EP2299101A1 - Magnetventil mit direkt kontaktierter Steuereinheit - Google Patents

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EP2299101A1
EP2299101A1 EP10171086A EP10171086A EP2299101A1 EP 2299101 A1 EP2299101 A1 EP 2299101A1 EP 10171086 A EP10171086 A EP 10171086A EP 10171086 A EP10171086 A EP 10171086A EP 2299101 A1 EP2299101 A1 EP 2299101A1
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solenoid valve
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valve according
bores
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Robert Bosch GmbH
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve, in particular the control unit of a solenoid valve for a fuel injector of a high-pressure injection system.
  • a solenoid valve for controlling a fuel injector is known.
  • the solenoid valve comprises a housing, which consists of a magnetic guide sleeve, a discharge nozzle and an injector cap.
  • a magnet pot in which a magnetic coil is accommodated. When energized, this magnetic coil generates a magnetic field which pulls a magnet armature up against a spring force and thus actuates the solenoid valve.
  • the injector cap serves as electrical insulation of the contacts and as a protective cap against mechanical deformation of the contact pins.
  • DE 198 32 826 A1 discloses a solenoid valve for controlling a fuel injector, in particular a two- or multi-part solution for the electrical connection with plug or weld connection between the contact pin of the solenoid and the contacting element of the injector in the injector.
  • solenoid valves are for the realization of short drive times and high, reproducible switching accuracy in the assembly and testing of the valve numerous complex operations for fine adjustment, such as the Magnetankerhubs or the spring preload, necessary.
  • the injector cap is manufactured as one of the last operations after the control unit is largely completely assembled, as injection molded cap made of non-conductive polymer material. Due to the unsolvable design of the component network of the control unit, the final tests of the fuel injector can be performed only after this operation, so that in a negative test result, the entire control unit must be disposed of as broke, which leads to considerable costs even at low error rates.
  • the control valve according to the invention consists of previously known technical solutions of fewer items, making it cheaper and easier to manufacture.
  • the areas of the fuel return and the electrical contacting of the control valve are designed such that the control valve can be assembled in less assembly steps.
  • the production-related reject rate and the associated error costs decrease due to simpler and more stable controlled production steps.
  • the robustness of the valve against mechanical damage is increased. This is u.a. achieved in that the control unit of the solenoid valve consists of a preferably two-part housing in which a magnetic core is arranged with a recessed magnetic coil, wherein two deep-hole-shaped recesses are formed in the housing.
  • At least one insulating sleeve is arranged in each of these recesses, which surrounds contact pins for driving the magnetic coil, wherein access holes are formed in the housing, which allow access to contact surfaces of the contact pins.
  • the contact pins do not protrude beyond the outer contour of the housing in order to avoid damage to the contact pins.
  • a first embodiment of the solenoid valve is characterized in that the electrical contacting of the control unit of the solenoid valve via a contact ring consisting of preferably two contact pins, at least one lying on the contact pins insulation sleeve and each contact pin a sealing element, wherein the contact ring on the contact pins of the magnetic coil is either plugged or connected by a cohesive, non-positive or positive connection, for example by welding, soldering or a crimp, firmly connected to the contact pins of the solenoid.
  • contact ring can be prefabricated or preassembled as an assembly and thus reduces the assembly effort of the solenoid valve.
  • the insulating sleeve of the contact ring at an end remote from the magnetic core of the contact pins has an insulation cap which is connected via at least one web so with the rest of the insulating sleeve, that the contact pin is exposed in the region of the webs, so that the contact pins are not electrically isolated only in this area.
  • the material of the insulating sleeve is preferably made of an electrically non-conductive plastic.
  • the unit of contact pin and contact pin of the magnetic coil can consist of only one continuous contact pin.
  • the insulation sleeve is applied to the contact pins of the magnetic coil.
  • the insulation cap is made of a nonconductive polymer material, preferably an elastomer, wherein the insulation cap at the outer diameter of the insulation of the contact pins have an allowance relative to the inner diameter of the bores in the housing, preferably with respect to the inner diameter of the bores of the outlet part forming a housing part, so that the insulation sleeve the area inside the housing against leakage of fuel or liquid penetration seals.
  • a base plate is formed on the magnetic core side facing the contact ring, which can accommodate a stroke stop for the armature, such as a support plate and / or a throttle for the injector return.
  • this base plate is formed by a suitable shape and choice of material such that it can be clamped similar to a plate spring between the magnetic core and the stroke stop for the armature, so that the magnetic core pressed into the housing part forming a magnetic sleeve and on the other side of the Stroke stop is pressed against the another housing part forming outlet nozzle.
  • This development is particularly advantageous because the magnetic core and the stroke stop can be securely fixed in the housing without further components.
  • an increase is pronounced on the contact ring and a corresponding depression in the opposite end face of the downcomer, so that twisting of the contact ring with respect to the downcomer is reliably avoided.
  • an increase in the discharge nozzle and a corresponding corresponding recess in the contact ring may be formed.
  • An advantage of this design is increased security against rotation of the contact ring, esp. In the assembly processes before the contact ring is connected to the solenoid.
  • a chamber is formed at the bottom of the access hole in the discharge nozzle or in the region of the intersections between the access holes and the holes in the discharge nozzle.
