EP2307699B1 - Magnetventil für einen kraftstoff-injektor sowie kraftstoff-injektor - Google Patents

Magnetventil für einen kraftstoff-injektor sowie kraftstoff-injektor Download PDF

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EP2307699B1
EP2307699B1 EP09772227.6A EP09772227A EP2307699B1 EP 2307699 B1 EP2307699 B1 EP 2307699B1 EP 09772227 A EP09772227 A EP 09772227A EP 2307699 B1 EP2307699 B1 EP 2307699B1
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EP
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solenoid valve
coil
fuel
magnet
valve according
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EP09772227.6A
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Friedrich Howey
Dietrich Klauk
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M47/02Fuel-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
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
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    • F02M63/0012Valves
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Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve, in particular a servo valve, for a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a fuel injector according to claim 11.
  • the from the DE 10 2004 013 239 A1 known fuel injector comprises a designed as a servo valve solenoid valve for controlling the fuel pressure in a control chamber of the fuel injector. Via the fuel pressure in the control chamber, a stroke movement of an injection valve element is controlled, with which an injection opening of the fuel injector is opened or closed.
  • the solenoid valve comprises a magnetic assembly having an electrical coil and a magnet armature which is displaced in the direction of the magnet assembly when the magnet assembly is energized and is spring-loaded in the closing direction when the magnet assembly is not energized by means of a valve closing spring.
  • the invention is therefore based on the object to propose an alternative solenoid valve, wherein in a simple manner at least one fuel return passage is provided with uncritical cross-sectional area. Furthermore, the object is to propose a fuel injector with a correspondingly optimized solenoid valve.
  • the invention is based on the idea to form at least one of the axial, in the prior art cross-section of a respective coil dome filled through holes in the magnetic core for the coil contact pins as fuel return passage through which fuel can flow in the direction of an injector return port with the solenoid valve open.
  • An embodiment is preferred in which both passage openings for the coil contact pins (connecting pins) are designed as fuel return passages, that is to say with a widened cross-section compared to the prior art, in order thus to achieve a symmetrical flow pattern.
  • the diameter-enlarged, fuel return passages forming through holes for the coil contact pins can be introduced into the magnet core at no extra cost, in particular can be pressed into a green compact for a subsequent sintering process.
  • This also has a positive effect on a possibly used for use pressing tool for the magnetic core, since this is more stable due to the larger compared to the prior art, to be produced fürgangsö Maschinensquerroughe.
  • the solenoid valve greater freedom to distribute the fuel return channel cross-section against a support body provided for the magnetic core bearing surface, with the result that the inner circumference of the support body can be narrower, ie designed with a smaller diameter.
  • At least one of the respective coil contact pin receiving through holes preferably all through holes, either completely disposed in a region radially outside the axial projection surface of the magnet armature, or from a region radially inward to radially outward in extends an area outside the axial projection surface of the armature.
  • a coil contact pin having a fuel return passage and forming a passage opening in a region radially outward of the axial projection surface of the stop disc is arranged or extends at least in a region radially outside this.
  • a maximum flow cross-section of the two fuel return passages is achieved by the through openings penetrated by a coil contact pin are guided radially outward to the outer periphery of the magnetic core, so that the partially closed by the passage openings fuel return passages are radially outwardly of the, in particular sleeve-shaped, carrier body limited.
  • the at least one passage opening forming the fuel return passage does not extend radially to the outer circumference of the magnetic core, so that the passage opening or the fuel return passage is bounded radially outwardly by the magnetic core.
  • the latter embodiment has the advantage that a circumferentially closed axial bearing surface for the magnetic core can be provided on the carrier body.
  • a coil mandrel is arranged in the penetrated by a coil contact pin through holes in which the associated coil contact pin is also partially received.
  • the coil dome preferably extends from the annular coil receiving in the axial direction and encapsulates the coil contact pin in sections.
  • the maximum circumferential extent of the at least one passage opening forming the fuel return passage at least approximately corresponds to the maximum circumferential extent of a winding dome assigned to it and passing through the passage opening.
