EP1939440A2

EP1939440A2 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: EP1939440A2
Application number: EP07122092A
Authority: EP
Inventors: Gert Wolf; Matthias Burger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: EP1939440B1; EP1939440A3; DE102006061947A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) dient als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Das Brennstoffeinspritzventil (1) weist ein Ventilgehäuse (2) und ein in dem Ventilgehäuse (2) angeordnetes Magnetventil (20) auf. Dabei steuert das Magnetventil (20) über einen Servosteuerkreislauf (40) eine Brennstoffmenge, die durch Düsenöffnungen (15,58) abspritzbar ist. Dabei sperrt das Magnetventil (20) in einer ersten Stellung eine Verbindung eines ersten Ablaufs (34) und eines zweiten Ablaufs (35) des Servosteuerkreislaufs (40) mit einem Rücklauf (32). In einer zweiten Stellung gibt das Magnetventil (20) den ersten Ablauf (34) und den zweiten Ablauf (35) frei. Des weiteren gibt das Magnetventil (20) in einer dritten Stellung den ersten Ablauf (34) frei und sperrt den zweiten Ablauf (35).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 101 64 123 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil zur direkten Einspritzung von Dieselbrennstoff in eine Brennkraftmaschine bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil weist ein aus mehreren Gehäuseteilen bestehendes Ventilgehäuse auf. Dabei ist ein Brennstoffeinlassstutzen vorgesehen, wobei innerhalb des Ventilgehäuses ein Kanal zur Durchleitung von Brennstoff ausgebildet ist, der in einen Druckraum mündet, welcher in Abspritzrichtung gesehen unterhalb eines Servosteuerkreislaufs des Brennstoffeinspritzventils vorgesehen ist. Von diesem Kanal zweigt auf der Höhe der Hubübersetzungseinrichtung eine Zulaufdrossel ab, über die Brennstoff aus dem Kanal in einen Steuerraum des hydraulischen Kopplers geführt wird. Ferner ist eine Ablaufdrossel vorgesehen, die den Steuerraum mit einem 2/2-Schaltventil verbindet. Soll eine Einspritzung erfolgen, wird das Schaltventil kurzzeitig geöffnet, so dass der Druck im Steuerraum absinkt, was zum Abspritzen von Brennstoff aus dem Druckraum in eine Kammer der Brennkraftmaschine führt.
Das aus der DE 101 64 123 A1 bekannte Brennstoffeinspritzventil hat den Nachteil, dass die Form des Einspritzverlaufs durch die konstruktive Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils im Wesentlichen fest vorgegeben ist, wobei die Länge des Einspritzverlaufs durch die Schaltzeitpunkte für das Schaltventil beeinflussbar ist, so dass für darüber hinausgehende Einspritzverlaufsformungen konstruktive Änderungen am Brennstoffeinspritzventil erforderlich sind.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Magnetventil zumindest drei verschiedene Stellungen aufweist, so dass weitergehende Formungen des Einspritzverlaufs möglich sind, wobei eine relativ kostengünstige Ausgestaltung erzielbar ist.
Durch die in den Unteransprüchen ausgeführte Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Vorteilhaft ist es, dass der Servosteuerkreislauf einen Steuerraum aufweist, dass ein Zulauf mit einer Zulaufdrossel vorgesehen ist, der in den Steuerraum mündet, dass der erste Ablauf und der zweite Ablauf mit dem Steuerraum verbunden sind, dass der erste Ablauf eine Drossel aufweist und dass der zweite Ablauf eine Drossel aufweist. Somit sind in Abhängigkeit von der jeweils gewählten Schaltstellung des Magnetventils Variationen in der Gesamtwirkung der sich über die beiden Abläufe aus dem Steuerraum ergebenden Drosselwirkungen möglich. Somit kann das Verhältnis der Gesamtwirkung der Ablaufdrosseln in Bezug auf die Wirkung der Zulaufdrossel variiert werden. Somit kann speziell die Öffnungs- und Schließbewegung einer Ventilnadel des Brennstoffeinspritzventils beeinflusst werden, um den Verlauf der abgespritzten Brennstoffmenge zu variieren.