  • the discharge nozzle which forms part of the housing, is made of plastic or as a MIM (Metal Injected Molding) component. It is advantageous here that the production costs for an injection molded part are significantly lower for large quantities than for a corresponding rotary part with a similar geometry.
  • the outlet pipe is designed as an injection molded part with inserted welding ring, which can be permanently connected to the outlet sleeve forming a further magnetic sleeve, so that no liquid leak from the housing or from the outside into the via the connection point between drain pipe and magnetic sleeve Housing can penetrate.
  • a central return bore is formed in the housing, preferably in the outlet part forming a housing part, in which a return line can be fixed via a special geometry.
  • control valve is characterized in that the contact ring is plugged with a detachable plug connection to the contact pins of the magnetic coil.
  • This solution also has the advantage that the valve can be tested for function before the two housing parts are welded together.
  • This solution has the advantage that when the setpoints are not reached in a functional test, the control unit can be dismantled and readjusted without having to write off the complete control unit as a reject part.
  • a fuel injector 10 known from the prior art is shown in sectional view.
  • the fuel injector 10 comprises an injection nozzle 12, an injector body 11, on which a high pressure port 15 is formed laterally, and a solenoid valve 18, which consists of a valve piece 20, a magnet armature 28 and a control unit 30.
  • a valve piston 14 and a valve member 20 are arranged coaxially in a bore. Between the valve member 20 and the injector body 11 is an annular space 21, which with the high pressure port 15 in direct Connection stands.
  • the injection nozzle 12 consists of a nozzle body 16 and a nozzle needle 13, wherein at least one injection hole 17 is formed on the nozzle body 16 in the tip region, can be injected through the fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a control chamber 23 is formed, which is connected via an inlet throttle 22 with the annular space 21 of the fuel injector 10.
  • a valve seat 25th At the magnet armature 28 facing end face of the valve member 20 is a valve seat 25th
  • valve seat 25 and the control chamber 22 are connected by an outlet throttle 24, wherein a valve ball 26 so cooperates with the valve seat 25, that the outlet throttle 24 is closed by the valve ball 26 in the case of a non-actuated control unit 30.
  • valve ball 26 is fixed by a ball guide 27 on the armature 28 in its position.
  • control unit 30 which is bolted to the injector body 11 via a magnetic clamping nut 31, corresponds to the prior art and comprises a magnetic core 33 with a recessed magnetic coil 35, a magnetic sleeve 32, a discharge nozzle 51 and is driven via an electrical connection 50, which from in each case two flat plugs 46 and two contact pins 41, which are connected to each other via a respective plug connection element 62, wherein the contact pins 41 constitute a part of the magnetic coil 35.
  • the control unit 30 When the control unit 30 is energized, the magnetic coil 35 in the magnetic core 33 generates a magnetic force which corresponds to the magnetic field in the magnetic core 33 Fig.
  • the control unit 30 has a in the Fig. 3a and Fig. 3b shown plate spring 37, which braces the magnetic core 33 and a holding plate 39 against each other.
  • the valve spring 29 is guided at one end by the anchor pin 45, which is formed at the upper end of the armature 28, and at the other end of the holding plate 39.
  • the magnet armature 28 is guided through the guide bore 34 in the magnetic core 33.
  • the magnetic coil 35 in the magnetic core 33 comprises two contact pins 41, which together with a fixed at the end of the contact pins 41 plug connection elements 62 and the tabs 46 form the electrical connection 50.
  • the contact pins 41 are guided in the holding plate 39 by a respective support plate 38.
  • Via sealing elements 44 which are located in the holding plate 39 above the support plate 38, the fuel-carrying region is sealed in the control unit 30 and thus prevents a fuel leak along the electrical connection 50th
  • the electrical connection 50 is protected by a non-conductive injector cap 63, which extends from the magnetic sleeve 32 to the drain port 51, against mechanical damage and short to ground with metallic injector components.
  • the control unit 30 comprises a housing 32,51, here consisting of a magnetic sleeve 32 and a discharge nozzle 51.
  • this housing 32,51 can also be made in one piece.
  • this housing 32,51 of the magnetic core 33 is arranged, which is supported on a shoulder 64 of the magnetic sleeve 32.
  • a magnetic coil 35 is received with contact pins 41.
  • These contact pins 41 are each encased by an insulating sleeve 49, wherein the insulation sleeves 49 are located in two bores 56 formed in the outlet nozzle 51.
  • each contact pin 41 serves to electrically insulate the contact pins 41 against the metallic outlet connection 51.
  • This insulation cap 42 is followed by a region where the contact pin 41 is at least partially freed at the electrically conductive surface and thus contact surfaces 48 on the contact pins 41 allow electrical contacting of the magnetic coil 35.
  • the insulating sleeve 49 can also be made in several parts, wherein the insulation cap 42 is then not connected to the insulating sheath of the remaining insulating sleeve 49 and the area of the contact surface 48 is not protected by a web 43 on the contact pin 41.
  • a sealing element 44 is arranged on the outer surface of the insulation sleeve 49 on each jacket of the contact pins 41, which prevents fuel leakage along the path of the electrical connection 50.
  • the insulating sleeve 49 itself can be made of a hydraulically sealing material and be pressed into the holes 56, that a comparable sealing effect is formed.
  • Fig. 5a showed a longitudinal section through a contact ring 40, which is an assembly consisting of contact pins 41, insulating sleeve 49 with molded webs 43, the insulation cap 32 and sealing elements 44.