  • a fuel return passage can be achieved with significantly lower circumferential extent, whereby a total of a larger contact surface of the magnetic core can be provided on the carrier body.
  • the cross-sectional area of the passageway can be adjusted by the choice of the radial extent of the passageway.
  • the minimum cross-sectional area of the at least one fuel return channel ie the cross-sectional area
  • the cross-sectional area is closest Range of the fuel return channel at least 8 mm 2 , in particular at least 9 mm 2 , preferably at least 10 mm 2 , more preferably at least 11 mm 2 , more preferably at least 12 mm 2 , so as to realize a generous outflow volume flow.
  • an embodiment of the solenoid valve is preferred in which the magnet armature does not abut directly on the magnet core, but on a stop disk (residual air disk) resting against the magnet core.
  • it makes sense to further divert the Ab Kunststoffmenge by at least one Spulentitlepin passage opening in the axial direction towards the injector return, since the stopper plate hydraulically obstructs a central through hole in the magnetic core usually open solenoid valve.
  • the axial contact surface of the magnetic core on the carrier body is greater than 30 mm 2 .
  • the carrier surface on which the magnetic core can be supported on the carrier body is formed by an inner annular shoulder of the carrier body.
  • the support surface is preferably greater than 40 mm 2 , preferably greater than 50 mm 2 , particularly preferably greater than 60 mm 2 .
  • the invention also leads to a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine with a, in particular serving as a servo valve, designed according to the concept of the invention solenoid valve.
  • the solenoid valve is characterized in that at least one passage opening receiving a coil contact pin is formed as a fuel return passage. Both, each receiving a coil contact pin through openings are each formed as a fuel return passage.
  • no further axial fuel return passages are provided, through which fuel can flow in the direction of the injector return port from the side of the magnet core facing the magnet armature with the solenoid valve open.
  • Fig. 1 is an incomplete and schematic representation of a solenoid valve 1 for a non-illustrated, known per se, for example, as in the DE 10 2004 013 239 A1 trained, fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine shown.
  • the solenoid valve 1 serves as a servo valve, with which the fuel pressure in a control space, not shown, limited by an injection valve element is controllable. With the solenoid valve open, fuel can flow from the control chamber past a magnet armature 2 to an injector return port, not shown, arranged in the plane of the drawing above the solenoid valve 1.
  • the solenoid valve 1 comprises a magnet assembly 3, which is braced within the fuel injector, not shown.
  • the magnet assembly 3 comprises a sleeve-shaped carrier body 4 made of steel, which has a radially inner annular shoulder 5.
  • a magnetic core 6 is arranged, which is supported in the axial direction with an annular bearing surface formed by a participatpolabexcellent 7 on the one support surface for the magnetic core forming annular shoulder 5.
  • Radial distance to the technicallypolabterrorism 7 is an inner pole section 8.
  • Constantpolabites 7 and réellepolabites 8 are over a in the sectional view according to Fig. 1 invisible, annular yoke connected to each other.
  • the yoke portion, the brieflypolabites 7 and the mecanical ness of the armature 2 define a ringnutförmige Spulenausnaturalung 9, which is open in the direction of the armature 2.
  • an electric coil 10 solenoid coil
  • a magnetic field when energized, which causes an adjusting movement of the armature 2 in the direction of the magnet assembly 3.
  • the electrical coil 10 comprises a winding support 11 which carries a wound winding wire 13 in an axially lower, groove-shaped section 12. Further, in the winding support 11 two pointing in the axial direction coil contact pins 14, 15 anchored, which are contacted in a region axially above the winding support 11 to the winding wire 13 electrically. For this purpose, the coil contact pins 14, 15 are partially wrapped by the winding wire 13, wherein the wrapped areas of each of a copper sleeve 16, 17 (welding sleeves) are surrounded.
