DE102019214259A1 - Ventil zum Zumessen eines Fluids - Google Patents

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Abstract

Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Aktuator (2) und einer von dem Aktuator (2) entlang einer Längsachse (8) betätigbaren Ventilnadel (15), wobei an der Ventilnadel (15) ein Anker (4) des Aktuators (2) angeordnet ist, wobei der Anker (4) relativ zu der Ventilnadel (15) entsprechend einem Ankerfreiweg (20) entlang der Längsachse (8) verstellbar ist und wobei zumindest ein an der Ventilnadel (15) angeordnetes Anschlagelement (16) vorgesehen ist, das die Verstellung des Ankers (4) relativ zu der Ventilnadel (15) begrenzt. Vorgeschlagen wird, dass eine verschleißfeste Kante (24) vorgesehen ist, an der im Betrieb ein Kontakt (26) zwischen dem Anker (4) und dem Anschlagelement (16) auftritt, um die Verstellung des Ankers (4) relativ zu der Ventilnadel (15) zu begrenzen.

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 2016 225 776 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst ein Gehäuse, eine Ventilnadel mit einem Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel angeordneten Anker eines magnetischen Aktuators. An der Ventilnadel sind bezüglich der Ventilnadel ortsfeste Anschläge vorgesehen, zwischen denen der Anker entsprechend einem Ankerfreiweg bewegt werden kann. Solch ein Anschlag kann an einem Anschlagelement ausgebildet sein, das mit der Ventilnadel verbunden ist.
  • Bei den aus der DE 10 2016 225 776 A1 bekannten Ausgestaltungen des Brennstoffeinspritzventils können sich folgende Nachteile ergeben. An den Anschlägen ergibt sich über die Lebensdauer ein gewisser Verschleiß. Dabei können sich die Oberflächen an den Anschlagelementen durch den hämmernden Kontakt derart angleichen, dass eine Einglättung oder Verzahnung entsteht. Dies kann insbesondere in den ersten 50 Millionen bis 100 Millionen Lastwechseln von beispielsweise insgesamt 500 Millionen bis 1000 Millionen Lastwechseln, die über die gesamte Lebensdauer auftreten, stattfinden. Dadurch kann es zu einer Änderung des Ventilverhaltens aufgrund einer stärkeren hydraulischen Dämpfung an den Anschlägen kommen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere können eine zuverlässige Funktionsfähigkeit mit insbesondere gleichbleibendem Funktionsverhalten über die Lebensdauer gewährleistet und somit ein Einspritzverhalten verbessert werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.
  • Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung des Ventils ist ein elektromagnetischer Aktuator mit einem an der Ventilnadel angeordneten Anker vorgesehen, wobei der Anker nicht fest mit der Ventilnadel verbunden, sondern zwischen zwei Anschlägen, die an der Ventilnadel vorgesehen sind, fliegend gelagert ist. 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 dem näher an dem Dichtsitz liegenden Anschlag gehalten werden, damit bei der folgenden Ansteuerung des Aktuators und der hierbei erfolgenden Betätigung des Ankers vorzugsweise der komplette Ankerfreiweg als Beschleunigungsstrecke zur Verfügung steht.
  • Die Ausgestaltung mit Ankerfreiweg hat mehrere Vorteile. Durch den entstehenden Impuls des Ankers beim Öffnen kann bei gleicher Magnetkraft die Ventilnadel auch bei höheren Fluiddrücken, insbesondere 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 Neigung der Nadel zum Prellen speziell bei hochdynamischen Ventilen durch die Entkopplung der Massen vermieden werden.
  • Zumindest ein Anschlag ist an einem Anschlagelement vorgesehen, das entsprechend dem Anspruch 1 ausgebildet ist. Vorzugsweise betrifft dies den im Betrieb stärker belasteten Anschlag. Speziell kann die vorgeschlagene Ausbildung den Anschlag betreffen, an dem der Anker beim Schließen des Ventils anschlägt und der insbesondere an einem als Anschlaghülse ausgebildeten Anschlagelement vorgesehen ist.