  • a short contact pin 36 is present on the magnet coil 35, wherein the contact pins 36 of the magnetic coil 35 are fixedly connected to the contact pins 41 of the contact ring.
  • the connection of contact pin 36 and contact pin 41 can be carried out as a releasable plug connection, wherein one of the contact elements 36,41 are designed as a socket into which the other contact element 36,41 can be inserted.
  • a base plate 57 is formed, which is located on the magnetic core 33 facing the front side of the contact ring 40.
  • the base plate 57 has at its inner diameter an Anformung 65 for receiving a support plate 38.
  • the base plate 57 formed such that the Anformung 65 for receiving the support plate 38 includes two lateral edges 66, which are suitable for guiding a valve spring 29.
  • the in Fig. 6a and Fig. 6b illustrated drain port 51 represents a housing part of the control unit 30 of the solenoid valve 18 and has a central return bore 52 for connection to a return line, not shown.
  • two bores 56 are formed, which are suitable for receiving the contact ring 40 or the insulating sleeves 49.
  • the contacting of the contact surfaces 48 on the contact pins 41 via the access holes 53 in the housing 32,51, these access holes 53 are preferably formed in the drain port 51.
  • the access holes 53 meet in an intersection on the bore 56 in the drain port 51, wherein the decision is ideally at the height of the contact surface 48 on the contact pin 41.
  • a chamber 61 is formed in the region of the intersection of the bores 56 and the access holes 53 in the drain port 51, in which an external contact plug can engage.
  • a chamber 61 is not necessarily required for the control valve and may also be omitted.
  • contact surfaces 59 are formed, via which the drain neck can be fixed to a further housing part 32.
  • a welding ring 60 can be injected into the contact surface 59 in order to improve the connectability to the further housing part 32.
  • each method is suitable for the connection of the outlet nozzle with the further housing part 32, which results in a result in a permanently hydraulically sealed connection of the two housing parts 32,51.

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Abstract

Magnetventil zur Steuerung eines Kraftstoff-Injektors mit einem Gehäuse (32,51), in dem ein Magnetkern (33) mit einer eingelassenen Magnetspule (35) angeordnet ist. Das Gehäuse (32,51) besitzt zwei Bohrungen (56), in denen jeweils eine Isolationshülse (49) angeordnet ist, welche Kontaktstifte (41) zur Ansteuerung der Magnetspule (35) umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (32,51) Zugangsbohrungen (53) ausgebildet sind, welche einen Zugang zu einer Kontaktfläche (48) an den Kontaktstiften (41) ermöglichen.

Description

    Stand der Technik:
  • Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, insbesondere die Steuereinheit eines Magnetventils für einen Kraftstoff-Injektor eines Hochdruck-Einspritz-Systems. Aus DE 196 50 865 A1 ist ein Magnetventil zur Steuerung eines Kraftstoff-Injektors bekannt. Das Magnetventil umfasst ein Gehäuse, welches aus einer Magnetführungshülse, einem Ablaufstutzen sowie einer Injektorkappe besteht. In diesem Gehäuse befindet sich ein Magnettopf, in dem eine Magnetspule aufgenommen ist. Diese Magnetspule erzeugt bei Bestromung ein Magnetfeld, welches einen Magnetanker gegen eine Federkraft nach oben zieht und somit das Magnetventil betätigt. Zur elektrischen Ansteuerung des Magnetventils führen von Kontaktstiften der Magnetspule zwei zusätzliche Kontakte, welche mit den Kontaktstiften der Magnetspule verbunden sind, durch die Injektorkappe nach außen, wobei die Injektorkappe als elektrische Isolierung der Kontakte sowie als Schutzkappe gegen mechanische Deformation der Kontaktstifte dient.
  • In DE 198 32 826 A1 ist ein Magnetventil zur Steuerung eines Kraftstoff-Injektors offenbart, insbesondere eine zwei- oder mehrteilige Lösung für den elektrischen Anschluss mit Steck- bzw. Schweißverbindung zwischen dem Kontaktstift der Magnetspule und den Kontaktierungselement des Injektors in der Injektorkappe.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Magnetventilen sind zur Realisierung von kurzen Ansteuerzeiten und einer hohen, reproduzierbaren Schaltgenauigkeit in der Montage und Prüfung des Ventils zahlreiche aufwendige Arbeitsgänge für die Feinjustage, beispielsweise des Magnetankerhubs oder der Federvorspannung, notwendig. Die Injektorkappe wird dabei als einer der letzten Arbeitsgänge, nachdem die Steuereinheit weitestgehend komplett montiert ist, als Spritzgusskappe aus nichtleitendem Polymerwerkstoff hergestellt. Durch die unlösbare Auslegung des Bauteilverbundes der Steuereinheit können die finalen Prüfungen des Kraftstoff-Injektors erst nach diesem Arbeitsgang durchgeführt werden, so dass bei einem negativen Prüfergebnis die komplette Steuereinheit als Ausschuss entsorgt werden muss, was selbst bei geringen Fehlerraten zu erheblichen Kosten führt.
