DE10235240A1 - Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse - Google Patents

Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse Download PDF

Info

Publication number
DE10235240A1
DE10235240A1 DE10235240A DE10235240A DE10235240A1 DE 10235240 A1 DE10235240 A1 DE 10235240A1 DE 10235240 A DE10235240 A DE 10235240A DE 10235240 A DE10235240 A DE 10235240A DE 10235240 A1 DE10235240 A1 DE 10235240A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic
magnetic pot
valve
solenoid valve
injection nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10235240A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10235240B4 (de
Inventor
Eugen Drummer
Gerhard Girlinger
Christian Ganser
Herbert Lederhilger
David Holzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10235240A priority Critical patent/DE10235240B4/de
Publication of DE10235240A1 publication Critical patent/DE10235240A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10235240B4 publication Critical patent/DE10235240B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F02M63/0019—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of electromagnets or fixed armatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F02M63/0021—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of mobile armatures
    • F02M63/0022—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of mobile armatures the armature and the valve being allowed to move relatively to each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/08—Fuel-injection apparatus having special means for influencing magnetic flux, e.g. for shielding or guiding magnetic flux
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1676—Means for avoiding or reducing eddy currents in the magnetic circuit, e.g. radial slots

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetventilgesteuerte Einspritzdüse mit einer Düsennadel, deren Öffnen und Schließen durch ein Magnetventil gesteuert wird, wobei das Magnetventil einen in einem Magnettopf (20) enthaltenen Elektromagneten (18), einen Anker (16) und ein mit einem Ventilsitz (14) zusammenwirkendes Ventilglied (15) umfaßt. Dabei besteht der Magnettopf (20) aus einem Massivwerkstoff und er enthält einen radialen Schlitz (22).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzdüsen werden häufig Magnetventile eingesetzt. Im Ruhezustand ist das Magnetventil dabei nicht angesteuert und folglich geschlossen. Der Öffnungszeitpunkt des Magnetventils bestimmt den Einspritzbeginn des Kraftstoffes in den Brennraum durch die Einspritzdüse, mit dem Schließen ist das Einspritzende festgelegt.
  • Aus der DE 695 20 464 T2 oder der EP 0 318 743 A1 sind derartige magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen bekannt. Das Funktionsprinzip solcher Einspritzdüsen beruht darauf, daß die Düsennadel im geschlossenen Zustand der Einspritzdüse von in einem Steuerraum herrschendem Druck in Schließrichtung belastet wird. Zur Einleitung der Einspritzung verursacht das Magnetventil durch seine Öffnung infolge der Erregung seines Elektromagneten eine Entlastung des Steuerraumes. Dadurch wird die Düsennadel der Einspritzdüse unter Einwirkung des anderseitig an ihr wirkenden Hochdrucks von ihrem Sitz abgehoben, so daß die Kraftstoffeinspritzung beginnt.
  • Ein derartiges Magnetventil ist auch Gegenstand der DE 197 08 104 A1 . Dabei wird ein Magnetventil vorgeschlagen, dessen Magnetanker mehrteilig ausgebildet ist und eine Ankerscheibe und einen Ankerbolzen aufweist, der in einem Gleitstück geführt wird. Um ein Nachschwingen der Ankerscheibe nach einem Schließen des Magnetventils zu vermeiden, ist am Magnetanker eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Das Magnetventil ist bestimmt zur Anwendung bei Einspritzanlagen mit Common Rail.
  • Herzstück eines Magnetventils ist ein Magnettopf, in dem die Spule des Elektromagneten aufgewickelt ist. Um störende Wirbelströme in dem Material des Magnettopfes zu verhin dern, wird dieser im Stand der Technik aus einem Verbundwerkstoff hergestellt. Dabei handelt es sich zum Beispiel um einen Metall-Polymer-Verbundwerkstoff, bei dem feine Metallpartikel mit Kunststoff umhüllt sind. Die Herstellung erfolgt durch Pressen von kunststoffüberzogenem Metallpulver und anschließende Vernetzung der Polymere. Als Folge dieser Materialkombination werden die Metallpartikel durch die Kunststoffmatrix voneinander isoliert und dadurch Wirbelströme unterbunden. Das Metall sorgt für die nötige Magnetisierung und die Kraftübertragung auf das Magnetventilglied. Der Pulververbundwerkstoff bedingt jedoch eine reduzierte Belastbarkeit bezüglich Temperaturerhöhungen und mechanischen Belastungen. Ein Magnettopf in einer Einspritzdüse, zum Beispiel in einem Common Rail-Injektor, wird jedoch über seine gesamte Lebensdauer hohen Temperaturen und hoher mechanischer Beanspruchung ausgesetzt. Im Magnetventilbereich treten Kraftstofftemperaturen von ca. 150°C und durch die Absteuermenge verursachte Druckschwingungen von ca. 20 bar auf. Ein weiterer Nachteil des Pulververbundwerkstoffes ist, daß der Kunststoffanteil die Magnetisierung und folglich auch die Kraft auf das Magnetventilglied verringert. Daher muß ein möglichst hoher Haltestrom zur Bestromung des Elektromagneten und eine möglichst große Polfläche und damit ein großer Außendurchmesser oder ein möglichst kleiner Innendurchmesser des Magnettopfes gewählt werden, um die erforderliche Kraft ausüben zu können.
