DE102018211557A1 - Ventil zum Zumessen eines Fluids - Google Patents

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Abstract

Ein Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, das insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen elektromagnetischen Aktuator (2), der einen Anker (4) und einen Innenpol (5) aufweist, und eine mittels des Ankers (4) entlang einer Längsachse (7) verstellbare Ventilnadel (15), die mit einer Ventilsitzfläche (22) zu einem Dichtsitz (23) zusammenwirkt. Der Anker (4) ist durch eine Betätigungskraft (30) ausgehend von einer beruhigten Ausgangsstellung, in der der Dichtsitz (23) geschlossen ist, über eine maximale Verstellstrecke (38) in einer Öffnungsrichtung (6) entlang der Längsachse (7) in Richtung des Innenpols (5) verstellbar, bis sich der Anker (4) in einer Endstellung (34) befindet, in der die Verstellung des Ankers (4) in der Öffnungsrichtung (6) bei einer nicht reduzierten Betätigungskraft (30) begrenzt ist. Der Anker (4) bedingt bei einer Betätigung des Ankers (4), die bis in die Endstellung (34) erfolgt, einen Vollhub (39) der Ventilnadel (15). Es ist zumindest ein Zwischenanschlag (31) für den Anker (4) vorgegeben, wobei der Anker (4) einen Teilhub (33) der Ventilnadel (15) bedingt, wenn der Anker (4) mit einer reduzierten Betätigungskraft (30) gegen den Zwischenanschlag (31) beaufschlagt ist. Ferner ist ein Brennstoffeinspritzsystem (100) mit solch einem Ventil (1) angegeben.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen vorzugsweise eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine erfolgt.
  • Aus der DE 10 2017 207 273 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst einen elektromagnetischen Aktuator und eine Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ein entlang der Ventilnadel bewegbarer Anker des Aktuators ist von einer Rückstellfeder in einer Schließrichtung beaufschlagt. Eine Bewegung des Ankers wird durch Anschlagen an einem Innenpol relativ zu einem Ventilgehäuse begrenzt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Brennstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere kann eine verbesserte Betätigung der Ventils erzielt werden. Speziell kann hierdurch ein Einspritzverhalten bei einem Teilhub einer Ventiladel des Ventils verbessert werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils und des im Anspruch 8 angegebenen Brennstoffeinspritzsystems möglich.
  • Bei dem Ventil ist der Anker in vorteilhafter Weise nicht fest mit der Ventilnadel verbunden, sondern zwischen zwei an der Ventilnadel vorgesehenen Anschlägen fliegend gelagert.
  • Hierbei ist ein axiales Spiel zwischen dem Anker und den beiden Anschlägen vorgegeben, das Ankerfreiweg genannt wird. Über eine Ankerfreiwegfeder kann der Anker im Ruhezustand an einem Anschlag gehalten werden, damit bei der folgenden Ansteuerung eines Aktuators und der hierbei erfolgenden Betätigung des Ankers vorzugsweise der komplette Ankerfreiweg als Beschleunigungsstrecke für den Anker zur Verfügung steht.
  • Diese Ausgestaltung mit Ankerfreiweg hat mehrere Vorteile. Durch den entstehenden Impuls des Ankers beim Öffnen kann bei gleicher Magnetkraft die Ventilnadel auch bei höheren Brennstoffdrücken sicher geöffnet werden, was eine mechanische Boosterung darstellt. Ferner können die bewegten Massen entkoppelt werden, so dass die Anschlagkräfte auf zwei Impulse aufgeteilt sind, wodurch sich ein geringerer Sitzverschleiß ergibt. Außerdem kann eine geringere Prellerneigung bei hochdynamischen Ventilen durch die Entkopplung der Massen erreicht werden.
  • Es ist aber auch eine abgewandelten Ausgestaltung möglich, in der kein Ankerfreiweg vorgesehen ist. Der Anker kann dann zum Beispiel stoffschlüssig mit der Ventiladel verbunden sein.