    • Vorteile der Erfindung:
  • Das erfindungsgemäße Steuerventil besteht gegenüber bisher bekannten technischen Lösungen aus weniger Einzelteilen, wodurch es günstiger und einfacher zu fertigen ist. Die Bereiche des Kraftstoff-Rücklaufs sowie der elektrischen Kontaktierung des Steuerventils sind dabei derart gestaltet, dass das Steuerventil in weniger Montageschritten zusammengesetzt werden kann. Der produktionsbedingte Ausschussanteil sowie die damit verbundenen Fehlerkosten sinken durch einfachere und stabiler beherrschte Fertigungsschritte. Die Robustheit des Ventils gegen mechanische Beschädigungen ist erhöht. Dies wird u.a. dadurch erreicht, dass die Steuereinheit des Magnetventils aus einem vorzugsweise zweiteiligen Gehäuse besteht, in dem ein Magnetkern mit einer eingelassenen Magnetspule angeordnet ist, wobei im Gehäuse zwei tieflochförmige Aussparungen ausgebildet sind. In diesen Aussparungen ist jeweils mindestens eine Isolationshülse angeordnet, welche Kontaktstifte zur Ansteuerung der Magnetspule umschließt, wobei im Gehäuse Zugangsbohrungen ausgebildet sind, welche einen Zugang zu Kontaktflächen der Kontaktstifte ermöglichen. Dabei stehen die Kontaktstifte nicht über die Außenkontur des Gehäuses hervor, um eine Beschädigung der Kontaktstifte zu vermeiden.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel des Magnetventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung der Steuereinheit des Magnetventils über einen Kontaktring erfolgt, der aus vorzugsweise zwei Kontaktstiften, zumindest einer über den Kontaktstiften liegenden Isolationshülse sowie je Kontaktstift einem Dichtelement besteht, wobei der Kontaktring auf die Kontaktpins der Magnetspule entweder aufgesteckt wird oder durch eine stoffschlüssige, kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder über eine Quetschverbindung, fest mit den Kontaktpins der Magnetspule verbunden ist.
  • Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, dass sich der Kontaktring als Baugruppe vorfertigen bzw. vormontieren lässt und somit den Montageaufwand des Magnetventils reduziert.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Magnetventils besteht darin, dass die Isolationshülse des Kontaktrings an einem dem Magnetkern abgewandten Ende der Kontaktstifte eine Isolationskappe aufweist, welche über zumindest einen Steg derart mit der restlichen Isolationshülse verbunden ist, dass der Kontaktstift im Bereich der Stege freigelegt ist, so dass die Kontaktstifte nur in diesem Bereich nicht elektrisch isoliert sind. Zur Verschweißung des Kontaktrings, insb. der Kontaktstifte des Kontaktrings mit den Kontaktpins der Magnetspule, kann auch an dem dem Magnetkern zugewandten Ende der Kontaktstifte ein für die elektrische Verbindung von Kontaktstift zu Kontaktpin notwendiger Bereich am Kontaktstift frei von Isolationsmaterial sein. Dabei besteht das Material der Isolationshülse vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch die Einheit aus Kontaktstift und Kontaktpin der Magnetspule aus nur einem durchgängigen Kontaktstift bestehen. Dabei wird die Isolationshülse auf die Kontaktstifte der Magnetspule aufgebracht. Vorteilhaft an diesem Ausführungsbeispiel ist, dass die Verbindung zwischen den Kontaktstiften des Kontaktrings und den Kontaktpins der Magnetspule entfallen kann und somit der Montageaufwand reduziert wird.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Isolationskappe aus einem nichtleitenden Polymerwerkstoff, vorzugsweise einem Elastomer ausgeführt, wobei die Isolationskappe am Außendurchmesser der Isolation der Kontaktstifte ein Aufmaß gegenüber dem Innendurchmesser der Bohrungen im Gehäuse, bevorzugt gegenüber dem Innendurchmesser der Bohrungen des ein Gehäuseteil bildenden Ablaufstutzen aufweisen, so dass die Isolationshülse den Bereich im Innern des Gehäuses gegen ein Austreten von Kraftstoff oder Eindringen von Flüssigkeit abdichtet. Vorteilhaft an diesem Ausführungsbeispiel ist, dass dabei das zusätzliche Dichtelement auf der Isolationshülse des Kontaktstiftes oder auf dem Kontaktstift selbst entfallen kann.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist an der dem Magnetkern zugewandten Seite des Kontaktringes eine Sockelplatte ausgebildet, welche einen Hubanschlag für den Magnetanker, beispielsweise eine Stützplatte und/oder eine Drossel für den Injektorrücklauf aufnehmen kann.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist diese Sockelplatte durch eine geeignete Form und Materialauswahl derart ausgeformt, dass sie ähnlich einer Tellerfeder zwischen Magnetkern und dem Hubanschlag für den Magnetanker verspannt werden kann, so dass der Magnetkern in die ein Gehäuseteil bildende Magnethülse gedrückt und auf der anderen Seite der Hubanschlag gegen den ein weiteres Gehäuseteil bildenden Ablaufstutzen gedrückt wird. Diese Weiterbildung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da so der Magnetkern und der Hubanschlag ohne weitere Bauteile sicher im Gehäuse fixiert werden können.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist am Kontaktring eine Erhöhung und in der gegenüberliegenden Stirnfläche des Ablaufstutzens eine entsprechende Vertiefung ausgeprägt, so dass ein Verdrehen des Kontaktrings gegenüber dem Ablaufstutzen sicher vermieden wird. Alternativ kann auch eine Erhöhung am Ablaufstutzen und eine entsprechend korrespondierende Vertiefung im Kontaktring ausgeformt sein.
  • Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist eine erhöhte Sicherheit gegen Verdrehung des Kontaktrings, insb. bei den Montageprozessen, bevor der Kontaktring mit der Magnetspule verbunden wird.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist am Grund der Zugangsbohrung im Ablaufstutzen oder im Bereich der Verschneidungen zwischen den Zugangsbohrungen und den Bohrungen im Ablaufstutzen eine Kammer ausgebildet. Vorteilhaft an diesem Ausführungsbeispiel ist, dass durch diese Kammer scharfe Kanten vermieden werden, an welchen elektrische Anschlussleitungen bei der Montage oder im Betrieb beschädigt werden könnten. Weiterhin vorteilhaft ist, dass in dieser Kammer ein entsprechender Stecker derart einrasten kann, dass hier eine formschlüssige und dauerhaft sichere Verbindung zwischen Stecker und Kontaktfläche der Kontaktstifte gewährleistet ist.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Ablaufstutzen, der einen Teil des Gehäuses bildet, aus Kunststoff oder als MIM (Metal Injected Molding) Bauteil ausgeführt. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Fertigungskosten für ein Spritzgussteil bei großen Stückzahlen deutlich niedriger liegen als für ein entsprechendes Drehteil mit ähnlicher Geometrie. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Ablaufstutzen als Spritzgussteil mit eingelegtem Schweißring ausgeführt, wodurch sich der Ablaufstutzen mit der ein weiteres Gehäuseteil bildenden Magnethülse dauerhaft verbinden lässt, so dass über die Verbindungsstelle zwischen Ablaufstutzen und Magnethülse keine Flüssigkeit aus dem Gehäuse austreten bzw. von außen in das Gehäuse eindringen kann.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist im Gehäuse, vorzugsweise in dem ein Gehäuseteil bildenden Ablaufstutzen eine zentrische Rücklaufbohrung ausgeformt, in der über eine spezielle Geometrie eine Rücklaufleitung fixiert werden kann. Vorteilhaft an diesem Ausführungsbeispiel ist, dass dabei eine Kompatibilität des Rücklaufs zu bestehenden Injektoren erreicht werden kann.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steuerventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktring mit einer lösbaren Steckverbindung auf die Kontaktstifte der Magnetspule aufgesteckt wird. Diese Lösung bietet darüber hinaus den Vorteil, dass das Ventil auf Funktion geprüft werden kann, bevor die beiden Gehäuseteile miteinander verschweißt werden. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass bei Nichterreichen der Sollwerte in einer Funktionsprüfung die Steuereinheit demontiert und neu justiert werden kann, ohne die komplette Steuereinheit als Ausschussteil abschreiben zu müssen.
    • Zeichnungen:
    • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kraftstoff-Injektor mit einem Magnetventil nach dem Stand der Technik
    • Fig. 2 zeigt vergrößert das Ventilstück eines aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoff-Injektors im Längsschnitt
    • Fig. 3a zeigt einen Längsschnitt durch eine Steuereinheit eines Magnetventils gemäß dem Stand der Technik
    • Fig. 3b zeigt einen weiteren, um 90° gedrehten Längsschnitt durch eine Steuereinheit eines Magnetventils nach dem Stand der Technik
    • Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Steuereinheit des Magnetventils
    • Fig. 5a stellt detailliert den Kontaktring des erfindungsgemäßen Magnetventils dar im Längsschnitt dar
    • Fig. 5b zeigt den Kontaktring in perspektivischer Darstellung.
    • Fig. 6a stellt detailliert den Ablaufstutzen des erfindungsgemäßen Magnetventils im Längsschnitt dar.
    • Fig. 6b zeigt den Ablaufstutzen in perspektivischer Darstellung
    Beschreibung der Ausführungsvarianten:
  • In Fig. 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Kraftstoff-Injektor 10 in Schnittdarstellung gezeigt.
  • Der Kraftstoff-Injektor 10 umfasst eine Einspritzdüse 12, einen Injektorkörper 11, an dem seitlich ein Hochdruckanschluss 15 ausgebildet ist, sowie ein Magnetventil 18, welches aus einem Ventilstück 20, einem Magnetanker 28 sowie einer Steuereinheit 30 besteht.
  • Im Injektorkörper 11 sind ein Ventilkolben 14 und ein Ventilstück 20 koaxial in einer Bohrung angeordnet. Zwischen dem Ventilstück 20 und dem Injektorkörper 11 befindet sich ein Ringraum 21, welcher mit dem Hochdruckanschluss 15 in direkter Verbindung steht. Die Einspritzdüse 12 besteht aus einem Düsenkörper 16 und einer Düsennadel 13, wobei am Düsenkörper 16 im Kuppenbereich mindestens ein Spritzloch 17 ausgebildet ist, durch das Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden kann. Zwischen dem Ventilstück 20 und der Stirnseite des Ventilkolbens 14 ist einen Steuerraum 23 ausgebildet, welcher über eine Zulaufdrossel 22 mit dem Ringraum 21 des Kraftstoff-Injektor 10 verbunden ist. An der dem Magnetanker 28 zugewandten Stirnfläche des Ventilstücks 20 befindet sich ein Ventilsitz 25.