  • Each copper sleeve 16, 17 is arranged in a coil mandrel 18, 19, wherein the coil mandrels 18, 19 extend in the axial direction beyond the annular groove-shaped Spulenaus principleung 9 in the direction of the drawing plane up through later to be explained through holes 21, 22 therethrough.
  • Fig. 1 shows, the copper sleeves 16, 17 and the winding wires 13 are received in a Kunststoffvergussmasse 20 which closes the winding wires 13 fuel-tight and forms a main component of the coil mandrels 18, 19.
  • each coil contact pin 14, 15 is a previously mentioned, penetrated by a respective coil mandrel 18, 19, axial through hole 21, 22 assigned in the cup-shaped magnetic core 6 through which the respective coil contact pin 14, 15 is led out in the axial direction of the magnetic core 6.
  • Each axial passage opening 21, 22, which extends from an axially lower end side to an axially upper end side of the magnetic core 6, is formed in a radially outer region as a fuel return channel 23, 24, can flow through the fuel when the solenoid valve 1 is open in the plane of the drawing in the axial direction up to an injector return not shown.
  • the fuel thus flows with open solenoid valve 1 on the armature 2 in the axial direction over to the fuel return channels 23, 24 formed by the through holes 21, 22, which in the embodiment shown radially inward of the electric coil 10, in the circumferential directions of the magnetic core 6, more precisely from the outer pole section 7 and radially outwardly from the carrier body 4, are limited.
  • a valve closing spring 30 is accommodated, which is supported in the axial direction, for example, on a Injektordeckel (housing part), not shown, and in the axial direction down the stop plate 28 by itself on the magnet assembly 3 facing end face of the armature 2 is supported.
  • the fuel return passages 23, 24 extend from a radially inner portion which is radially within an axial, not shown projection surface of the armature plate portion 25 of the armature 2, to a radially outer region, the radially outward of said axial projection surface of the Anchor plate portion 25 of the armature is located.
  • Fig. 2 is the magnet assembly 3 according to Fig. 1 shown in a perspective view obliquely from below.
  • the central passage 29 which does not serve here as a fuel return passage.
  • the fuel return passages 23, 24 can be seen, which are bounded radially inward by the electric coil 10 and in the circumferential direction by the outer pole section 7.
  • the fuel return ducts 23, 24 are formed in each case by a passage opening 21, 22 in the magnet core 6 open at the edge.
  • the circumferential extent of the fuel return ducts 23, 24 substantially corresponds to the circumferential extent of the respective coil dome 18, 19. Only in the radial outward direction do the passage openings 21, 22 extend beyond the coil domes 18, 19.
  • the cross-sectional contour of the fuel return passages 23, 24 is formed substantially rectangular.
  • a pie-shaped (circular segment-shaped) formation can be realized.
  • Fig. 3 is an alternative embodiment of a magnetic assembly 3 for a solenoid valve 1 of a fuel injector shown in a view from below.
  • the central passage 29 of the radially outward of is limited to the réellepolabites 8, wherein radially between the inner pole portion 8 and a participatpolabites 7, an annular Spulenaus Principleung 9 is formed.
  • the electrical coil 10 is formed thickened at two offset in 180 ° to each other points.
  • the ones out Fig. 3 not visible coil contact pins 14, 15 and the associated coil dome 18, 19 arranged.
  • the thickened regions are accommodated in axial passage openings 21, 22 which form a fuel return passage 23, 24 radially outside the electrical coil 10 in each case.
  • the passage openings 21, 22 are not guided to the outer edge of the magnetic core 6, more precisely the outer pole section 7, but that the passage openings 21, 22 and thus the fuel return passages 23, 24 are bounded radially outwardly by the outer pole section 7 of the magnetic core 6 ,

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, insbesondere ein Servoventil, für einen Kraftstoff-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Kraftstoff-Injektor gemäß Anspruch 11.