  • Bei dem Brennstoffeinspritzsystem kann es sich insbesondere um eine Brennstoffeinspritzanlage handeln, bei der ein Steuergerät zum Ansteuern mehrerer Ventile dient. Das Brennstoffeinspritzsystem kann allerdings auch ein Ventil mit einem an dem Ventil angeordneten Steuergerät umfassen, wobei in das Steuergerät eine oder mehrere Funktionen zur Ansteuerung des Ventils integriert sind.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass das Anschlagstück, das den Zwischenanschlag vorgibt, von dem Anker in der Öffnungsrichtung mitgenommen werden kann, wenn eine entsprechend große Betätigungskraft auf den Anker wirkt.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, dass die Bewegbarkeit des Anschlagstücks entlang der Längsachse so begrenzt werden kann, dass zugleich die Endstellung für den Anker erreicht wird. Wird beispielsweise eine an dem Anschlagstück ausgebildete Kontaktfläche im Hinblick auf ein Lösen des Ankers optimiert, dann wird diese Optimierung unabhängig von der Stellung des Ankers wirksam.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat auch den Vorteil, dass zum einen eine vorteilhafte Rückstellung des Anschlagstücks möglich ist, wenn der Anker in seine beruhigte Ausgangsstellung zurückkehrt. Zum anderen kann über das Federelement zusammen mit einer hydraulischen Dämpfung eine vorteilhafte Beruhigung des Ankers erfolgen, wenn ein Teilhub der Ventilnadel in einer Teilhub-Betriebsart erfolgt. Dadurch ergeben sich definierte Einspritzmengen. Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht hierbei eine kostengünstige Ausgestaltung.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 5 hat den Vorteil, dass eine definierte Endstellung für den Anker vorgegeben werden kann. Hierdurch ergibt sich insbesondere beim Schließen des Ventils eine definierte Zeit, bis der Dichtsitz geschlossen ist. Mögliche Ausgestaltungen zur Realisierung der Endanschlagfläche sind gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 6 möglich. Die Weiterbildung nach Anspruch 7 ermöglicht eine kostengünstige Ausgestaltung.
  • In vorteilhafter Weise kann das Steuergerät eine Vollhub-Betriebsart ermöglichen, in der der Anker mit einer ausreichend großen Betätigungskraft, insbesondere einer magnetischen Betätigungskraft, beaufschlagt wird, um einen Vollhub der Ventilnadel auszuführen. Vorteilhaft ist es ferner, dass zumindest eine Teilhub-Betriebsart gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 9 möglich ist. Hierbei wird der Anker mit einer reduzierten Betätigungskraft beaufschlagt, so dass der Anker zwar gegen den Zwischenanschlag beaufschlagt wird, die Endstellung aber nicht erreicht wird. Durch das kräftemäßige Zusammenwirken des Ankers mit dem Zwischenanschlag, der beispielsweise von dem Federelement entgegen der Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, in Zusammenwirkung mit einer vorteilhaften hydraulischen Dämpfung im Ankerraum durch ein Druckfluid, insbesondere den Brennstoff, ergibt sich dann zumindest näherungsweise eine definierte Zwischenstellung für den Anker. In vorteilhafter Weise können hierdurch Schwingungen des Ankers und somit der Ventilnadel entlang der Längsachse vermieden werden. Zum anderen kann hierdurch eine definierte Zwischenstellung und somit eine definierte Öffnung der Ventilnadel in der Teilhub-Betriebsart erzielt werden. Dadurch ist eine verbesserte Steuerung der Einspritzmenge möglich.
  • In vorteilhafter Weise kann das Brennstoffeinspritzsystem bei einer Brennkraftmaschine zum Einsatz kommen. Eine vorteilhafte Anwendung ist dann nach Anspruch 10 möglich.