Vorteilhaft ist es, dass der Servosteuerkreislauf zum Ansteuern eines ersten Ventilnadelteils einen ersten Steuerraum, der mit dem ersten Ablauf verbunden ist, und zum Ansteuern eines zweiten Ventilnadelteils einen zweiten Steuerraum aufweist, der mit dem zweiten Ablauf verbunden ist, und dass ein erster Zulauf mit einer Zulaufdrossel, der in den ersten Steuerraum mündet, und ein zweiter Zulauf mit einer Zulaufdrossel, der in den zweiten Steuerraum mündet, vorgesehen sind. Somit ist eine differenzierte Ansteuerung der Ventilnadelteile über die Drucke in den Steuerräumen möglich.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das erste Ventilnadelteil mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, um ein Abspritzen von Brennstoff über zumindest eine Düsenöffnung zu steuern, und dass das zweite Ventilnadelteil mit der Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, um ein Abspritzen von Brennstoff über zumindest eine weitere Düsenöffnung zu steuern. Dadurch ist eine variable Ansteuerung der Düsenöffnung und der weiteren Düsenöffnung möglich, so dass unterschiedliche Brennstoffmengen, die abgespritzt werden, und unterschiedliche Strahlgeometrien in Bezug auf die jeweilige Lage der Düsenöffnung und der weiteren Düsenöffnung realisiert werden können.
In vorteilhafter Weise weist das Magnetventil eine erste bestrombare Magnetspule, eine zweite bestrombare Magnetspule und einen zwischen den Magnetspulen vorgesehenen permanent magnetisierten Anker auf. In Abhängigkeit von der Bestromung der jeweiligen Magnetspule können unterschiedliche Schaltstellungen des Magnetventils realisiert werden. Speziell ist es vorteilhaft, dass die beiden Magnetspulen so bestromt sind, dass jeweils eine magnetische Abstoßung des Ankers erzielt ist. Dadurch wird der Anker zuverlässig in der Mittelstellung gehalten, wobei die Magnetkräfte eventuelle Strömungskräfte, die über eine Ventilnadel des Magnetventils auf den Anker übertragen werden, kompensieren.
Vorteilhaft ist es, dass der permanent magnetisierte Anker einen ringförmigen Dauermagneten mit zwei konzentrisch angeordneten, in radialer Richtung beabstandeten Polen aufweist. Dabei liegt eine Curietemperatur (Depolarisationstemperatur) der Dauermagnete jeweils über 100 °C. Die Curietemperatur gibt an, ab welcher Temperatur der Magnet seine Magnetisierung verliert. Wenn die Curietemperatur über 100 °C liegt, ist sichergestellt, dass während des normalen Betriebs des Brennstoffeinspritzventils keine Entmagnetisierung der Dauermagnete auftritt.
In vorteilhafter Weise liegt eine Remanenz der Dauermagnete jeweils über 0,3 T. Dadurch ist eine relativ kleine Ausgestaltung des Magnetvolumens möglich. Eine Ausgestaltung der Dauermagnete aus Neodym und/oder Eisen und/oder Bor hat den Vorteil, dass auf Grund einer relativ hohen Energiedichte ein sehr kleines Bauvolumen ermöglicht ist und/oder große Magnetkräfte beziehungsweise kurze Schaltzeiten ermöglicht sind.
Vorteilhaft ist es, dass ein Sitzdurchmesser eines Dichtsitzes des Magnetventils, der zum Sperren der Verbindung zwischen dem ersten Ablauf und dem zweiten Ablauf mit dem Rücklauf in der ersten Stellung dient, kleiner als ein Nadeldurchmesser einer Ventilnadel des Magnetventils ist. Dadurch hält sich die Ventilnadel des Magnetventils selbsttätig im Sitz.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Nadeldurchmesser der Ventilnadel des Magnetventils kleiner als ein Sitzdurchmesser eines weiteren Dichtsitzes ist, der zum Sperren des zweiten Ablaufs in der dritten Stellung dient. Dadurch hält sich die Ventilnadel des Magnetventils auch in der anderen Endstellung von selbst im Sitz.