    •
  • Die erfindungsgemäße magnetventilgesteuerte Einspritzdüse und das erfindungsgemäße Magnetventil vermeiden die im Stand der Technik auftretenden Nachteile und ermöglichen es, trotz thermischer und mechanischer Beanspruchung, eine längere Lebensdauer des Magnetventils und der Einspritzdüse zu erreichen. Ferner wird die statische Kraft erhöht, die das Magnetfeld des Elektromagneten auf den Anker des Magnetventils ausübt. Durch die höhere statische Kraft ist es möglich, den Haltestrom zu senken (und damit die Verlustleistung im Steuergerät zu verringern). Außerdem birgt die höhere Kraft Potential für höhere Systemdrücke. Des weiteren kann die Polfläche verringert und damit der Innendurchmesser des Magnettopfes vergrößert bzw. der Außendurchmesser verringert werden, wodurch sich interessante neue Konstruktionsmöglichkeiten für das Magnetventil und die Einspritzdüse ergeben, wodurch wiederum Kosten und Herstellungsaufwand reduziert werden können.
  • Diese Vorteile werden erfindungsgemäß erreicht durch eine magnetventilgesteuerte Einspritzdüse mit einer Düsennadel, deren Öffnen und Schließen durch ein Magnetventil gesteuert wird, wobei das Magnetventil einen in einem Magnettopf enthaltenen Elektromagneten, einen Anker und ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied umfaßt.
  • Dabei besteht der Magnettopf aus einem Massivwerkstoff und er erhält einen radialen Schlitz.
  • Durch den Einsatz des Massivwerkstoffs ist die Haltbarkeit des Magnettopfes auch bei hohen Temperaturen und starken Druckschwingungen gewährleistet. Die bei dem Massivwerkstoff auftretenden, gegenüber dem Metall-Polymer-Verbundwerkstoff höheren Wirbelströme werden durch den radialen Schlitz in dem Magnettopf unterdrückt. In einer bevorzugten Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung unterbricht der Schlitz an einer Stelle den ringfömigen Magnettopf vollständig. Er wird möglichst schmal ausgeführt, um eine Verringerung der Polfläche zu vermeiden. Er wird aber so breit ausgeführt, dass eine elektrische Unterbrechung sichergestellt ist, sodass keine kreisförmigen Wirbelströme in dem Magnettopf auftreten können.
  • Der Massivwerkstoff besitzt bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine hohe Sättigungsinduktion, besonders bevorzugt eine Sättigungsinduktion > 1,9 Tesla. Magnetische Werkstoffe weisen ein nichtlineares Verhalten der magnetischen Induktion B in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke H eines äußeren Feldes auf. Mit zunehmender magnetischer Feldstärke steigt die Induktion zunächst an, bis sie ab einer bestimmten magnetischen Feldstärke in Sättigung geht. Die Sättigungsinduktion liegt beispielsweise bei legierten Stählen bei ca. 1,9 Tesla, während sie bei Gußeisen bei ca. 1,5 Tesla liegt. Der erfindungsgemäß eingesetzte Massivwerkstoff kann aufgrund der höheren Dichte des magnetischen Werkstoffs eine viel höhere Sättigungsinduktion (zum Beispiel 2 Tesla) als ein Verbundwerkstoff aus dem Stand der Technik (zum Beispiel 1,7 Tesla) aufweisen. Durch den Magnettopf aus Massivwerkstoff wird deshalb in vorteilhafter Weise eine deutlich höhere statische Kraft zum Öffnen des Magnetventils erreicht, als bei dem Verbundwerkstoff-Magnettopf.