  • Figurenliste
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Brennstoffeinspritzsystem mit einem Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung, wobei ein Anker in einer beruhigten Ausgangsstellung dargestellt ist;
    • 2 eine auszugsweise Darstellung des in 1 dargestellten Ventils bei einer Betätigung in einer Teilhub-Betriebsart;
    • 3 eine auszugsweise Darstellung des in 1 dargestellten Ventils bei einer Betätigung in einer Vollhub-Betriebsart;
    • 4 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Brennstoffeinspritzsystems entsprechend einer möglichen Ausbildung der Erfindung und
    • 5 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Brennstoffeinspritzsystems entsprechend einer möglichen Ausbildung der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzsystem 100 mit einem Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids und einem Steuergerät 101 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung. Hierbei ist ein Anker 4 in einer beruhigten Ausgangsstellung dargestellt, in der das Ventil 1 geschlossen ist. Ferner sind zwei verschiedene Stellungen eines Anschlagsstücks 32 dargestellt. Bezüglich einer Längsachse 7 ist auf der linken Seite der 1 das Anschlagsstück 32 in einer Stellung dargestellt, in der sich ein Zwischenanschlag 31 an dem Anschlagsstück 32 realisiert. Diese Stellung entspricht hierbei einem beruhigten Gleichgewichtszustand, wenn sich der Anker 4 in der dargestellten Ausgangsstellung befindet. Bezüglich der Längsachse 7 auf der rechten Seite der 1 ist das Anschlagsstück 32 in einer Stellung dargestellt, in der es bis an einen Innenpol 5 und somit maximal verstellt ist. Diese Stellung des Anschlagsstücks 32 ergibt sich, wenn sich der Anker in der in 3 dargestellten Position befindet. Diese beiden Stellungen des Anschlagstücks 32, die auf der linken und rechten Seite der 1 dargestellt sind, sind hier zusammen dargestellt, damit die Bedeutung der schematisch dargestellten Maße für eine maximale Verstellstrecke 38 und einen Vollhub 39 besser verdeutlicht sind
  • Das Ventil 1 kann insbesondere als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet sein. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist eine Brennstoffeinspritzanlage, bei der solche Brennstoffeinspritzventile 1 als Hochdruckeinspritzventile 1 ausgebildet sind und zur direkten Einspritzung von Brennstoff in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine dienen. Als Brennstoff können hierbei flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Einsatz kommen. Besonders eignet sich die Ausgestaltung des Ventils 1 für flüssige Fluide, insbesondere flüssige Brennstoffe, wie Benzin oder Diesel.
  • Das Ventil 1 weist einen elektromagnetischen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3 und einen Anker 4 umfasst. Beim Bestromen der Magnetspule 3 wird ein Magnetkreis über einen Innenpol 5 des Aktuators 2 geschlossen, wodurch eine Betätigung des Ankers 4 in einer Öffnungsrichtung 6 entlang einer Längsachse 7 eines Gehäuses (Ventilgehäuses) 8 erfolgt. Das Gehäuse 8 umfasst hierbei einen Ventilsitzkörper 9 und Gehäuseteile 10, 11.
  • Der Anker 4 ist an einer Ventilnadel 15 angeordnet, wobei in dieser Ausgestaltung eine fliegende Lagerung des Ankers 4 an der Ventilnadel 15 realisiert ist. Hierfür sind an der Ventilnadel 15 Anschläge 16, 17 vorgesehen, die ortsfest an der Ventilnadel 15 angeordnet sind. Die Anschläge 16, 17 können als mit der Ventilnadel 15 verbundene Bauteile 16, 17 und/oder einstückig mit der Ventilnadel 15 ausgestaltet sein.