Spezill kann das Magnetventil so ausgestaltet sein, dass sich die Ventilnadel des Magnetventils in beiden Endstellungen selbsttätig im jeweiligen Sitz hält. Nur zum Halten der Ventilnadel des Magnetventils in einer mittleren Stellung ist dann eine dauerhafte Bestromung des Magnetventils erforderlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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 zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils der Erfindung in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils der Erfindung in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 der Erfindung in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Speziell eignet sich das Brennstoffeinspritzventil 1 für Nutzkraftwagen oder Personenkraftwagen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein mehrteiliges Ventilgehäuse 2 auf, das auf geeignete Weise mit einem Düsenkörper 3 verbunden ist. An dem Düsenkörper 3 ist eine Ventilsitzfläche 4 ausgebildet, die mit einem Ventilschließkörper 5 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Ventilschließkörper 5 ist einstückig mit einer Ventilnadel 6 ausgebildet, die in einem Brennstoffraum 7 des Düsenkörpers 3 vorgesehen ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist über eine Hochdruckleitung 8 mit einer Hochdruckpumpe 9 verbunden, wobei die Verbindung mittelbar über ein Common-Rail erfolgen kann. Die Hochdruckleitung 8 weist eine Abzweigung auf, so dass die Hochdruckleitung 8 zum einen direkt in den Brennstoffraum 7 mündet. Zum anderen ist eine Zulaufdrossel 10 vorgesehen, über die die Hochdruckleitung 8 in einen Steuerraum 11 mündet. Der Steuerraum 11 ist durch den Düsenkörper 3 beziehungsweise eine mit dem Düsenkörper 3 verbundene Drosselplatte, eine Steuerraumhülse 12 und einen Kolbenabschnitt 13 der Ventilnadel 6 begrenzt. Dabei wird die Steuerraumhülse 12 über ein Federelement 14 gegen den Düsenkörper 3 beziehungsweise die Drosselplatte gepresst. In Abhängigkeit von dem im Steuerraum 11 herrschenden Druck kommt es zu einer resultierenden Kraft auf die Ventilnadel 6, die ein Öffnen oder ein Schließen des Ventilschließkörpers 5 bewirkt, so dass der zwischen der Ventilsitzfläche 4 und dem Ventilschließkörper 5 gebildete Dichtsitz geöffnet beziehungsweise geschlossen ist, wobei im geöffneten Zustand Brennstoff über Düsenöffnungen 15 aus dem Brennstoffraum 7 in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine abspritzbar ist.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist außerdem ein Magnetventil 20 auf, das innerhalb des Ventilgehäuses 2 vorgesehen ist. Das Magnetventil 20 weist eine Ventilnadel 21 auf. Ferner weist das Magnetventil 20 einen Ventilschließkörper 22 und einen Anker 23 auf. Dabei ist der Ventilschließkörper 22 an einem Ende der Ventilnadel 21 angeordnet und der Anker 23 ist im Bereich eines anderen Endes der Ventilnadel 21 angeordnet. Der Anker 23 ist permanent magnetisiert und weist entsprechend zumindest ein permanent magnetisches Material auf, beispielsweise ein Ferritmaterial oder Neodym und/oder Eisen und/oder Bor. Die magnetische Polarisierung des Ankers 23 ist in der Fig. 1 durch "N" für Nordpol und "S" für Südpol veranschaulicht. Der Anker 23 ist dabei in einem Ankerraum 24 des Düsenkörpers 3 angeordnet, so dass eine gewisse Verstellbewegung des Ankers 23 und somit eine Verstellung der Ventilnadel 21 des Magnetventils 20 ermöglicht ist.