  • Ferner weist der Massivwerkstoff eine möglichst kleine Koerzitivfeldstärke, bevorzugt eine Koerzitivfeldstärke < 3500 A/m auf. Wird die magnetische Feldstärke H eines äußeren Feldes auf 0 gesenkt, so bleibt ein Restmagnetismus erhalten (B > 0). Der Restmagnetismus kann durch ein Feld in entgegengesetzter Richtung beseitigt werden. Die dazu erforderliche Feldstärke heißt Koerzitivfeldstärke HC. Je kleiner die Koerzitivfeldstärke ist, um so geringer sind unerwünschte Ummagnetisierungsverluste. Vorzugsweise werden bei der vorliegenden Erfindung als Massivwerkstoffe für den Magnettopf weichmagnetische Werkstoffe mit HC < 3,5∙103 A/m, besonders bevorzugt weichmagnetische Werkstoffe mit HC < 1∙103 A/m eingesetzt.
  • Die Massivwerkstoffe sollen ferner eine gute Bearbeitbarkeit und gegebenenfalls eine gute Schweißbarkeit aufweisen. Bevorzugte Massivwerkstoffe sind weichmagnetische FeCo-Legierungen mit einer Sättigungsinduktion im Bereich zwischen 2,1 T und 2,3 T. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können aber auch mit kostengünsigeren Einsatz- und Vergütungsstählen mit hinreichend weichmagnetischen Eigenschaften und einer Sättigungsinduktion > 1,9 T erzielt werden.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Magnetventil, umfassend einen in einem Magnettopf enthaltenen Elektromagneten, einen Anker und ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied, wobei der Magnettopf aus einem Massivwerkstoff besteht und einen radialen Schlitz enthält. Das erfindungsgemäße Magnetventil wird beispielsweise in einer erfindungsgemäßen magnetventilgesteuerten Einspritzdüse eingesetzt.
    •
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen magnetventilgesteuerten Einspritzdüse,
  • 2 einen Schnitt durch ein Magnetventil aus dem Stand der Technik,
  • 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Magnetventil,
  • 4 eine schematische Darstellung der Wirbelströme in einem Magnettopf mit oder ohne Schlitz bzw. mit Schlitz und mit oder ohne Freistellungsspalt und
  • 5 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Magnetventil mit Einstellscheiben zum Einstellen des Restluftspaltes.
  • Ausführungsvarianten
  • 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einspritzdüse, die durch ein erfindungsgemäßes Magnetventil gesteuert wird.
  • In einem Gehäuse 1 befindet sich dabei eine Längsbohrung 2, in der ein Düsenkolben 3 aufgenommen wird. Der Düsenkolben 3 wirkt an seinem einen Ende auf die (nicht dargestellte) Düsennadel der Einspritzdüse. Diese Düsennadel dient zum Öffnen und Verschließen von Einspritzöffnungen der Kraftstoffeinspritzdüse, durch die der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Über den Düsenkolben 3 wird die Düsennadel in Schließstellung gehalten, wobei diese ständig einem in Öffnungsrichtung wirkenden Kraftstoffhochdruck ausgesetzt ist. Der Kraftstoff unter Hochdruck wird über eine Druckbohrung 4, die in Längsrichtung in dem Gehäuse 1 verläuft, den Einspritzöffnungen zugeführt. Der Düsenkolben 3 wird an seinem einen Ende in einer Führungsbohrung 5 geführt, die sich in einem mittels Spannschraube 41 im Gehäuse gehaltenen Düsenstück 6 befindet. Die Stirnfläche 25 des Düsenkolbens 3 schließt in der Führungsbohrung 5 einen Steuerraum 7 ein. Der Steuerraum 7 ist über eine Zulaufdrossel 8, die radial durch die Wand des Düsenstücks 6 verläuft, mit einem den Umfang des Düsenstücks 6 umgebenden Ringraum 9 verbunden. Der Ringraum 9 steht mit der Druckbohrung 4 in Verbindung, so daß der Steuerraum 7 über den Ringraum 9 und die Zulaufdrossel 8 mit der Druckbohrung 4 und dem darin herrschenden Kraftstoffhochdruck verbunden ist. Aus dem Steuerraum 7 erstreckt sich koaxial zum Düsenkolben 3 eine Bohrung 10, die eine Ablaufdrossel 11 umfaßt. Die Ablaufdrossel 11 mündet in einen Entlastungsraum 12, der mit einem (nicht dargestellten) Kraftstoffrücklauf der Einspritzdüse verbunden ist. Die Mündung der Ablaufdrossel 11 in den Entlastungsraum 12 befindet sich im Bereich eines kegelförmig angesenkten Teiles 13 auf der Außenseite des Düsenstücks 6, in dem ein Ventilsitz 14 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 14 wirkt mit einem Ventilglied 15 eines die Einspritzdüse steuernden Magnetventils zusammen. Das Ventilglied 15 ist mit einem Anker 16 über einen ersten Ankerbolzen 17 verbunden. Der Anker 16 wirkt mit einem Elektromagneten 18 des Magnetventils zusammen und ist mit dem ersten Ankerbolzen 17 gekoppelt. Der Anker 16 umfaßt eine Ankerplatte 19, die dem in einem Magnettopf aufgenommenen Elektromagneten zugewandt ist.