  • Für den Anker 4 ist ein Ankerfreiweg 18 vorgegeben. Bei einer Betätigung des Ankers 4 durchläuft der Anker 4 zunächst den Ankerfreiweg 18, bis der Anker 4 an dem Anschlag 17 anschlägt. Anschließend nimmt der Anker 4 die Ventilnadel 15 in der Öffnungsrichtung 6 mit. Hierdurch steht ein größerer Öffnungsimpuls zur Verfügung, um das Ventil 1 zu öffnen. Beim Öffnen des Ventils 1 hebt sich ein mit der Ventilnadel 15 verbundener Ventilschließkörper 21 von einer an dem Ventilsitzkörper 9 ausgebildeten Ventilsitzfläche 22 ab, so dass ein Brennstoff aus einem Innenraum 25 des Ventilgehäuses 8 über den geöffneten Dichtsitz 23 zwischen dem Ventilschließkörper 21 und der Ventilsitzfläche 22 und über ein oder mehrere in dem Ventilsitzkörper 9 ausgebildete Düsenlöcher 24 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine oder dergleichen eingespritzt werden kann.
  • In 1 ist der Anker 4 in einer beruhigten Ausgangsstellung dargestellt. Hierbei ist der Dichtsitz 23 geschlossen. Die Betätigung der Ventilnadel 15 zum Öffnen des Ventils 1 erfolgt mittels des Ankers 4. Eine Betätigung des Ankers 4 erfolgt durch eine Bestromung der Magnetspule 3, was durch das Steuergerät 101 ermöglicht ist. Die von dem Aktuator 2 mittels des Innenpols 5 erzeugte magnetische Betätigungskraft 30 bewegt den Anker 4 in der Öffnungsrichtung 6, wobei die Ventilnadel 15 zunächst still steht. Erst wenn der Anker 4 den Ankerfreiweg 18 durchlaufen hat, dann wird die Ventilnadel 15 mitgenommen. Vom Beginn dieser Mitnahme bis zu einem Zwischenanschlag 31, der durch ein Anschlagstück 32 vorgegeben ist, ergibt sich ein Teilhub 33 der Ventilnadel 15. Wenn die Betätigungskraft 30 ausreichend groß ist, dann ergibt sich bis zu einer Endstellung 34 ein Vollhub 39 der Ventilnadel 15. Dies ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 2 und 3 weiter erläutert.
  • 2 zeigt eine auszugsweise Darstellung des in 1 gezeigten Ventils 1 bei einer Betätigung in einer Teilhub-Betriebsart. In der Teilhub-Betriebsart steuert das Steuergerät 101 die Magnetspule 3 so an, dass eine reduzierte Betätigungskraft 30 auf den Anker 4 wirkt. Die reduzierte Betätigungskraft 30 ist so groß, dass der Anker 4 die Ventilnadel 15 aus ihrem Sitz an der Ventilsitzfläche 22 hebt, so dass der Dichtsitz 23 geöffnet wird. Allerdings ist die reduzierte Betätigungskraft 30 insoweit reduziert, dass der Anker 4 nicht bis in die Endstellung 34 gelangt.
  • In der Teilhub-Betriebsart ergibt sich eine Situation, bei der die auf den Anker 4 wirkende reduzierte Betätigungskraft 30 in ein Kräftegleichgewicht mit einer Rückstellfeder 35 und einem Federelement 36 gelangt, bevor die Endstellung 34 erreicht ist. Vorzugsweise ergibt sich hierbei zusammen mit einem in einem Ankerraum 37 vorgesehenen flüssigen Fluid, insbesondere einem Brennstoff, eine vorteilhafte Dämpfung, so dass der Teilhub 33 der Ventilnadel 15 in der vorgegebenen Zwischenstellung möglichst wenig variiert.
  • Es versteht sich, dass in den 1 und 2 eine mögliche Bewegung des Anschlagstücks 32 in die beruhigte Zwischenstellung für einen Teilhub 33 nicht dargestellt ist. Je nach Vorspannung des Federelements 36 kann es zu einer gewissen Bewegung des Anschlagstücks 32 in der Öffnungsrichtung 6 kommen. Der Zwischenanschlag 31 ist also nicht notwendigerweise durch die Position des Anschlagstücks 32 in der in der 1 dargestellten Stellung gegeben. Der Zwischenanschlag 31 ergibt sich durch die Stellung beziehungsweise beruhigte Position des Anschlagsstücks 32 im Kräftegleichgewicht, wenn die reduzierte Betätigungskraft 30 auf den Anker 4 wirkt.