Der mit der Ventilnadel 21 verbundene Anker 23 ist zwischen einer ersten Magnetspule 25 und einer zweiten Magnetspule 26 des Magnetventils 20 angeordnet. Die Magnetspulen 25, 26 weisen dabei ferromagnetische Metallringe 27, 28 mit jeweils einem U-Profil auf. Innerhalb der Metallringe 27, 28 sind Drahtspulen 29, 30 vorgesehen, die unabhängig voneinander bestrombar sind. Die erste Magnetspule 25 ist so bestrombar, dass eine magnetische Abstoßung des Ankers 23 von der ersten Magnetspule 25 erreichbar ist. Ferner ist die zweite Magnetspule 26 so bestrombar, dass eine magnetische Abstoßung des Ankers 23 von der zweiten Magnetspule 26 erreichbar ist. Die erste Magnetspule 25 und/oder die zweite Magnetspule 26 können auch jeweils in einer Gegenrichtung bestrombar sein, um eine Anziehung des Ankers 23 an die erste Magnetspule 25 beziehungsweise die zweite Magnetspule 26 zu erreichen. Das Magnetventil 20 ist aber zumindest so ausgestaltet, dass jeweils eine Abstoßung des Ankers 23 von der ersten Magnetspule 25 sowie der zweiten Magnetspule 26 durch entsprechende Bestromung der Magnetspulen 25, 26 erreichbar ist. Mit der Bestromung der ersten Magnetspule 25 und/oder der zweiten Magetspule 26 in Gegenrichtung kann das Schaltverhalten des Magnetventils 20, insbesondere die Schaltgeschwindigkeit, zusätzlich beeinflusst werden.
Das Magnetventil 20 weist einen Steuerventilraum 31 auf, der über einen Rücklauf 32 mit einem Tank oder dergleichen verbindbar ist. In der in der Fig. 1 dargestellten ersten Stellung des Magnetventils 20 ist ein mittels des Ventilschließkörpers 22 gebildeter Dichtsitz 33 geschlossen, so dass die Verbindung zwischen dem Steuerventilraum 31 und dem Rücklauf 32 gesperrt ist. Der Steuerraum 11 ist mittels eines ersten Ablaufs 34 und eines zweiten Ablaufs 35 mit dem Steuerventilraum 31 verbunden. Dabei weist der erste Ablauf 34 eine Drossel 36 auf und der Ablauf 35 weist eine Drossel 37 auf. Die Drosseln 36, 37 stellen somit in Bezug auf den Steuerraum 11 Ablaufdrosseln dar. Die Abläufe 34, 35 münden in den Steuerventilraum 31, wobei in der in der Fig. 1 dargestellten ersten Stellung eine Verbindung der Abläufe 34, 35 mit dem Rücklauf 32 gesperrt ist. Allerdings besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Verbindung der beiden Abläufe 34, 35 über den Steuerventilraum 31. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 kann das Magnetventil 20 in die erste Stellung gebracht und in dieser gehalten werden, indem die zweite Magnetspule 26 bestromt wird, während die erste Magnetspule 25 stromfrei ist. Dadurch wird eine Abstoßung des Ankers 23 von der zweiten Magnetspule 26 erreicht.
Das Magnetventil 20 kann in eine zweite Stellung gebracht werden, indem sowohl die erste Magnetspule 25 als auch die zweite Magnetspule 26 bestromt werden, so dass eine Abstoßung des Ankers 23 sowohl in Bezug auf die erste Magnetspule 25 als auch in Bezug auf die zweite Magnetspule 26 erreicht ist. In dieser zweiten Stellung befindet sich der Anker 23 somit zumindest im Wesentlichen in der Mitte zwischen den beiden Magnetspulen 25, 26, da sich dort die auf den Anker 23 einwirkenden, abstoßenden Magnetkräfte der Magnetspulen 25, 26 in etwa aufheben. Durch Verstellen des Ankers 23 aus dieser Mittellage wird eine resultierende Rückstellkraft auf den Anker 23 erzeugt, die beispielsweise exponentiell mit der Verstellung aus der Mittellage zunimmt. In der zweiten Stellung ist der Dichtsitz 33 geöffnet, so dass eine Verbindung zwischen dem Steuerventilraum 31 und dem Rücklauf 32 besteht. Somit sind in der zweiten Stellung sowohl der erste Ablauf 34 als auch der zweite Ablauf 35 über den Steuerventilraum 31 mit dem Rücklauf 32 verbunden. Eventuell auftretende Strömungskräfte, die auf den Ventilschließkörper 22 einwirken, werden durch die bei einer Verstellung des Ventilschließkörpers 22 aus der zweiten Stellung erzeugte Rückstellkraft, die aus den Magnetfeldern der beiden Magnetspulen 25, 26 resultiert, kompensiert. Somit wird der Anker 23 und damit die Ventilnadel 21 sowie der Ventilschließkörper 22 zumindest im Wesentlichen in der zweiten Stellung gehalten.