  • Wie in Fig. 2 detailliert dargestellt, sind der Ventilsitz 25 und der Steuerraum 22 durch eine Ablaufdrossel 24 verbunden, wobei eine Ventilkugel 26 derart mit dem Ventilsitz 25 zusammenwirkt, dass die Ablaufdrossel 24 im Falle einer nicht angesteuerten Steuereinheit 30 durch die Ventilkugel 26 verschlossen ist. Dabei wird die Ventilkugel 26 durch eine Kugelführung 27 am Magnetanker 28 in ihrer Position fixiert.
  • Die in den Fig. 3a und 3b dargestellte Steuereinheit 30, welche über eine Magnetspannmutter 31 mit dem Injektorkörper 11 verschraubt ist, entspricht dem Stand der Technik und umfasst einen Magnetkern 33 mit einer eingelassenen Magnetspule 35, eine Magnethülse 32, einen Ablaufstutzen 51 und wird über einen elektrischen Anschluss 50 angesteuert, welcher aus jeweils zwei Flachsteckern 46 und zwei Kontaktstiften 41 besteht, welche über je ein Steckverbindungselement 62 miteinander verbunden sind, wobei die Kontaktstifte 41 ein Teil der Magnetspule 35 darstellen. Wird die Steuereinheit 30 bestromt, so erzeugt die Magnetspule 35 im Magnetkern 33 eine Magnetkraft, welche den in Fig 1 dargestellten Magnetanker 28 mit einer an der Unterseite des Magnetankers 28 angeordneten Kugelführung 27 gegen die Kraft der Ventilfeder 29 anzieht. Durch eine Differenz zwischen dem Druck in der Rücklaufbohrung 52 und dem Druck im Steuerraum 23, wird die Ventilkugel 26 aus dem Ventilsitz 25 gedrückt. Durch den nun über die Ablaufdrossel 24 ausströmenden Kraftstoff reduziert sich der Druck im Steuerraum 23, so dass sich auf bekannte Weise der Verband aus Ventilkolben 14 und Düsennadel 13 bewegt und die Düsennadel 13 anhebt, wodurch der Kraftstoff durch die Spritzlöcher 17 im Düsenkörper 16 der Einspritzdüse 12 in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einströmen kann.
  • Zur Fixierung des Magnetkerns 33 in der Magnethülse 32 besitzt die Steuereinheit 30 eine in den Fig. 3a und Fig. 3b dargestellte Tellerfeder 37, welche den Magnetkern 33 und eine Halteplatte 39 gegeneinander verspannt. Die Ventilfeder 29 wird an einem Ende vom Ankerzapfen 45, welcher am oberen Ende des Magnetankers 28 ausgebildet ist, und am anderen Ende von der Halteplatte 39 geführt. Der Magnetanker 28 wird durch die Führungsbohrung 34 im Magnetkern 33 geführt.
  • Die Magnetspule 35 im Magnetkern 33 umfasst zwei Kontaktstifte 41, welche jeweils zusammen mit einem am Ende der Kontaktstifte 41 fixierten Steckverbindungs-elemente 62 sowie den Flachsteckern 46 den elektrischen Anschluss 50 bilden. Dabei werden die Kontaktstifte 41 in der Halteplatte 39 durch jeweils eine Stützplatte 38 geführt. Über Dichtelemente 44, welche sich in der Halteplatte 39 oberhalb der Stützplatte 38 befinden, wird der Kraftstoff führende Bereich in der Steuereinheit 30 abgedichtet und verhindert somit einen Kraftstoffaustritt entlang des elektrischen Anschlusses 50.
  • Der elektrische Anschluss 50 ist durch eine nichtleitende Injektorkappe 63, welche sich von der Magnethülse 32 bis zum Ablaufstutzen 51 erstreckt, gegen mechanische Beschädigungen und Masseschluss mit metallischen Injektorbauteilen geschützt.
  • In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinheit 30 des Magnetventils 18 dargestellt. Die Steuereinheit 30 umfasst ein Gehäuse 32,51, hier bestehend aus einer Magnethülse 32 und einem Ablaufstutzen 51. Dieses Gehäuse 32,51 kann jedoch auch einteilig ausgeführt werden.
  • In diesem Gehäuse 32,51 ist der Magnetkern 33 angeordnet, der sich an einer Schulter 64 der Magnethülse 32 abstützt. In diesem Magnetkern 33 ist eine Magnetspule 35 mit Kontaktstiften 41 aufgenommen. Diese Kontaktstifte 41 werden jeweils von einer Isolationshülse 49 ummantelt, wobei sich die Isolationshülsen 49 in zwei im Ablaufstutzen 51 ausgebildeten Bohrungen 56 befinden.