  • Erfindungsgemäß ist der Magnettopf 20, der aus einem Massivmaterial besteht, radial geschlitzt, um Wirbelströme in dem Magnettopf 20 zu vermeiden. Dies wird später anhand von 4 näher erläutert. Der Magnettopf 20 besitzt eine axial verlaufende, zylinderförmige Öffnung 21. Der Schlitz 22 verläuft radial in dem die Öffnung 21 umgebenden Material des Magnettopfes 20. Der Anker 16 ist auf der Seite der Ankerplatte 19 mit einem zweiten Ankerbolzen 23 verbunden. Der zweite Ankerbolzen 23 und mit ihm der Anker 16, der erste Ankerbolzen 17 und das Ventilglied 15 sind durch eine sich gehäusefest abstützende Schließfeder 24 ständig in Schließrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, durch die das Ventilglied 15 bei nicht erregtem Elektromagneten 18 auf dem Ventilsitz 14 aufsitzt. Das Magnetventil ist demnach geschlossen. Bei Erregung des Elektromagneten 18 wird die Ankerplatte 19 von dem Elektromagneten 18 angezogen, so daß das Ventilglied 15 von dem Ventilsitz 14 abhebt und die Bohrung 10 mit der Ablaufdrossel 11 zu dem Entlastungsraum 12 hin geöffnet wird.
  • Das Öffnen und Schließen der (nicht dargestellten) Düsennadel der Einspritzdüse wird wie folgt durch das Magnetventil gesteuert:
    Bei geschlossenem Magnetventil ist der Steuerraum 7 durch das im Ventilsitz 14 aufsitzende Ventilglied 15 zum Entlastungsraum 12 hin verschlossen. Daher baut sich im Steuerraum 7 über die Zulaufdrossel 8 ein hoher Druck auf, der auch in der mit dem (nicht dargestellten) Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung stehenden Druckbohrung 4 herrscht. Über die Stirnfläche 25 des Düsenkolbens 3 erzeugt dieser hohe Druck in dem Steuerraum 7 eine Schließkraft auf die (nicht dargestellte) Düsennadel. Die so erzeugte Schließkraft ist größer als die in Öffnungsrichtung 27 durch den Hochdruck auf die Düsennadel wirkenden Kräfte. Durch eine Öffnung des Magnetventils wird der Steuerraum 7 zum Entlastungsraum 12 hin geöffnet, so daß sich der hohe Druck in dem geringen Volumen des Steuerraums 7 schnell über die Ablaufdrossel 11 abbaut. Die Zulaufdrossel 8 koppelt dabei den Steuerraum 7 von der Hochdruckseite ab. Daher übersteigt die auf die Düsennadel wirkende Kraft in Öffnungsrichtung 27 die in Schließrichtung 26 wirkende Kraft und die Düsennadel öffnet die Einspritzöffnungen der Einspritzdüse zur Einspritzung durch eine Bewegung in Öffnungsrichtung 27. Wenn das Magnetventil zum Beenden der Einspritzung die Bohrung 10 inklusive Ablaufdrossel 11 wieder schließt, so wird der hohe Druck in dem Steuerraum 7 durch den über die Zulaufdrossel 8 nachströmenden Kraftstoff wieder aufgebaut und die Einspritzdüse durch die dadurch in Schließrichtung 26 bewegte Düsennadel wieder geschlossen.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch ein Magnetventil aus dem Stand der Technik.