In der zweiten Stellung ist die resultierende Drosselwirkung kleiner als jede einzelne Drosselwirkung der Drosseln 36, 37, da Brennstoff aus dem Steuerraum 11 über die beiden Abläufe 34, 35 in den Steuerventilraum 31 zum Rücklauf 32 fließt. Somit ergibt sich ein relativ kleines Verhältnis der effektiven Wirkung der beiden Ablaufdrosseln 36, 37 in Bezug auf die Wirkung der Zulaufdrossel 10. Damit lässt sich ein relativ schnelles Öffnen der Ventilnadel 6 erreichen, so dass ein rascher Anstieg der pro Zeiteinheit abgegebenen Brennstoffmenge über die Düsenöffnungen 15 erzielt ist.
Das Magnetventil 20 weist ferner eine dritte Stellung auf, in der der Ventilschließkörper 22 durch Schließen eines Dichtsitzes 38 den zweiten Ablauf 35 verschließt. In dieser dritten Stellung besteht somit keine Verbindung zwischen dem zweiten Ablauf 35 und dem Steuerventilraum 31, während der erste Ablauf 34 mit dem Steuerventilraum 31 verbunden ist und zugleich eine geöffnete Verbindung zwischen dem Steuerventilraum 31 und dem Rücklauf 32 besteht. Somit ist die gesamte Drosselwirkung in Bezug auf die Abläufe 34, 35 allein durch die Drossel 36 gegeben. Daher wird ein relativ großes Verhältnis der gesamten Drosselwirkung der Abläufe 34, 35, die gleich der Wirkung der Ablaufdrossel 36 ist, in Bezug auf die Zulaufdrossel 10 erreicht. Durch Schalten des Magnetventils 20 aus der ersten Stellung in die dritte Stellung kann somit ein langsameres Öffnen der Ventilnadel 21 erzielt werden, so dass die pro Zeiteinheit abgespritzte Brennstoffmenge langsamer ansteigt, wenn von der ersten Stellung in die zweite Stellung geschalten wird. Das Erreichen der dritten Schaltstellung erfolgt, indem die erste Magnetspule 25 bestromt wird und die zweite Magnetspule 26 stromfrei geschaltet ist.
Ein Sitzdurchmesser des Dichtsitzes 33 des Magnetventils 20, der zum Sperren der Verbindung zwischen dem ersten Ablauf 34 und dem zweiten Ablauf 35 mit dem Rücklauf 32 in der ersten Stellung dient, ist kleiner als ein Nadeldurchmesser der Ventilnadel 21 des Magnetventils 20. Der Steuerventilraum 31 hat Hochdruck, während der Rücklauf 32 Niederdruck hat. Somit hält sich die Ventilnadel 21 auch ohne weitere Bestromung des Magnetventils selbsttätig im Dichtsitz 33.
Ferner ist der Nadeldurchmesser der Ventilnadel 21 des Magnetventils 20 kleiner als ein Sitzdurchmesser des weiteren Dichtsitzes, der zum Sperren des zweiten Ablaufs 35 in der dritten Stellung dient. Nach dem Schalten des Magnetventils in die dritte Stellung hat der Steuerventilraum 31 Niederdruck, während der Ankerraum 24 Hochdruck hat. Somit wird die Ventilnadel 21 auch in dieser Stellung selbsttätig im Dichtsitz 38 gehalten.
Somit kann in beiden Endstellungen ein selbsttätiges Halten der Ventilnadel 21 im jeweiligen Dichtsitz erreicht werden, so dass jeweils eine hydraulische Fixierung erreicht ist.