  • Der aus der DE 10 2004 013 239 A1 bekannte Kraftstoff-Injektor umfasst ein als Servoventil ausgebildetes Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdrucks in einem Steuerraum des Kraftstoff-Injektors. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Einspritzventilelementes gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Kraftstoff-Injektors geöffnet oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst eine, eine elektrische Spule aufweisende Magnetbaugruppe und einen Magnetanker, der bei Bestromung der Magnetbaugruppe in Richtung der Magnetbaugruppe verstellt und bei Nicht-Bestromung der Magnetbaugruppe mit Hilfe einer Ventilschließfeder in Schließrichtung federkraftbeaufschlagt wird.
  • Beim Öffnen des Magnetventils wird ein Flüssigkeitsvolumen entspannt und als sogenannte Absteuermenge über einen Kraftstoff-Rücklaufanschluss abgelassen. Die Absteuermenge wird dabei über eine die Ventilschließfeder aufnehmende Mittelbohrung zentral durch den Magnetkern zum Injektor-Rücklaufanschluss geführt.
    Zur Minimierung von magnetischen Klebeffekten ist es bekannt geworden, axial zwischen der Magnetbaugruppe und dem relativ zur Magnetbaugruppe verstellbaren Magnetanker eine Anschlagscheibe (Restluftscheibe) aufzunehmen, die einen bei dem aus der DE 10 2004 013 239 A1 noch vorgesehenen Spalt axial zwischen der Magnetbaugruppe und dem Magnetanker hydraulisch verschließt, sodass bei geöffnetem Magnetventil die Mittelbohrung hydraulisch abgekoppelt ist. Zum Zuführen der Absteuermenge zum Injektorrücklaufanschluss ist es bei der Anmelderin als hausinterner Stand der Technik für den Fall des Vorsehens einer Anschlagscheibe bekannt geworden, am Außenumfang des Magnetkerns eine oder mehrere, in axialer Richtung verlaufende Nut(en) vorzusehen, durch die die Absteuermenge in axialer Richtung zwischen Magnetkern und hülsenförmigen Trägerkörper zum Injektor-Rücklauf strömen kann. Bedingt durch eine gegebene Mindest-Wandstärke des Magnetkerns sowie eine geforderte minimale Auflagefläche des Magnetkerns auf einer Ringschulter eines Trägerkörpers bei nach oben begrenztem Außendurchmesser des Magnetkerns ist nur ein sehr begrenzter Durchfluss möglich, sodass sich Durchmessertoleranzen am Trägerkörper und am Magnetkern stark auf den Durchflussquerschnitt der gebildeten Nuten auswirken. Ebenso ist die Auflagefläche des Magnetkerns am Trägerkörper stark limitiert, sodass die Gefahr des Einsinkens des Magnetkerns gegeben ist, was wiederum eine unerwünschte Positionsänderung des Magnetkerns im Trägerkörper zur Folge haben kann, die sich auf die Funktion des Magnetventils auswirken würde. Aus den Dokumenten DE102006061946A1 und EP1517341A2 sind andere ähnliche Kraftstoffinjektoren mit Magnetventile bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Magnetventil vorzuschlagen, bei dem auf einfache Weise mindestens ein Kraftstoffrücklaufkanal mit unkritischer Querschnittsfläche vorgesehen ist. Ferner besteht die Aufgabe darin, einen Kraftstoff-Injektor mit einem entsprechend optimierten Magnetventil vorzuschlagen.
  • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Magnetventils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftstoff-Injektors mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mindestens eine der axialen, im Stand der Technik querschnittlich von jeweils einem Spulendom ausgefüllten Durchgangsöffnungen im Magnetkern für die Spulenkontaktpins als Kraftstoffrücklaufkanal auszubilden, durch den bei geöffnetem Magnetventil Kraftstoff in Richtung eines Injektor-Rücklaufanschlusses abströmen kann. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der beide Durchgangsöffnungen für die Spulenkontaktpins (Anschlusspins) als Kraftstoff-Rücklaufkanäle, also mit einem im Vergleich zum Stand der Technik erweiterten Querschnitt ausgebildet sind, um somit ein symmetrisches Strömungsbild zu erreichen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der auf zusätzlich zu den Durchgangsöffnungen vorgesehene, von am Außenumfang des Magnetkerns angeordneten Axialnuten gebildete, keine Spulenkontaktpins aufnehmende, Kraftstoff-Rücklaufkanäle verzichtet wird, sodass bei geöffnetem Magnetventil der Kraftstoff im Wesentlichen ausschließlich durch mindestens eine der jeweils einen Spulenkontaktpin aufnehmenden Durchgangsöffnungen im Magnetkern in Richtung Injektor-Rücklaufanschluss strömen kann. Durch die Ausbildung mindestens einer einen Spulenkontaktpin aufnehmenden Durchgangsöffnung als Kraftstoffrücklaufkanal können auf überraschend einfache Weise ausreichend große, in weiten Grenzen wählbare, Kraftstoffrücklaufkanalquerschnitte realisiert werden, die sich ggf. im Kennfeld und der Gegendruckempfindlichkeit des Magnetventils positiv auswirken, insbesondere deshalb, weil die Druckdifferenz zwischen dem Druck oberhalb und unterhalb des Magnetkerns besser gesteuert werden kann. Von besonderem Vorteil ist es, dass die durchmesservergrößerten, Kraftstoffrücklaufkanäle bildenden Durchgangsöffnungen für die Spulenkontaktpins ohne Mehrkosten in den Magnetkern einbringbar, insbesondere in einen Grünling für einen nachfolgenden Sinterprozess einpressbar sind. Dies wirkt sich auch positiv auf ein ggf. zum Einsatz kommendes Presswerkzeug für den Magnetkern aus, da dieses aufgrund der im Vergleich zum Stand der Technik größeren, herzustellenden Durchgangsöffnungsquerschnitte stabiler wird. Darüber hinaus werden bei der Auslegung des Magnetventils größere Freiheiten zur Verteilung des Kraftstoffrücklaufkanalquerschnittes gegenüber einer vom Trägerkörper für den Magnetkern bereitgestellten Auflagefläche erhalten, mit der Folge, dass der Innenumfang des Trägerkörpers enger, d.h. mit einem geringeren Durchmesser ausgelegt werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass zumindest eine der jeweils einen Spulenkontaktpin aufnehmenden Durchgangsöffnungen, vorzugsweise sämtliche Durchgangsöffnungen, entweder vollständig in einem Bereich radial außerhalb der axialen Projektionsfläche des Magnetankers angeordnet ist, oder sich von einem Bereich radial innen bis nach radial außen in einen Bereich außerhalb der axialen Projektionsfläche des Magnetankers erstreckt. Auf diese Weise wird bei geöffnetem Magnetventil ein optimaler Zuströmungspfad für Kraftstoff zu der entsprechenden Durchgangsöffnung bereitgestellt. Im Falle des Vorsehens einer, insbesondere amagnetischen, Anschlagsscheibe (Restluftscheibe) in einem Bereich axial zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker ist es bevorzugt, wenn die mindestens eine, einen Spulenkontaktpin aufweisende und einen Kraftstoffrücklaufkanal bildende Durchgangsöffnung in einem Bereich radial außerhalb der axialen Projektionsfläche der Anschlagscheibe angeordnet ist bzw. sich zumindest in einen Bereich radial außerhalb dieser erstreckt.