  • Der an dem Anschlagelement vorgesehene Anschlag kann in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst ausgestaltet sein. Insbesondere kann hierbei eine hydraulische Dämpfung realisiert werden, die beim Anprallen des Ankers an dem Anschlag wirksam ist. Insbesondere beim Schließen des Ventils kann hierbei eine ausreichend schnelle Beruhigung des Ankers eingestellt werden, was sich positiv auf die erzielbaren Pausenzeiten zwischen Einspritzungen auswirkt. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung wird hierbei vermieden, dass sich die hydraulische Dämpfung im Betrieb aufgrund von Verschleiß ändert. Insbesondere kann hierdurch ein zumindest im Wesentlichen gleichbleibendes Öffnungs- und Schließverhalten erzielt werden, was vor allem bei der Dosierung von Kleinmengen wesentlich ist.
  • Das Ventil dient vorzugsweise zum Zumessen eines flüssigen Fluids, insbesondere eines flüssigen Brennstoffs. Als Brennstoff eignet sich insbesondere ein Benzin oder ein Gemisch, das Benzin aufweist. Der Begriff Brennstoff ist hierbei allgemein zu verstehen, insbesondere kann der Brennstoff auch einen gewissen, im Betrieb gegebenenfalls variablen Wasseranteil aufweisen. Hierbei wird der Brennstoff vorzugsweise direkt in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingespritzt.
  • Das flüssige Fluid kann einen Ankerraum, in dem der Anker angeordnet ist, durchströmen und so zu einer Dämpfung des Ankers beitragen. Speziell bei diesem bevorzugten Anwendungsfall ergeben sich wesentliche Vorteile, da die Dämpfung dann auch bei unterschiedlichen Zusammensetzungen des flüssigen Fluids in möglichst gleichbleibender Weise realisierbar ist. Dies kann sowohl das Dämpfungsverhalten über die Lebensdauer als auch den Einfluss des zum jeweiligen Zeitpunkt im Ankerraum vorhandenen beziehungsweise momentan in einem Tank einer Einspritzanlage bevorrateten flüssigen Fluids betreffen. Es hat sich speziell gezeigt, dass eine wechselnde Zusammensetzung, insbesondere bezüglich eines Ethanolanteils, und eine geringe Qualität eines Brennstoffgemisches, insbesondere bezüglich Wasser-, Säure- und Chloridanteilen, bei einem herkömmlichen Ventil einen hohen Verschleiß zwischen dem Anker und dem Anschlagelement, insbesondere einer Anschlaghülse, zur Folge haben kann. Wenn zudem variierende Einflüsse, wie Temperatur und Ethanolanteil, durch geeignete Anpassungen, beispielsweise im Hinblick auf einem Kennlinienverlauf für die Ansteuerung, im Betrieb berücksichtigt werden müssen, dann kann solch ein Verschleiß bei einem herkömmlichen Ventil zu einem vorzeitigen Ausfall führen. Speziell kann sich durch den Verschleiß eine höhere Dämpfung ergeben, ebenso durch eine Betankung mit einem Fluid mit einer relativ hohen Viskosität, wie beispielsweise E85 oder E100. Das Ventilverhalten kann sich dann kumuliert so stark ändern, insbesondere in Richtung einer zu starken Dämpfung, dass es zum Ausfall kommt, weil eine Grenze der Regelung überschritten wird.