Das Schalten des Magnetventils 20 in die erste Stellung, die in der Fig. 1 dargestellt ist, kann auch erfolgen, indem die erste Magnetspule so bestromt wird, dass eine Anziehung des Ankers 23 erreicht ist. Entsprechend kann ein Schalten des Magnetventils 20 in die dritte Stellung auch dadurch erreicht werden, dass die zweite Magnetspule 26 so bestromt wird, dass ein Anziehen des Ankers 23 erreicht ist. Ferner kann die Schaltgeschwindigkeit erhöht werden, indem beispielsweise die erste Magnetspule 25 so bestromt wird, dass eine Abstoßung des Ankers 23 erreicht ist, während die zweite Magnetspule 26 in Gegenrichtung bestromt ist, so dass eine Anziehung des Ankers 23 von der zweiten Magnetspule 26 erreicht ist, um ein schnelles Schalten von der in der Fig. 1 dargestellten ersten Stellung in die dritte Stellung zu erreichen.
Zum Schutz des permanent magnetisierten Ankers 23 gegen Zugkräfte kann eine Beschichtung oder Verpackung des Ankers 23 oder zumindest eines Teils des Ankers 23 erfolgen, beispielsweise durch Eingießen des Ankers 23 in einen glasfaserverstärkten Kunststoff, durch Einkleben des Ankers 23 in Aluminiumplatten, durch Klammern oder Einpressen des Ankers 23 zwischen austenitischen Eisenplatten oder dergleichen.
In dem Ventilgehäuse 2 kann außerdem eine als Hochdruckleitung ausgestaltete Brennstoffleitung 39 vorgesehen sein, die mit der Hochdruckleitung 8 verbunden ist. In diesem Fall befindet sich im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 auch in dem Ankerraum 24 unter hohem Druck stehender Brennstoff.
Die Zulaufdrossel 10, der Steuerraum 11, und die Ablaufdrosseln 36, 37 sind Teil eines Servosteuerkreislaufs 40 des Brennstoffeinspritzventils 1. Die in der Fig. 1 dargestellte Ausgestaltung des Servosteuerkreislaufs 40 stellt eine Möglichkeit dar, bei der die drei Schaltzustände des Magnetventils 20 in vorteilhafter Weise zur Variation des A/Z-Verhältnisses zum Einsatz kommt. Das Magnetventil 20 kann aber auch mit anders ausgestalteten Servosteuerkreisläufen 40 kombiniert sein. Das Magnetventil 20 steuert dabei mittels des Servosteuerkreislaufs 40 eine Brennstoffmenge, die durch die Düsenöffnungen 50 abspritzbar ist, wobei die Steuerung im Wesentlichen durch die Wahl der jeweiligen Stellung des Magnetventils 20 beeinflusst ist. Weitere Möglichkeiten der Einflussnahme ergeben sich insbesondere durch die Beeinflussung der Schaltgeschwindigkeit des Magnetventils 20.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 in einer vereinfachten, schematischen Schnittdarstellung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Ventilnadel 6 ein erstes Ventilnadelteil 41 und ein zweites Ventilnadelteil 42 auf. Die Ansteuerung des ersten Ventilnadelteils 41 erfolgt über einen ersten Steuerraum 43, der durch die Steuerraumhülse 12, eine weitere Steuerraumhülse 44, die Ventilnadelteile 41, 42 und eine Drosselplatte 45 begrenzt ist. Die Ansteuerung des zweiten Ventilnadelteils 42 erfolgt über einen zweiten Steuerraum 46, der durch die weitere Steuerraumhülse 44, das zweite Ventilnadelteil 42 und die Drosselplatte 45 begrenzt ist. In der Drosselplatte 45 sind mehrere Drosseln 36, 37, 47, 48 ausgebildet, nämlich die Zulaufdrosseln 47, 48 und die Ablaufdrosseln 36, 37. Die Zulaufdrossel 47 eines ersten Zulaufs 51 mündet in den ersten Steuerraum 43. Die Zulaufdrossel 48 eines zweiten Zulaufs 52 mündet in den zweiten Steuerraum 46. Die Ablaufdrossel 36 ist Teil des ersten Ablaufs 34, der den ersten Steuerraum 43 mit dem Steuerventilraum 31 verbindet. Die Ablaufdrossel 37 ist Teil des zweiten Ablaufs 35, der den zweiten Steuerraum 46 mit dem Steuerventilraum 31 verbindet. Ferner sind Federelemente 14, 49 vorgesehen, die die Steuerraumhülsen 12, 44 gegen die Drosselplatte 45 beaufschlagen und die Ventilnadelteile 41, 42 im drucklosen Zustand in die in der Fig. 2 dargestellte Ausgangslage verstellen, in der das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen ist.