  • Es umfaßt einen in einem Magnettopf 20 enthaltenen Elektromagneten 18, der mit einem Anker 16 bzw. dessen Ankerplatte 19 zusammenwirkt. Der Magnettopf 20 enthält dabei keinen Schlitz und besteht aus einem Polymer-Metall-Verbundwerkstoff. Der Anker 16 ist über einen Ankerbolzen 28 mit dem Ventilglied 15 des Magnetventils verbunden, das mit dem in einem Düsenstück 6 ausgebildeten Ventilsitz 14 zusammenwirkt. Eine Schließfeder 24 verursacht eine ständig in Schließrichtung wirkende Kraft auf den Ankerbolzen 28. Der Anker 16 umfaßt einen Führungsstutzen 29 und ist gegen die Vorspannkraft einer Rückholfeder 30 auf dem Ankerbolzen 28 dynamisch verschiebbar gelagert. Diese auf dem Ankerbolzen 28 verschiebbare Anordnung des Ankers 16 bezweckt, ein Prellen des Ventilglieds 15 im Betrieb des Magnetventils zu vermeiden. Im Ruhezustand wird der Anker 16 durch die Rückholfeder 30 gegen einen Anschlag 31 am Ankerbolzen 28 gedrückt. Die Rückholfeder 30 liegt einerseits an dem Anker 16 an und stützt sich andererseits an einem Flansch 33 eines Führungsstücks 32 ab. Dieses Führungsstück 32 dient der Führung des Ankerbolzens 28. Es ist fest zwischen zwei Einstellscheiben 34, 35 eingeklemmt, die wiederum von dem Magnetventilgehäuse 36 und einer Schulter 37 des Gehäuses 1 gehalten werden. So sind die Einstellscheiben 34, 35 und das Führungsstück 32 zusammen ortsfest fixiert. Durch die Dicke der ersten Einstellscheibe 34 wird der Abstand des Führungsstücks 32 vom Ventilsitz 14 eingestellt und damit der maximale Öffnungshub des Ventilglieds 15. Der maximale Öffnungshub hängt dabei einerseits von dem Abstand des Führungsstücks 32 vom Ventilsitz 14 und andererseits von der Position einer an dem Ankerbolzen angebrachten Ringschulter 38 ab, da diese Ringschulter 38 bei maximal geöffnetem Magnetventil an dem Führungsstück 32 zur Anlage kommt. Die Dicke des Innenringes 47 dient zur Einstellung des Weges, um den der verschiebbar auf dem Ankerbolzen 28 gelagerte Anker 16 gegen die Kraft der Rückholfeder 30 nach dem Aufsetzen des Ventilglieds 15 auf dem Ventilsitz 14 beim Schließvorgang des Magnetventils verschoben werden kann. Die zweite Einstellscheibe 35 (klassierter Einstellring) beeinflusst außerdem durch ihre Dicke einen Restluftspalt 39 zwischen der Ankerplatte 19 und dem Magnettopf 20, der so ausgelegt wird, daß kein magnetisches Kleben nach Abschalten des Elektromagneten 18 auftritt.
  • 3 zeigt einen Schnitt durch ein erffndungsgemäßes Magnetventil.
  • Der Aufbau dieses erfindungsgemäßen Magnetventils entspricht dabei dem bezüglich 1 beschriebenen Magnetventil. Der Magnettopf 20 besteht aus einem Massivwerkstoff und enthält einen (nicht dargestellten) radialen Schlitz. Aufgrund der höheren Sättigungsinduktion des Massivwerkstoffes war es möglich, den Innendurchmesser des Magnettopfes 20 gegenüber dem Stand der Technik zu vergrößern, den Außendurchmesser zu verringern und die Führung des Ankers 16 in den Bereich des Magnettopfes 20 zu legen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Anker 16 mit einem (zweiten) Ankerbolzen 23 verbunden, der durch eine Führungshülse 40 geführt wird, wobei der Magnettopf 20 die Führungshülse 40 zumindest teilweise umgibt. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein kompakterer Aufbau des erfindungsgemäßen Magnetventils bzw. der erfindungsgemäßen Einspritzdüse, da das Führungsstück aus dem Stand der Technik wegfällt. Die Öffnung 42 in der Spannschraube 41 stellt dabei keine Führung für den ersten Ankerbolzen 17 dar.
  • Falls das Material der Führungshülse 40 magnetisierbar ist (und dies ist bei härtbarem Material üblicherweise gegeben), so muß durch die Geometrie der Führungshülse 40 sichergestellt werden, daß sich kein zu hoher parasitärer Streufluß über die Führungshülse ausbil det, der zu einem großen Kraftverlust führen würde. Daher sind bei der in 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Führungshülse 40 und der Magnettopf 20 zumindest teilweise durch einen Freistellungsspalt 43 getrennt. Bei einer bevorzugten Ausführungform der vorliegenden Erfindung wird die Geometrie der Führungshülse 40 so gewählt, dass die Feldlinien in dem Bereich der Führunghülse 40 gebündelt werden, sodass die Feldlinien nicht mehr einen störenden Streufluss bilden, sondern durch die Bündelung zur Kraft beitragen. Dabei wirkt die Führungshülse 40 als zusätzliche Polfläche, wodurch der kompaktere Aufbau des erfindungsgemäßen Magnetventils ermöglicht wird.