  • Die Dämpfung der Ankerbewegung wird durch hydraulische Kräfte erzielt. Diese Kräfte entstehen durch die Verdrängung beziehungsweise das Einströmen des flüssigen Fluids in bestimmte Bereiche innerhalb des Ankerraums, in dem der Anker bei einer Betätigung bewegt wird. Speziell ist im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung der Raum zwischen dem Anschlagelement und dem Anker relevant. Hierbei kann eine gewisse Unterscheidung zwischen viskosen und hydrodynamischen Kräften erfolgen. Das Druckniveau bei Strömungsvorgängen in engen Spalten hängt vorwiegend von der Viskosität des flüssigen Fluids ab, was insbesondere den Fall betrifft, dass zwei parallele Flächen beziehungsweise Flächenteile in Kontakt kommen oder voneinander getrennt werden. In diesem Zusammenhang spielt auch der Verschleiß über die Lebensdauer eine besondere Rolle, da hierdurch sich aneinander angleichende und somit größer werdende parallele Flächen zwischen dem Anker und dem Anschlagelement entstehen können. Beispielsweise können durch eine keilige Ausgestaltung parallele Flächen vermieden werden. Zudem kann in vorgeschlagener Weise durch die verschleißfeste Kante, an der der Kontakt auftritt, ein Verschleiß und somit eine zunehmende Ausgestaltung von aneinander angeglichenen Kontaktflächen zwischen dem Anschlagelement und dem Anker über die Lebensdauer verhindert oder zumindest wesentlich reduziert werden. Somit kann aufgrund der vorgeschlagenen Maßnahme und gegebenenfalls aufgrund einer vorteilhaften Weiterbildung gerade eine stark von der Viskosität des Fluids abhängende Dämpfung an engen Spalten zumindest soweit reduziert werden, dass diese nur noch eine untergeordnete Rolle bei der Dämpfung spielt. Dadurch bleibt das Ventilverhalten innerhalb vorgegebener Grenzen, so dass gegebenenfalls erforderliche Anpassungen, insbesondere an eine Temperatur und eine Viskosität des flüssigen Fluids, durch beispielsweise eine Steuerung über die Lebensdauer möglich sind.
  • Vorzugsweise wird eine Ausgestaltung gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 realisiert. Insbesondere ist in der Regel eine Bearbeitung oder konstruktive Ausgestaltung des Anschlagelements kostengünstiger. Speziell kann an dem Anker dann eine ebene Stirnseite realisiert werden.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, dass ein in radialer Richtung ausgedehntes Volumen umfasst wird, das aufgrund eines lokalen Über- oder Unterdrucks eine Dämpfung des Ankers ermöglicht. Hierbei hängt der diesbezügliche Anteil der Dämpfungskraft proportional von der wirksamen Fläche senkrecht zu der Längsachse ab.
  • Eine vorteilhafte Möglichkeit, um eine Angleichung der Stirnseite des Ankers an die verschleißfeste Kante des Anschlagelements über die Lebensdauer zu verhindern, ist beispielsweise gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 4 möglich.
  • Insbesondere die geometrische Ausgestaltung des Anschlagelements, gegebenenfalls aber auch des Ankers, stellt eine Möglichkeit dar, um eine Weiterbildung gemäß Anspruch 5 zu realisieren. Hierbei sind bevorzugte Maßnahmen im Anspruch 6 angegeben, die insbesondere eine kostengünstige Realisierung an dem Anschlagelement ermöglichen und vorzugsweise keine Anpassung an dem Anker erfordern.
  • Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 7 kann in vorteilhafter Weise eine verschleißfeste Ausgestaltung der betreffenden Kante des Anschlagelements realisiert werden. Es sind aber auch andere Maßnahmen denkbar, wie beispielsweise eine Oberflächenbehandlung oder eine mehrteilige Ausgestaltung des Anschlagelements mit einem entsprechend verschleißfesten Kantenstück, an dem die verschleißfeste Kante realisiert ist. Maßnahmen zur verschleißfesten Ausgestaltung der Kante sollen eine harte und korrosionsbeständige Oberfläche realisieren. Eine Korrosionsbeständigkeit sollte hierbei insbesondere gegenüber Wasser und Ethanol bestehen. Eine vorteilhafte Realisierung solch einer Oberfläche ist durch eine Beschichtung möglich, wie sie in Anspruch 8 angegeben ist.