Die Zulaufdrossel 47 ist Teil des ersten Zulaufs 51, der von dem Zulauf 8 in den ersten Steuerraum 43 führt. Ferner ist die Zulaufdrossel 48 Teil des zweiten Zulaufs 52, der von dem Zulauf 8 in den zweiten Steuerraum 46 führt. Somit mündet der erste Zulauf 51 in den ersten Steuerraum 43 und der zweite Zulauf 52 mündet in den zweiten Steuerraum 46.
Der Düsenkörper 3 weist die Düsenöffnungen 15 sowie weitere Düsenöffnungen 50 auf. Dabei bildet das erste Ventilnadelteil 41 mit der Ventilsitzfläche 4 einen Dichtsitz, der die Düsenöffnungen 15 abdichtet. Ferner bildet das zweite Ventilnadelteil 42 mit der Ventilsitzfläche 4 einen Dichtsitz, der die weiteren Düsenöffnungen 50 abdichtet. In Abhängigkeit von den Drucken im ersten Steuerraum 43 und im zweiten Steuerraum 46 können unterschiedliche Stellungen des ersten Ventilnadelteils 41 und des zweiten Ventilnadelteils 42 erreicht werden, um die Düsenöffnungen 15 und die weiteren Düsenöffnungen 50 jeweils zu öffnen oder zu schließen, so dass Brennstoff über die Düsenöffnungen 15 und/oder die weiteren Düsenöffnungen 50 und/oder dass kein Brennstoff über die Düsenöffnungen 15, 50 abgespritzt wird. Dadurch kann zum einen die pro Zeiteinheit abgespritzte Brennstoffmenge und zum anderen die Strahlgeometrie des abgespritzten Brennstoffs beeinflusst werden.
Die Steuerung der Drucke in den Steuerräumen 43, 46 erfolgt über das Magnetventil 20. Dabei ermöglicht das Magnetventil 20 auf Grund der zumindest drei verschiedenen Schaltstellungen eine Ansteuerung sowohl des ersten Ventilnadelteils 41 als auch des zweiten Ventilnadelteils 42, wobei in der dritten Schaltstellung auch eine Betätigung nur des ersten Ventilnadelteils 41 erfolgen kann. Somit ist zur Ansteuerung der beiden Ventilnadelteile 41, 42 nur ein Steuerventil, nämlich das Magnetventil 20, erforderlich. Dadurch ergibt sich eine kompakte Bauweise des Brennstoffeinspritzventils 1 und die Möglichkeit, das Brennstoffeinspritzventil 1 wirtschaftlich herzustellen.