  • Der Freistellungsspalt 43 ist von großer Bedeutung, da ohne die Freistellung der Schlitz 22 im Magnettopf 20 unwirksam würde. Bei einer innen an dem Magnettopf 20 anliegenden Führungshülse 40 würden die Wirbelströme über den Schlitz überbrücken, sodass der magnetische Kraftaufbau verlangsamt würde. Dies wird später anhand von 4 näher erläutert.
  • Für die Wirksamkeit der Freistellung beträgt die Breite des Freistellungsspaltes 43 bevorzugt ein Vielfaches, besonders bevorzugt mindestens das 8-fache der Breite des Restluftspaltes 39, der sich zwischen der Ankerplatte 19 und dem Magnettopf 20 bei geöffnetem Magnetventil befindet.
  • Ferner müssen auch Verluste über den Umfang der Ankerplatte 19 zum Gehäuse 1 hin vermieden werden. Dies wird zum Beispiel durch eine Beabstandung der Ankerplatte 19 von dem Gehäuse 1 erreicht. Bei der in 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform besitzt die Ankerplatte 19 einen kleineren Durchmesser als der (zu dem Gehäuse 1 in geringem Abstand befindlichen) Magnettopf 20, so daß sich zwischen Ankerplattenumfang und Gehäuse 1 eine Freistellungslücke 44 befindet.
  • Der Freistellungsspalt 43 und die Freistellungslücke 44 sind auch in 1 abgebildet. Ferner enthält 1 eine Ausschnittsvergrößerung A, die zeigt, wie bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die Breite des Restluftspaltes 39 vorgegeben wird. Im Stand der Technik wird der Restluftspalt über mindestens eine Einstellscheibe eingestellt (siehe 2). Dies hat neben der Tatsache, daß zusätzliche Teile benötigt werden, auch den Nachteil, daß die Breite des Restluftspaltes nicht direkt nachgemessen und kontrolliert werden kann. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Breite des Restluftspaltes 39 fest vorgegeben. Dabei steht die Führungshülse 40 aus dem Magnettopf 20 so hervor, daß die Ankerplatte 19 bei erregtem Elektromagneten 18 nicht an den Magnettopf 20, sondern an das hervorstehende Ende 45 der Führungshülse 40 anstößt.
  • Dabei befindet sich ein fest vorgegebener Restluftspalt 39 zwischen dem Magnettopf 20 und der Ankerplatte 19, der in seiner Breite der Höhe des hervorstehenden Endes 45 der Führungshülse 40 entspricht. Die Breite des Restluftspaltes kann folglich über die Magnettopfhöhe relativ zu der Länge der Führungshülse 40 gewählt werden.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung der Wirbelströme in einem Magnettopf ohne (4a) oder mit Schlitz (4b) bzw. mit Schlitz und ohne (4c) oder mit Freistellungsspalt (4d).
  • In dem Magnettopf 20 ohne Schlitz gemäß dem Stand der Technik (4a) bilden sich störende Wirbelströme 46. Die Wirbelströme 46 verlangsamen den magnetischen Kraftaufbau. Dies wird erfindungsgemäß unterbunden durch den Schlitz 22 in dem Magnettopf 20 (4b). Der Schlitz 22 unterbricht die Wirbelströme.
  • Wenn die Führungshülse 40 an dem Magnettopf 20 anliegt (4c) können trotz Schlitz 22 störende Wirbelströme 46 fließen, da die Führungshülse 40 den Schlitz 22 überbrückt. Dies wird erfindungsgemäß verhindert durch den Freistellungsspalt 43 (4d), der den Magnettopf 20 von der Führungshülse 40 trennt. Die störenden Wirbelströme sind dadurch unterbrochen.
  • 5 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Magnetventil mit Einstellscheiben zum Einstellen des Restluftspaltes.
  • Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Restluftspalt 39 nicht wie in 3 durch die Maße des geschlitzten Magnettopfes 20 und der Führungshülse 40 eingestellt, sondern durch mindestens einen Einstellring 48, 49. Eine Möglichkeit ist das Einlegen eines Einstellringes 48 in einem freigestellten Bereich A bei der Auflagefläche 50 des Magnettopfes 20. Der Einstellring 48 kann dann mit dem Magnettopf 20 verschweißt werden. Eine weitere Möglichkeit ist das Einlegen eines Einstellringes 49 im Bereich B zwischen der Führungshülse 40 und der Ankerplatte 19, der den zweiten Ankerbolzen 23 umgibt.