  • An dem der Magnetspule 35 abgewandten Ende der Isolationshülse 49 ist an jedem Kontaktstift 41 jeweils eine Isolationskappe 42 ausgeformt, welche der elektrischen Isolation der Kontaktstifte 41 gegen den metallischen Ablaufstutzen 51 dient. Dieser Isolationskappe 42 schließt sich ein Bereich an, an dem der Kontaktstift 41 an der elektrisch leitenden Oberfläche zumindest teilweise freigespart ist und somit Kontaktflächen 48 an den Kontaktstiften 41 eine elektrische Kontaktierung der Magnetspule 35 ermöglichen. Dabei kann die Isolationshülse 49 auch mehrteilig ausgeführt werden, wobei die Isolationskappe 42 dann nicht mit der isolierenden Ummantelung der restlichen Isolationshülse 49 verbunden ist und der Bereich der Kontaktfläche 48 an dem Kontaktstift 41 nicht durch einen Steg 43 geschützt ist. Im Bereich der Bohrungen 56 im Ablaufstutzen 51 zwischen den Zugangsbohrungen 53 und dem Magnetkern 33 ist an der Außenfläche der Isolationshülse 49 an jeder Ummantelung der Kontaktstifte 41 jeweils ein Dichtelement 44 angeordnet, welches einen Kraftstoffaustritt entlang des Weges des elektrischen Anschlusses 50 unterbindet. Alternativ kann auch die Isolationshülse 49 selbst aus einem hydraulisch dichtenden Material ausgeführt werden und so in die Bohrungen 56 eingepresst werden, dass eine vergleichbare Dichtwirkung entsteht.
  • Fig. 5a zeigte eine Längsschnitt durch einen Kontaktring 40, der eine Baugruppe bestehend aus Kontaktstiften 41, Isolationshülse 49 mit ausgeformten Stegen 43, der Isolationskappe 32 und Dichtelementen 44 darstellt.
  • Wird ein solchen Kontaktring 40 eingesetzt, so ist abweichend von der Darstellung in Fig. 4 zusätzlich ein kurzer Kontaktpin 36 an der Magnetspule 35 vorhanden, wobei die Kontaktpins 36 der Magnetspule 35 fest mit den Kontaktstiften 41 des Kontaktrings verbunden sind. Alternativ kann die Verbindung von Kontaktpin 36 und Kontaktstift 41 als lösbare Steckverbindung ausgeführt werden, wobei eines der Kontaktelemente 36,41 als Steckbuchse gestaltet werden, in welche das andere Kontaktelement 36,41 eingesteckt werden kann.
  • In einer in Fig. 4 und Fig. 5a dargestellten vorteilhaften Weiterbildung ist an dem Kontaktring 40 eine Sockelplatte 57 ausgebildet, welche sich auf der dem Magnetkern 33 zugewandten Stirnseite des Kontaktrings 40 befindet. Über diese Sockelplatte 57 ist der Kontaktring 40 zwischen Magnetkern 33 und Ablaufstutzen 51 derart verspannt, dass der Kontaktring 40 den Magnettopf 33 in die Magnethülse 32 drückt. Zusätzlich besitzt die Sockelplatte 57 an ihrem Innendurchmesser eine Anformung 65 zur Aufnahme einer Stützplatte 38. Dabei ist die Sockelplatte 57 derart ausgeformt, dass die Anformung 65 zu Aufnahme der Stützplatte 38 zwei seitliche Flanken 66 enthält, welche zur Führung einer Ventilfeder 29 geeignet sind.
  • Der in Fig. 6a und Fig. 6b dargestellte Ablaufstutzen 51 stellt ein Gehäuseteil der Steuereinheit 30 des Magnetventils 18 dar und besitzt eine zentrale Rücklaufbohrung 52 zum Anschluss einer nicht dargestellten Rücklaufleitung. An der Stirnfläche 58 auf der Unterseite des Ablaufstutzens 51 sind zwei Bohrungen 56 ausgebildet, welche zur Aufnahme des Kontaktrings 40 oder der Isolationshülsen 49 geeignet sind. Die Kontaktierung der Kontaktflächen 48 an den Kontaktstiften 41 erfolgt über die Zugangsbohrungen 53 im Gehäuse 32,51, wobei diese Zugangsbohrungen 53 bevorzugt im Ablaufstutzen 51 ausgebildet sind. Die Zugangsbohrungen 53 treffen in einer Verschneidung auf die Bohrung 56 im Ablaufstutzen 51, wobei die Verscheidung idealerweise auf Höhe der Kontaktfläche 48 am Kontaktstift 41 liegt.
  • Um die elektrische Kontaktierung des Steuerventils zu erleichtern, ist im Bereich der Verschneidung der Bohrungen 56 und der Zugangsbohrungen 53 im Ablaufstutzen 51 eine Kammer 61 ausgebildet, in welche ein externer Kontaktstecker einrasten kann. Eine solche Kammer 61 ist für das Steuerventil nicht zwangsläufig erforderlich und kann auch entfallen.
  • Am Außenbereich der Stirnfläche 58 des Ablaufstutzens 51 sind Kontaktflächen 59 ausgebildet, über welche der Ablaufstutzen an einem weiteren Gehäuseteil 32 fixiert werden kann.
  • Bei einer Ausführung des Ablaufstutzens 51 aus einem Polymerwerkstoff kann in die Kontaktfläche 59 ein Schweißring 60 eingespritzt werden, um die Verbindbarkeit mit dem weiteren Gehäuseteil 32 zu verbessern. Dabei ist für die Verbindung des Ablaufstutzens mit dem weiteren Gehäuseteil 32 jedes Verfahren geeignet, welches im Ergebnis zu einer dauerhaft hydraulisch dichten Verbindung der beiden Gehäuseteile 32,51 führt.