  • 3 zeigt eine auszugsweise Darstellung des in 1 gezeigten Ventils 1 bei einer Betätigung in einer Vollhub-Betriebsart. In der Vollhub-Betriebsart steuert das Steuergerät 101 die Magnetspule 3 so an, dass der Anker 4 bis in die Endstellung 34 gelangt. Die Endstellung 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel dadurch definiert, dass das Anschlagstück 32 an dem Innenpol 5 anschlägt. Hierbei durchläuft der Anker 4 eine maximale Verstellstrecke 38 (1) in der Öffnungsrichtung 6. In der Endstellung 34 ist die Bewegung des Ankers 4 in der Öffnungsrichtung 6 also bei einer nicht reduzierten Betätigungskraft 30 begrenzt. Dies bedingt den Vollhub 39 der Ventilnadel 15.
  • In diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Anker 4 das Anschlagstück 32 bei einem Vollhub 39 der Ventilnadel 15 mit, wobei eine Verstellung des Anschlagstücks 32 entlang der Längsachse 7 ermöglicht ist. Hierbei kann eine geeignete Führung des Anschlagsstücks 32 gewährleistet werden, beispielsweise an einer Innenwand 40 des Gehäuses 8. Es versteht sich, dass hierbei geeignete Maßnahmen vorgesehen sind, um beispielsweise eine Zuführung von Brennstoff zu dem Dichtsitz 32 zu ermöglichen. Dies kann zum Beispiel durch Bohrungen in dem Anker 4 realisiert sein.
  • Ferner ist vorzugsweise eine geeignete Begrenzung für die Verstellung des Anschlagsstücks 32 entgegen der Öffnungsrichtung 6 vorgesehen. Diese Begrenzung ist so vorgegeben, dass sich das Anschlagstück 32 dann in der beruhigten Ausgangsstellung des Ankers 4 in der in 1 dargestellten Stellung befindet, wobei das Federelement 36 vorgespannt ist. Die Begrenzung kann beispielsweise durch einen (nicht dargestellten) Vorsprung an der Innenwand 40 gegeben sein, wobei die Innenwand vorzugsweise als Führungsfläche 40 dient. Das Anschlagsstück 32 ist dann stets mit einer nicht verschwindenden Federkraft des Federelements 36 entgegen der Öffnungsrichtung 6 beaufschlagt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Federelement 36 zwischen dem Anschlagstück 32 und dem Innenpol 5 angeordnet. Hierbei stützt sich das Federelement 36 einerseits an dem Anschlagstück 32 und andererseits an einer Stützfläche 45 des Innenpols 5 ab. Hierbei sind in diesem Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung 46 an dem Innenpol 5 und eine Ausnehmung 47 an dem Anschlagstück 32 vorgesehen. Die Ausnehmungen 46, 47 ermöglichen eine Aufnahme des Federelements 36, wenn das Anschlagstück 32 bei einem Vollhub an dem Innenpol 5 anschlägt. Im Allgemeinen kann die Stützfläche 45 an einem geeigneten Element 48 ausgebildet sein, wobei es sich in diesem Ausführungsbeispiel bei dem Element 48 um den Innenpol 5 handelt. Bei einer angewandelten Ausgestaltung kann das Element 48 auch ein anderes mit dem Gehäuse 8 verbundenes Element sein. Ferner ist eine Abwandlung möglich, bei der die Stützfläche 45 ganz oder teilweise an dem Gehäuse 8 ausgestaltet ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem ein definierter Endanschlag für das Anschlagstück 32 an dem Innenpol 5 vorgegeben, indem das Anschlagstück 32 bei einem Vollhub an einer Endanschlagfläche 49 des Innenpols 5 anschlägt. Die Endanschlagfläche 49 kann bei einer abgewandelten Ausgestaltung auch an einem anderen Element 48 als dem Innenpol 5 und/oder an dem Gehäuse 8 ausgebildet sein.