    • 1
    Gehäuse
    2
    Längsbohrung
    3
    Düsenkolben
    4
    Druckbohrung
    5
    Führungsbohrung
    6
    Düsenstück
    7
    Steuerraum
    8
    Zulaufdrossel
    9
    Ringraum
    10
    Bohrung
    11
    Ablaufdrossel
    12
    Entlastungsraum
    13
    kegelförmig angesenkter Teil des Düsenstücks
    14
    Ventilsitz des Magnetventils
    15
    Ventilglied des Magnetventils
    16
    Anker
    17
    erster Ankerbolzen
    18
    Elektromagnet
    19
    Ankerplatte
    20
    Magnettopf
    21
    zylinderförmige Öffnung
    22
    Schlitz
    23
    zweiter Ankerbolzen
    24
    Schließfeder
    25
    Stirnfläche des Düsenkolbens
    26
    Schließrichtung
    27
    Öffnungsrichtung
    28
    Ankerbolzen
    29
    Führungsstutzen
    30
    Rückholfeder
    31
    Anschlag
    32
    Führungsstück
    33
    Flansch
    34
    erste Einstellscheibe
    35
    zweite Einstellscheibe
    36
    Magnetventilgehäuse
    37
    Schulter des Gehäuses
    38
    Ringschulter
    39
    Restluftspalt
    40
    Führungshülse
    41
    Spannschraube
    42
    Öffnung in der Spannschraube
    43
    Freistellungsspalt
    44
    Freistellungslücke
    45
    hervorstehendes Ende der Führungshülse
    46
    Wirbelströme
    47
    Innenring
    48
    erster Einstellring
    49
    zweiter Einstellring
    50
    Auflagefläche des Magnettopfes

Claims (11)

  1. Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse mit einer Düsennadel, deren Öffnen und Schließen durch ein Magnetventil gesteuert wird, wobei das Magnetventil einen in einem Magnettopf (20) enthaltenen Elektromagneten (18), einen Anker (16) und ein mit einem Ventilsitz (14) zusammenwirkendes Ventilglied (15) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnettopf (20) aus einem Massivwerkstoff besteht und einen radialen Schlitz (22) enthält.
  2. Einspritzdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massivwerkstoff eine Sättigungsinduktion > 1,9 T besitzt.
  3. Einspritzdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massivwerkstoff eine Koerzitivfeldstärke < 3500 A/m aufweist.
  4. Einspritzdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massivwerkstoff eine FeCo-Legierung ist.
  5. Einspritzdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) mit einem Ankerbolzen (28) verbunden ist, der durch eine Führungshülse (40) geführt wird, wobei der Magnettopf (20) die Führungshülse (40) zumindest teilweise umgibt.
  6. Einspritzdüse gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) eine dem Magnettopf (20) zugewandte Ankerplatte (19) umfaßt, wobei ein Ende (45) der Führungshülse (40) aus dem Magnettopf (20) so hervorsteht, daß die Ankerplatte (19) bei erregtem Elektromagneten (18) an dem hervorstehenden Ende (45) der Führungshülse (40) anliegt und sich ein Restluftspalt (39) zwischen dem Magnettopf (20) und der Ankerplatte (19) befindet.
  7. Einspritzdüse gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (40) und der Magnettopf (20) zumindest teilweise durch einen Freistellungsspalt (43) getrennt sind.
  8. Einspritzdüse gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Freistellungsspaltes (43) ein Vielfaches der Breite des Restluftspaltes (39) beträgt.
  9. Einspritzdüse gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Freistellungsspaltes (43) mindestens das 8-fache der Breite des Restluftspaltes (39) beträgt.
  10. Einspritzdüse gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (19) einen kleineren Durchmesser besitzt als der Magnettopf (20).
  11. Magnetventil, umfassend einen in einem Magnettopf (20) enthaltenen Elektromagneten (18), einen Anker (16) und ein mit einem Ventilsitz (14) zusammenwirkendes Ventilglied (15), dadurch gekennzeichnet, daß der Magnettopf (20) aus einem Massivwerkstoff besteht und einen radialen Schlitz (22) enthält.