  • Weiterbildungen nach Anspruch 9 und/oder Anspruch 10 ermöglichen weitere Verbesserungen. Speziell können hierbei Durchgangsöffnungen durch den Anker an der Stirnseite, an dem sich das Anschlagelement befindet, radial betrachtet weit nach außen gelegt werden. Hierdurch ergeben sich zum einen entsprechend große hydrodynamische Kräfte bei der Dämpfung. Da über die verschleißfeste Kante ein linienförmiger Kontakt über die Lebensdauer realisiert werden kann, ist es außerdem möglich, die viskosen Kräfte so weit zu reduzieren, dass eine umfängliche und durchgehende Abdichtung an der Kante möglich ist, wenn der Anker an dem Anschlagelement anliegt, ohne dass die diesbezüglich speziell beim Lösen auftretenden viskosen Kräfte zu groß werden.
  • Somit ist es unter anderem möglich, ein Ventil zu realisieren, das für höhere Anforderungen geeignet ist. Hierbei können insbesondere höhere Systemdrücke zu erhöhten Anschlagbelastungen führen, die vor allem beim Schließen des Ventils auftreten. Durch die vorgeschlagene und gegebenenfalls weitergebildete Ausgestaltung des Ventils kann die Funktionsfähigkeit über die Lebensdauer gewährleistet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beispielsweise erhöhte Belastungen durch das zuzumessende Fluid, das durch den Ankerraum geführt wird, möglich sind. Beispielsweise können Brennstoffe korrosive Zusätze, wie beispielsweise Chloride oder Säuren, beinhalten, die aufgrund von Tribokorrosion zu erhöhten Verschleißraten führen. Eine Abhängigkeit des Ventilverhaltens von der Viskosität des Brennstoffs sowie von einem im Betrieb über die Lebensdauer auftretenden Verschleiß kann in der vorgeschlagenen Weise reduziert werden.
  • Figurenliste
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. 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. Besonders eignet sich die Ausgestaltung des Ventils 1 für flüssige Fluide, insbesondere flüssige Brennstoffe, wie Benzin oder Diesel, oder für flüssige Gemische mit zumindest einem Brennstoff.
  • Das Ventil 1 weist einen elektromagnetischen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3, einen Anker 4 und einen Innenpol 5 umfasst. Beim Bestromen der Magnetspule 3 wird ein Magnetkreis über ein Gehäuse (Ventilgehäuses) 6, den Anker 4 und den Innenpol 5 geschlossen, wodurch eine Betätigung des Ankers 4 in einer Öffnungsrichtung 7 entlang einer Längsachse (Achse) 8 des Gehäuses 6 erfolgt. Das Gehäuse 6 umfasst auch einen Ventilsitzkörper 9.
  • Der Anker 4 ist an einer Ventilnadel 15 angeordnet, wobei eine fliegende Lagerung des Ankers 4 an der Ventilnadel 15 realisiert ist. Hierfür sind an der Ventilnadel 15 Anschlagelemente 16, 17 vorgesehen, die ortsfest an der Ventilnadel 15 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Anschlagelement 16 einen Grundkörper 18 auf, der durch eine Schweißnaht 19 mit der Ventilnadel 15 verbunden ist. Das Anschlagelement 17 kann auf die Ventilnadel 15 aufgepresst sein. Die Anschlagelemente 16, 17 sind so an der Ventilnadel 15 angeordnet, dass für den Anker 4 ein Ankerfreiweg 20 zwischen den Anschlägen 16, 17 vorgegeben ist. Der Anker 4 kann hierdurch entlang der Längsachse 8 relativ zu der Ventilnadel 15 zwischen den Anschlagelementen 16, 17 verstellt werden.