  • Somit kann das Steuergerät 101 den Aktuator 2 des Ventils 1 so ansteuern, dass ein Vollhub 39 oder ein Teilhub 33 der Ventilnadel 15 erfolgt. Hierbei ist es auch möglich, dass mehrere unterschiedliche Teilhübe 33 realisiert werden können. Ein Teilhub 33 der Ventilnadel 15 kann insbesondere dann vorgegeben werden, wenn die Brennkraftmaschine in einen Leerlauf gelangt.
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Brennstoffeinspritzsystems 100 entsprechend einer möglichen Ausbildung der Erfindung. An der Abszisse ist die Zeit t angetragen, während an der Ordinate eine Brennstoffmenge s angetragen ist. Hierbei ist schematisch und ausschnittsweise die kumulierte Brennstoffmenge s dargestellt. Eine Kurve 50 zeigt hierbei die kumulierte Brennstoffmenge s für eine Teilhub-Betriebsart. Eine Kurve 51 zeigt die kumulierte Brennstoffmenge s für eine Vollhub-Betriebsart. Nach einer Betätigung 52 der Ventilnadel 15 kommt es in einem Bereich 53 zu einer Beruhigung der Ventilnadel 15 entsprechend einem Teilhub 33, was bei der Kurve 50 der Fall ist, oder einem Vollhub 39, was bei der Kurve 51 der Fall ist. Nach dem Bereich 53, der sich über einen kurzen Zeitraum erstreckt, kommt es sowohl zu einem gleichmäßigen Anstieg der Kurve 50 als auch einem gleichmäßigen Anstieg der Kurve 51. Somit kann über die Vorgabe der Einspritzzeit eine definierte Brennstoffmenge in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine oder dergleichen eingespritzt werden.
  • 5 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Brennstoffeinspritzsystems 100 entsprechend einer möglichen Ausbildung der Erfindung. Hierbei ist in dem oberen Teil 60 des Diagramms ein Signallaufplan für den Strom durch die Magnetspule 3 dargestellt, der von dem Steuergerät 101 vorgegeben ist. In dem unteren Teil 61 ist die Bewegung des Ankers 4 und dementsprechend der Hub der Ventilnadel 15 dargestellt. Die unterbrochen dargestellte Linie 62 kennzeichnet hierbei die Ausgangsstellung des Ankers 4, wie sie in der 1 dargestellt ist. Die durchgezogene Linie 63 veranschaulicht den Ankerfreiweg 18, den der Anker 4 durchlaufen muss, bis die Ventilnadel 15 mitgenommen wird. Eine Bewegung des Ankers 4 über die durchgezogene Linie 63 bedingt deshalb die Einspritzung von Brennstoff. Die unterbrochen dargestellte Linie 64 veranschaulicht einen Teilhub 33 der Ventilnadel 15, und die unterbrochen dargestellte Linie 65 veranschaulicht einen Vollhub 39 der Ventilnadel 15. Ein Bereich 51' entspricht daher einer Betätigung entsprechend der Kurve 51 (4) in einer Vollhub-Betriebsart. Nach solch einer Ansteuerung kann gegebenenfalls eine Wartezeit 66 vorgegeben sein, um eine Beruhigung des Ankers 4 in seiner Ausgangsstellung zu ermöglichen. Ein Bereich 50' entspricht einer Betätigung entlang der Kurve 50 (4). Hierbei ergibt sich der besondere Vorteil, dass in einem Bereich 67 zumindest näherungsweise ein Plateau in dem Hub des Ankers 4 besteht. Dies korrespondiert mit einem möglichst linearen Anstieg der Kurve 50 in der Teilhub-Betriebsart.
