facing the end face of the magnet armature (35; 35a; 35b) in the radially outer region (56) and in register with the stroke stop (55) has a raised portion (64, 65).

Fuel injector according to one of Claims 2 to 5 , characterized in that the magnet armature (35a, 35b) has, viewed in the circumferential direction, at its outer circumference at least one abutment section (61, 62), in the region of which the magnet armature (35a, 35b) has an enlarged diameter (D), wherein the abutment section ( 61; 62) is arranged in radial overlap with the stroke stop (55), and that the regions of the magnet armature (35a; 35b) extend outside the abutment portion (61; 62) radially inside the stroke stop (55).

Fuel injector according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the stroke stop (55) is designed in the form of a residual air gap disk.

Fuel injector according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the magnet armature (35; 35a; 35b) is formed on the side facing away from the magnetic coil (45) at least indirectly for controlling the outflow of a pressure medium from a control chamber (25).

A method of operating a fuel injector (100), which is one of the Claims 1 to 8th is formed, wherein the magnet armature (35; 35a; 35b) is pressed during energization by a magnetic coil (45) under elastic deformation against the stroke stop (55), characterized in that the height of the maximum current (I ₁ , I ₂ ) the magnetic coil (45) for influencing the elastic deformation of the armature (35; 35a; 35b) and thus the maximum armature strokes (h ₁ , h ₂ ) is selected depending on the operation.

Method according to Claim 9 , characterized in that the height of the maximum current (I ₁ , I ₂ ), starting from a starting value, with increasing operating time of the fuel injector (100) is reduced to a final value.