Claims (14)

  1. Magnetventil zur Steuerung eines Kraftstoffinjektors (10) mit einem Gehäuse (32,51), in dem ein Magnetkern (33) mit einer eingelassenen Magnetspule (35) angeordnet ist, wobei im Gehäuse (32,51) zwei Bohrungen (56) ausgebildet sind, in denen jeweils eine Isolationshülse (49) angeordnet ist, welche Kontaktstifte (41) zur Ansteuerung der Magnetspule (35) umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (32,51) Zugangsbohrungen (53) ausgebildet sind, welche einen Zugang zu einer Kontaktflächen (48) an den Kontaktstifte (41) ermöglichen.
  2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung der Steuereinheit (30) eines Magnetventils (18) über einen Kontaktring (40) erfolgt, welcher aus zwei Kontaktstiften (41) und mindestens einer Isolationshülse (49) besteht, wobei die Kontaktstifte (41) des Kontaktrings (40) mit Kontaktpins (36) der Magnetspule (35) beispielsweise durch Schweißen, Löten oder über eine Quetschverbindung fest verbunden sind.
  3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kontaktring (40) eine Isolationshülse (49) mit einer Isolationskappe (42) und einem Steg (43), vorzugsweise in Form einer nichtleitenden Kunststoffumspritzung, ausgebildet ist, so dass der Kontaktstift (41) im Bereich der Aussparungen der Stege (43) sowie im Kontaktbereich zwischen Kontaktstift (41) des Kontaktringes (40) mit dem Kontaktpin (36) der Magnetspule (35) freigelegt ist.
  4. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (41) direkt in der Magnetspule (35) fixiert ist und eine Isolationshülse (49), an der eine Isolationskappe (42), ein Steg (43) sowie eine weitere Isolationsflächen ausgebildet sind, derart angeordnet ist, dass der Kontaktstift (41) im Bereich der Aussparungen der Stege (43) freigelegt ist.
  5. Magnetventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationskappe (49) aus einem nichtleitenden Polymerwerkstoff, vorzugsweise einem Elastomer, besteht, gegenüber dem Durchmesser der Bohrungen (56) im Ablaufstutzen (51), der ein Teil des Gehäuses (32,51) bildet, ein geeignetes Aufmaß besitzt und derart in die Bohrungen (56) eingepresst wird, dass kein Kraftstoff über die Bohrungen (56) und die Zugangsbohrungen (53) aus dem Gehäuse (32,51) austreten kann.
  6. Magnetventil nach Anspruch 2,3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Magnetkern (33) zugewandten Seite des Kontaktringes (40) eine Sockelplatte (57) ausgebildet ist, welche einen Hubanschlag für den Magnetanker (28), beispielsweise in Form einer Stützplatte (38), aufnehmen kann.
  7. Magnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockelplatte (57) des Kontaktringes (40) durch geeignete Form und Materialwahl derart ausgebildet ist, dass sie, ähnlich einer Tellerfeder, zwischen dem Magnetkern (33) und der Stützplatte (38) derart verspannt ist, dass sie den Magnetkern (33) in die Magnethülse (32), welche einen Teil des Gehäuses (32,51) bildet, sowie die Stützplatte (38) gegen den Ablaufstutzen (51), der einen Teil des Gehäuses bildet, drückt.
  8. Magnetventil nach Anspruch 2,3,5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kontaktring (40) und der Stirnfläche (58) des Ablaufstutzen (51) mindestens eine sich gegenüberliegende Erhöhung des einen Bauteils (40,51) sowie mindestens eine Vertiefung des jeweils anderen Bauteils (40,51) ausgebildet sind, so dass ein Verdrehen des Kontaktrings (40) gegenüber dem Ablaufstutzen (51) durch Formschluss verhindert wird.
  9. Magnetventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Grund der Zugangsbohrungen (53) im Ablaufstutzen (51) oder im Bereich der Verschneidung zwischen den Zugangsbohrungen (53) und den Bohrungen (56) im Ablaufstutzen (51) eine Kammer (61) ausgebildet ist, welche den Zugang zu den Kontaktflächen (48) der Kontaktstifte (41) erleichtert oder in welcher ein Anschlussstecker formschlüssig fixiert werden kann.
  10. Magnetventil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufstutzen (51) als Kunststoff-Spritzguss-Bauteil mit einem an der Kontaktfläche (59) des Ablaufstutzen (51) eingelegten Schweißring (60) ausgeführt ist
  11. Magnetventil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufstutzen (51) derart mit der Magnethülse (32) verbunden ist, dass über die Verbindungsstellt (54) zwischen Kontaktfläche (59) des Ablaufstutzen (51) und der Magnethülse (32) keine Flüssigkeit aus dem Gehäuse (32,51) nach außen bzw. von Außen in das Gehäuse (32,51) dringen kann.
  12. Magnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (54) als Schweißstelle, Lötstelle oder Klebestelle ausgeführt ist.
  13. Magnetventil nach Anspruch 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufstutzen (51), welcher ein Teil des Gehäuses (32,51) darstellt, über eine zentrische Rücklaufbohrung (52) zur Aufnahme einer Rücklaufleitung (55) verfügt.
  14. Kraftstoff-Injektor (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff-Injektor (10) ein Magnetventil mit einer Steuereinheit (30) nach einem der Ansprüche 1-13 enthält.
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