  • Das Anschlagelement 16 weist eine auf den Grundkörper 18 aufgebrachte Beschichtung 21 auf, die einen Schutz gegen einen Verschleiß des Anschlagelements 16 bildet. An der Beschichtung 21 ist eine Anschlagelementfläche 22 ausgebildet, die einer Stirnseite 23 des Ankers 4 zugewandt ist. Das Anschlagelement 16 weist eine verschleißfeste Kante 24 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel mittels der Beschichtung 21 realisiert ist. Die verschleißfeste Kante 24 kann gegebenenfalls aber auch auf andere Weise realisiert sein. Im Betrieb erfolgt ein Kontakt 26 zwischen dem Anker 4 und dem Anschlagelement 16 nur an der verschleißfesten Kante 24. Hierbei ist ein näherungsweise linienförmiger Kontakt 26 vorgegeben, der vorzugsweise an einer umfänglich geschlossenen Linie erfolgt.
  • Der Anker 4 kann zumindest in einem Bereich 25 seiner dem Anschlagelement 16 zugewandten Stirnseite 23, in dem im Betrieb der Kontakt 26 zwischen dem Anker 4 und dem Anschlagelement 16 an der verschleißfesten Kante 24 erfolgt, verschleißfest ausgestaltet sein. Hierfür kann beispielsweise eine verschleißfeste Beschichtung 27 dienen.
  • Im Ausgangszustand liegt der Anker 4 an der verschleißfesten Kante des Anschlagelements 16 an. Bei einer Betätigung des Ankers 4 durchläuft der Anker 4 zunächst den Ankerfreiweg 20, bis der Anker 4 an dem Anschlag 17 anschlägt. Anschließend nimmt der Anker 4 die Ventilnadel 15 in der Öffnungsrichtung 7 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 30 von einer an dem Ventilsitzkörper 9 ausgebildeten Ventilsitzfläche 31 ab, so dass ein zwischen dem Ventilschließkörper 30 und der Ventilsitzfläche 31 gebildeter Dichtsitz geöffnet wird. Dann kann ein flüssiges Fluid, insbesondere ein Brennstoff, aus einem Innenraum 32 des Ventilgehäuses 6 durch in dem Ventilsitzkörper 31 ausgebildete Düsenlöcher 33, 34 in einen Raum 35, insbesondere einen Brennraum 35 einer Brennkraftmaschine, eingespritzt werden. Das Ventil 1 ist als nach innen öffnendes Ventil 1 ausgebildet. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann das Ventil 1 auch als nach außen öffnendes Ventil 1 ausgebildet sein.
  • Beim Öffnen des Ventils 1 schlägt der Anker 4 an dem Innenpol 5 an, so dass die Bewegung des Ankers 4 relativ zu dem Ventilgehäuse 6 begrenzt ist. Zum Schließen des Ventils 1 wird die Magnetspule 3 stromlos geschaltet, so dass die Ventilnadel 15 von einer Rückstellfeder (Schließfeder) 36 wieder in die Ausgangsstellung verstellt wird. Im geschlossenen Zustand wird die Ausgangsstellung des Ankers 4, bei der der Anker 4 an der verschleißfesten Kante 24 des Anschlagelements 16 anliegt, über eine Ankerfreiwegfeder 37 gewährleistet. Somit ist die Ventilnadel 15 von dem Aktuator 2 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 37 betätigbar, um das Ventil 1 zu öffnen. Beim Öffnen und anschließenden Schließen des Ventils 1 kann die Ventilnadel 15 einerseits an dem Innenpol 5 und andererseits im Bereich des Ventilsitzkörpers 9 geführt sein. Der Anker 4 kann an der Ventilnadel 15 geführt sein.