Der Servosteuerkreislauf 40 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel die Drosseln 36, 37, 47, 48, den ersten Steuerraum 43 und den zweiten Steuerraum 46.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere eignet sich die Erfindung für servogesteuerte Injektoren, wie sie beispielsweise bei der Diesel-Direkteinspritzung eingesetzt werden.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Ventilgehäuse (2) angeordneten Magnetventil (20) und einem Servosteuerkreislauf (40), wobei das Magnetventil (20) mittels des Servosteuerkreislaufs (40) eine Brennstoffmenge steuert, die durch zumindest eine Düsenöffnung (15, 50) abspritzbar ist, wobei das Magnetventil (20) in einer ersten Stellung eine Verbindung eines ersten Ablaufs (34) und eines zweiten Ablaufs (35) des Servosteuerkreislaufs (40) mit einem Rücklauf (32) sperrt, in einer zweiten Stellung den ersten Ablauf (34) und den zweiten Ablauf (35) freigibt und in einer dritten Stellung den ersten Ablauf (34) freigibt und den zweiten Ablauf (35) sperrt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Servosteuerkreislauf (40) einen Steuerraum (11) aufweist, dass ein Zulauf (8) mit einer Zulaufdrossel (10) vorgesehen ist, der in den Steuerraum (11) mündet, dass der erste Ablauf (34) und der zweite Ablauf (35) mit dem Steuerraum (11) verbunden sind, dass der erste Ablauf (34) eine Drossel (36) aufweist und dass der zweite Ablauf (35) eine Drossel (37) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Servosteuerkreislauf (40) zum Ansteuern eines ersten Ventilnadelteils (41) einen ersten Steuerraum (43), der mit dem ersten Ablauf (34) verbunden ist, und zum Ansteuern eines zweiten Ventilnadelteils (42) einen zweiten Steuerraum (46) aufweist, der mit dem zweiten Ablauf (35) verbunden ist, und
dass ein erster Zulauf (51) mit einer Zulaufdrossel (47), der in den ersten Steuerraum (43) mündet, und ein zweiter Zulauf (52) mit einer Zulaufdrossel (48), der in den zweiten Steuerraum (46) mündet, vorgesehen sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Ventilnadelteil (41) mit einer Ventilsitzfläche (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, um ein Abspritzen von Brennstoff über zumindest eine Düsenöffnung (15) zu steuern, und dass das zweite Ventilnadelteil (42) mit der Ventilsitzfläche (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, um ein Abspritzen von Brennstoff über zumindest eine weitere Düsenöffnung (50) zu steuern.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Magnetventil (20) eine erste bestrombare Magnetspule (25), eine zweite bestrombare Magnetspule (26) und einen zwischen den Magnetspulen vorgesehenen permanent magnetisierten Anker (23) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der permanent magnetisierte Anker (23) einen ringförmigen Dauermagneten mit zwei konzentrisch angeordneten, in radialer Richtung beabstandeten Polen aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Curietemperatur der Dauermagnete jeweils über 100 °C liegt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Remanenz der Dauermagnete jeweils über 0,3 T liegt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauermagnete aus einem Werkstoff hergestellt sind, der Neodym und/oder Eisen und/oder Bor aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Schalten des Magnetventils (20) zumindest eine Magnetspule (25, 26) so bestrombar ist, dass eine magnetische Abstoßung des Ankers (23) von dieser Magnetspule (25, 26) erreichbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Schalten des Magnetventils (20) in die zweite Stellung die erste Magnetspule (25) und die zweite Magnetspule (26) so bestrombar sind, dass eine Abstoßung des Ankers (23) sowohl von der ersten Magnetspule (25) als auch von der zweiten Magnetspule (26) erreichbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Schalten des Magnetventils (20) in die erste Stellung die erste Magnetspule (25) und die zweite Magnetspule (26) so bestrombar sind, dass eine Anziehung des Ankers (23) von der ersten Magnetspule (25) und/oder eine Abstoßung des Ankers (23) von der zweiten Magnetspule (26) erreichbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Schalten des Magnetventils (20) in die dritte Stellung die erste Magnetspule (25) und die zweite Magnetspule (26) so bestrombar sind, dass eine Abstoßung des Ankers (23) von der ersten Magnetspule (25) und/oder eine Anziehung des Ankers (23) von der zweiten Magnetspule (26) erreichbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Magnetventil (20) in der ersten Stellung den ersten Ablauf (34) mit dem zweiten Ablauf (35) verbindet.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Sitzdurchmesser eines Dichtsitzes (33) des Magnetventils (20), der zum Sperren der Verbindung zwischen dem ersten Ablauf (34) und dem zweiten Ablauf (35) mit dem Rücklauf (32) in der ersten Stellung dient, kleiner als ein Nadeldurchmesser einer Ventilnadel (21) des Magnetventils (20) ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Nadeldurchmesser einer Ventilnadel (21) des Magnetventils (20) kleiner als ein Sitzdurchmesser eines weiteren Dichtsitzes (38) ist, der zum Sperren des zweiten Ablaufs (35) in der dritten Stellung dient.