  • Es versteht sich, dass die in 4 und 5 dargestellten Diagramme idealisiert zu verstehen sind. Je nach Anwendungsfall und Ausgestaltung des Ventils 1 können sich mehr oder weniger große Abweichungen von einer idealisierten Ausgestaltung ergeben.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017207273 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem elektromagnetischen Aktuator (2), der einen Anker (4) und einen Innenpol (5) aufweist, und einer mittels des Ankers (4) entlang einer Längsachse (7) verstellbaren Ventilnadel (15), die mit einer Ventilsitzfläche (22) zu einem Dichtsitz (23) zusammenwirkt, wobei der Anker (4) durch eine Betätigungskraft (30) ausgehend von einer beruhigten Ausgangsstellung, in der der Dichtsitz (23) geschlossen ist, über eine maximale Verstellstrecke (38) in einer Öffnungsrichtung (6) entlang der Längsachse (7) in Richtung des Innenpols (5) verstellbar ist, bis sich der Anker (4) in einer Endstellung (34) befindet, in der die Verstellung des Ankers (4) in der Öffnungsrichtung (6) bei einer nicht reduzierten Betätigungskraft (30) begrenzt ist, und wobei der Anker (4) bei einer Betätigung des Ankers (4), die bis in die Endstellung (34) erfolgt, einen Vollhub (39) der Ventilnadel (15) bedingt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zwischenanschlag (31) für den Anker (4) vorgegeben ist und dass der Anker (4) einen Teilhub (33) der Ventilnadel (15) bedingt, wenn der Anker (4) mit einer reduzierten Betätigungskraft (30) gegen den Zwischenanschlag (31) beaufschlagt ist.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein entlang der Längsachse (7) verstellbares Anschlagstück (32) vorgesehen ist, durch das der Zwischenanschlag (31) vorgegeben ist, und dass das Anschlagstück (32) entgegen der Öffnungsrichtung (6) mit einer Federkraft beaufschlagt ist.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Federelement (36) vorgesehen ist, das das Anschlagstück (32) entgegen der Öffnungsrichtung (6) mit der Federkraft beaufschlagt, dass das Federelement (36) einerseits an dem Anschlagstück (32) und andererseits an einer Stützfläche (45) abgestützt ist und dass die Stützfläche (45) an einem Gehäuse (8) und/oder an einem ortsfest mit dem Gehäuse (8) verbundenen Element (48) ausgebildet ist.
  4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Gehäuse (8) verbundene Element (48) durch den Innenpol (5) gebildet ist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Endanschlagfläche (49) für das Anschlagstück (32) vorgesehen ist und dass die Endstellung (34) für den Anker (4) dadurch vorgegeben ist, dass das Anschlagstück (32) an der Endanschlagfläche (49) anschlägt.
  6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endanschlagfläche (49) an einem Gehäuse (8) und/oder an einem ortsfest mit dem Gehäuse (8) verbundenen Element (48) ausgebildet ist.
  7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Gehäuse (8) verbundene Element (48) durch den Innenpol (5) gebildet ist.
  8. Brennstoffeinspritzsystem (100), das insbesondere für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen dient, mit zumindest einem Ventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem Steuergerät (101), das zum Ansteuern des Aktuators (2) des Ventils (1) dient.
  9. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (101) ausgebildet ist, den Aktuator (2) des Ventils (1) in einer Teilhub-Betriebsart so anzusteuern, dass der Anker (4) mit einer reduzierten Betätigungskraft (30) gegen den Zwischenanschlag (31) beaufschlagt ist, so dass der Anker (4) einen Teilhub (33) der Ventilnadel (15) bedingt.
  10. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (101) den Aktuator (2) des Ventils (1) zumindest während eines Leerlaufs der Brennkraftmaschine in der Teilhub-Betriebsart ansteuert.
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DE102017207273A1 (de) 2016-06-30 2018-01-04 Robert Bosch Gmbh Ventil zum Zumessen eines Fluids

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