  • Die Anschlagelementfläche 22 des Anschlagelements 16 weist zwischen einem äußeren Radius 40 und einem inneren Radius 41 eine hier durch einen Abstand 42 am inneren Radius 41 verdeutlichte Keiligkeit 43 auf. Die Keiligkeit 43 beziehungsweise der Abstand 42 ist hierbei so groß vorgegeben, dass viskose durch hydrodynamische Kräfte dominiert sind. Ferner ist zwischen dem inneren Radius 41 und einem Radius 44 der Ventilnadel 15 eine Stufe 45 an dem Anschlagelement 16 realisiert. Hierdurch ist ein Dämpfungsraum 46 gebildet, dessen Volumen bei bestehendem Kontakt durch die Keiligkeit 43 und die Stufe 45 innerhalb gewisser Grenzen vorgebbar ist. Dadurch ist eine Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall möglich.
  • Vorzugsweise erfolgt ein Fluidaustausch zwischen dem Dämpfungsraum 46 und einem übrigen Aktorraum 49 nur an der verschleißfesten Kante 24 sowie gegebenenfalls über einen Spalt 47 zwischen dem Anker 4 und einer Mantelfläche 48 der Ventilnadel 15. Eine weitere Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens ist gegebenenfalls auch über die Dimensionierung eines Spaltes 50 zwischen dem Anker 4 und einer Innenwand 51 des Gehäuses 6 möglich. Somit kann eine Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall erfolgen.
  • Der Anker 4 weist zumindest eine Durchgangsöffnung 52 auf, die an der Stirnseite 23 des Ankers 4 eine Mündungsöffnung 53 hat. Radial betrachtet kann die Mündungsöffnung 53 in vorteilhafter Weise vollständig außerhalb des äußeren Radius 40 des Anschlagelements 16 und somit vollständig außerhalb der verschleißfesten Kante 24 des Anschlagelements 16 liegen. Da die Abhängigkeit von viskosen Kräften bei der Dämpfung reduziert ist, kann die verschleißfeste Kante 24 gegebenenfalls auch als um die Längsachse 8 umlaufende, durchgehende verschleißfeste Kante 24 ausgebildet sein, die einen ununterbrochenen linienförmigen Kontakt 26 zwischen dem Anschlagelement 16 und dem Anker 4 ermöglicht. Gegebenenfalls kann die verschleißfeste Kante 24 allerdings auch unterbrochen sein, um insbesondere ein Einströmen des flüssigen Fluids in den Raum 46 beim Lösen des Ankers 4 von dem Anschlagelement 16 zu erleichtern.
  • Die vorgeschlagene Ausgestaltung des Anschlagelements 16 eignet sich insbesondere für das Anschlagelement 16, an dem der Anker 4 beim Schließen anprallt. Hierbei kann es bei einem möglichen und gegebenenfalls wiederholten Prellen zu einer schnellen Beruhigung des Ankers 4 kommen. Wesentlich ist hierbei ein wechselweiser Über- und Unterdruck, was sich durch die wiederholte Annäherung und Entfernung des Ankers 4 von der Stirnseite 40 des Grundkörpers 18 ergibt. Hierbei wird über die Lebensdauer ein gleichbleibendes Dämpfungsverhalten erzielt. Insbesondere bei kleinen eingespritzten Brennstoffmengen kann dann gewährleistet werden, dass die zugemessene Brennstoffmenge dem vorgegebenen Kennlinienverlauf entspricht.
  • 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 102016225776 A1 [0002, 0003]

Claims (10)

  1. Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Aktuator (2) und einer von dem Aktuator (2) entlang einer Längsachse (8) betätigbaren Ventilnadel (15), wobei an der Ventilnadel (15) ein Anker (4) des Aktuators (2) angeordnet ist, wobei der Anker (4) relativ zu der Ventilnadel (15) entsprechend einem Ankerfreiweg (20) entlang der Längsachse (8) verstellbar ist und wobei zumindest ein an der Ventilnadel (15) angeordnetes Anschlagelement (16) vorgesehen ist, das die Verstellung des Ankers (4) relativ zu der Ventilnadel (15) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine verschleißfeste Kante (24) vorgesehen ist, an der im Betrieb ein Kontakt (26) zwischen dem Anker (4) und dem Anschlagelement (16) auftritt, um die Verstellung des Ankers (4) relativ zu der Ventilnadel (15) zu begrenzen.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Kante (24) an dem Anschlagelement (16) ausgestaltet ist.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlagelement (16) eine dem Anker (4) zugewandte Anschlagelementfläche (22) vorgesehen ist und dass die verschleißfeste Kante (24) radial außen an der Anschlagelementfläche (22) vorgesehen ist.