DE10235240A 2002-08-01 2002-08-01 Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse Expired - Lifetime DE10235240B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10235240A DE10235240B4 (de) 2002-08-01 2002-08-01 Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10235240A DE10235240B4 (de) 2002-08-01 2002-08-01 Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10235240A1 true DE10235240A1 (de) 2004-02-19
DE10235240B4 DE10235240B4 (de) 2008-08-14

Family

ID=30469334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10235240A Expired - Lifetime DE10235240B4 (de) 2002-08-01 2002-08-01 Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10235240B4 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103967666A (zh) * 2013-02-04 2014-08-06 辽宁新风企业集团有限公司 一种中孔蓄压式共轨喷油器液力控制器
WO2015096923A1 (de) * 2013-12-23 2015-07-02 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
US20150345442A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 Cummins, Inc. Fuel injector including an injection control valve having an improved stator core
WO2017063972A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-20 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic injection valve and method for assembling an electromagnetic injection valve
DE102017110730A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Denso Corporation Elektromagnetischer Aktuator
CN111065813A (zh) * 2017-09-12 2020-04-24 日立汽车系统株式会社 流量控制装置以及流量控制装置的制造方法
CN116220961A (zh) * 2023-03-21 2023-06-06 一汽解放汽车有限公司 气体喷射器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202016107197U1 (de) 2016-12-21 2017-01-12 Robert Bosch Gmbh Magnetventil

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0571001B1 (de) * 1987-12-02 1997-09-24 Ganser-Hydromag Ag Elektronisch gesteuertes Brennstoffeinspritzventil
IT232490Y1 (it) * 1994-07-01 2000-01-10 Elasis Sistema Ricerca Fiat Dispositivo di registrazione della corsa dell'otturatore per un iniettore di combustibile
DE10004961B4 (de) * 2000-02-04 2013-08-22 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil und Verfahren zu dessen Betrieb
DE10051549A1 (de) * 2000-10-18 2002-04-25 Bosch Gmbh Robert Magnetventil zur Steuerung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103967666A (zh) * 2013-02-04 2014-08-06 辽宁新风企业集团有限公司 一种中孔蓄压式共轨喷油器液力控制器
WO2015096923A1 (de) * 2013-12-23 2015-07-02 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
US20150345442A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 Cummins, Inc. Fuel injector including an injection control valve having an improved stator core
US9677523B2 (en) * 2014-05-30 2017-06-13 Cummins Inc. Fuel injector including an injection control valve having an improved stator core
WO2017063972A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-20 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic injection valve and method for assembling an electromagnetic injection valve
US10641221B2 (en) 2015-10-12 2020-05-05 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic injection valve and method for assembling an electromagnetic injection valve
DE102017110730A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Denso Corporation Elektromagnetischer Aktuator
US10637317B2 (en) 2016-10-21 2020-04-28 Denso Corporation Electromagnetic actuator
DE102017110730B4 (de) * 2016-10-21 2021-02-11 Denso Corporation Elektromagnetischer Aktuator
CN111065813A (zh) * 2017-09-12 2020-04-24 日立汽车系统株式会社 流量控制装置以及流量控制装置的制造方法
CN116220961A (zh) * 2023-03-21 2023-06-06 一汽解放汽车有限公司 气体喷射器
CN116220961B (zh) * 2023-03-21 2024-05-03 一汽解放汽车有限公司 气体喷射器

Also Published As

Publication number Publication date
DE10235240B4 (de) 2008-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19654322C2 (de) Elektromagnetisch betätigbares Ventil
EP0683862B1 (de) Elektromagnetisch betätigbares ventil
DE102005031881A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil
DE10122353B4 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE19626576A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE19650865A1 (de) Magnetventil
DE102010005653A1 (de) Selbstgeführter Anker in einer Einzelpolsolenoidaktuatoranordnung und Kraftstoffinjektor mit demselben
EP0683861B1 (de) Elektromagnetisch betätigbares ventil
EP3822475B1 (de) Ventil zum zumessen eines fluids
DE102006049050A1 (de) Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
WO2002012711A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE102008002720A1 (de) Kraftstoffinjektor
WO2013000642A1 (de) Schaltventil zur steuerung eines kraftstoffinjektors und kraftstoffinjektor
DE60001135T2 (de) Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil
DE10235240A1 (de) Magnetventilgesteuerte Einspritzdüse
WO2003002868A1 (de) Magnetventil zur steuerung eines einspritzventils einer brennkraftmaschine
DE3834446A1 (de) Elektromagnetisches einspritzventil in patronenbauweise
DE102006050810A1 (de) Kraftstoffinjektor
EP1607620B1 (de) Kraftstoffinjektor mit Spannhülse als Anschlag für Ventilnadel
EP1434942B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE10256662A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE10124743A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE102006021735A1 (de) Magnetventil mit geflutetem Ankerraum
DE102009045995A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE102004013413A1 (de) Kraftstoff-Einspritzventil

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right