  4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (4) zumindest in einem Bereich (25) seiner dem Anschlagelement (16) zugewandten Stirnseite (23), in dem im Betrieb der Kontakt (26) zwischen dem Anker (4) und der verschleißfesten Kante des Anschlagstücks (25) erfolgt, verschleißfest ausgestaltet ist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (16) in Bezug auf eine Stirnseite (23) des Ankers (4), die der Anschlagelementfläche (22) zugewandt ist, so ausgestaltet ist, dass eine hydrodynamische Dämpfung der Verstellung des Ankers (4) eine viskose Dämpfung der Verstellung des Ankers (4) zumindest im Wesentlichen dominiert.
  6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlagelementfläche (22) des Anschlagelements (16), die der Stirnseite (23) des Ankers (4) zugewandt ist, mittels einer Keiligkeit (43) und/oder zumindest einer Stufe (45) so ausgestaltet ist, dass sich bei dem Kontakt (26) zwischen dem Anker (4) und dem Anschlagelement (16) eine geometrische Ausgestaltung des Dämpfungsraums (26) zwischen der Anschlagelementfläche (22) des Anschlagelements (16) und der Stirnseite (23) des Ankers (4), insbesondere eine mittlere Höhe des Dämpfungsraums (26) entlang der Längsachse (8), ergibt, bei der die hydrodynamische Dämpfung der Verstellung des Ankers (4) die viskose Dämpfung der Verstellung des Ankers (4) zumindest im Wesentlichen dominiert.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlagelement (16) eine Beschichtung (21) vorgesehen, die einen Schutz gegen Verschleiß bildet, und dass die verschleißfeste Kante (24) durch die Beschichtung (21) realisiert ist.
  8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (21) auf Hartchrom basiert.
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Kante (24) als umfänglich zumindest im Wesentlichen geschlossen umlaufende Kante (24) ausgestaltet ist, wobei ein zumindest im Wesentlichen linienförmiger Kontakt (26) zwischen dem Anker (4) und dem Anschlagelement (16) ermöglicht ist.
  10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (4) an seiner dem Anschlagelement (16) zugewandten Stirnseite (23), an der im Betrieb der Kontakt (26) zwischen dem Anker (4) und der verschleißfesten Kante des Anschlagstücks (25) erfolgt, zumindest eine Mündungsöffnung (53) zumindest einer Durchgangsöffnung (52) aufweist und dass die Mündungsöffnung (53) beziehungsweise die Mündungsöffnungen (53) radial außerhalb der verschleißfesten Kante (24) an der Stirnseite (23) angeordnet ist beziehungsweise sind.
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DE10256662A1 (de) * 2002-12-04 2004-06-17 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
JP4605092B2 (ja) * 2006-05-18 2011-01-05 株式会社デンソー 燃料供給ポンプ
CN102506217B (zh) * 2011-10-21 2013-06-19 沈阳化工大学 一种柴油发动机电控高压共轨喷油系统用比例电磁阀
JP5822269B2 (ja) * 2011-11-11 2015-11-24 株式会社ケーヒン 電磁式燃料噴射弁
CN103711619A (zh) * 2012-09-29 2014-04-09 重庆长安汽车股份有限公司 一种空气滤清器滤芯与壳体密封结构

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