  • Ein maximaler Durchflussquerschnitt der zwei Kraftstoffrücklaufkanäle wird erzielt, indem die von einem Spulenkontaktpin durchsetzten Durchgangsöffnungen bis nach radial außen an den Außenumfang des Magnetkerns geführt sind, sodass die von den Durchgangsöffnungen abschnittsweise begrenzten Kraftstoffrücklaufkanäle radial außen von dem, insbesondere hülsenförmigen, Trägerkörper begrenzt sind.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich die mindestens eine den Kraftstoffrücklaufkanal bildende Durchgangsöffnung nicht radial bis zum Außenumfang des Magnetkerns, sodass die Durchgangsöffnung bzw. der Kraftstoffrücklaufkanal radial außen von dem Magnetkern begrenzt ist. Letztere Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine umfangsgeschlossene axiale Auflagefläche für den Magnetkern am Trägerkörper bereitgestellt werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass in den von einem Spulenkontaktpin durchsetzten Durchgangsöffnungen zusätzlich zu dem Spulenkontaktpin ein Spulendom angeordnet ist, in dem der zugehörige Spulenkontaktpin auch abschnittsweise aufgenommen ist. Dabei erstreckt sich der Spulendom vorzugsweise ausgehend von der ringförmigen Spulenaufnahme in axialer Richtung und kapselt den Spulenkontaktpin abschnittsweise in sich ein.
  • Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die maximale Umfangserstreckung der mindestens einen, den Kraftstoffrücklaufkanal bildenden, Durchgangsöffnung zumindest näherungsweise der maximalen Umfangserstreckung eines ihr zugeordneten, die Durchgangsöffnung durchsetzenden Spulendoms entspricht. Im Gegensatz zu einer Lösung mit am Außenumfang des Magnetkerns vorgesehenen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Axialnuten kann hierdurch ein Kraftstoffrücklaufkanal mit wesentlich geringerer Umfangserstreckung erzielt werden, wodurch insgesamt eine größere Anlagefläche des Magnetkerns am Trägerkörper bereitgestellt werden kann. Die Querschnittsfläche des Durchgangskanals kann durch die Wahl der Radialerstreckung der Durchgangsöffnung eingestellt werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die minimale Querschnittsfläche des mindestens einen Kraftstoffrücklaufkanals, also die Querschnittsfläche am engsten Bereich des Kraftstoffrücklaufkanals mindestens 8 mm2, insbesondere mindestens 9 mm2, vorzugsweise mindestens 10 mm2, besonders bevorzugt mindestens 11 mm2, besonders bevorzugt mindestens 12 mm2 beträgt, um somit einen großzügigen Abflussvolumenstrom zu realisieren.
  • Wie bereits erwähnt ist eine Ausführungsform des Magnetventils bevorzugt, bei der der Magnetanker nicht unmittelbar am Magnetkern, sondern an einer am Magnetkern anliegenden Anschlagscheibe (Restluftscheibe) anschlägt. Insbesondere bei einer derartigen Ausführungsform ist es sinnvoll, die Absteuermenge durch mindestens eine einen Spulenkontaktpin aufnehmende Durchgangsöffnung in axialer Richtung weiter hin zum Injektorrücklauf zu leiten, da die Anschlagscheibe in der Regel bei geöffnetem Magnetventil eine zentrische Durchgangsöffnung im Magnetkern hydraulisch versperrt.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die axiale Anlagefläche des Magnetkerns am Trägerkörper größer als 30 mm2 ist. Bevorzugt wird die Trägerfläche, an der sich der Magnetkern am Trägerkörper abstützen kann von einer inneren Ringschulter des Trägerkörpers gebildet. Bevorzugt ist die Trägerfläche größer als 40 mm2, bevorzugt größer als 50 mm2, besonders bevorzugt größer als 60 mm2.
  • Insbesondere dann, wenn die Umfangskontur des Kraftstoffrücklaufkanals zumindest näherungsweise rechteckig gewählt wird, wird eine vergleichsweise geringe Toleranzabhängigkeit der Querschnittsfläche des Kraftstoffrücklaufkanals erhalten.
  • Die Erfindung führt auch auf einen Kraftstoff-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem, insbesondere als Servoventil dienenden, nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Magnetventil. Das Magnetventil zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine einen Spulenkontaktpin aufnehmende Durchgangsöffnung als Kraftstoffrücklaufkanal ausgebildet ist. Bevorzugt sind beide, jeweils einen Spulenkontaktpin aufnehmende Durchgangsöffnungen jeweils als Kraftstoffrücklaufkanal ausgebildet. Ganz besonders bevorzugt sind zusätzlich zu der einen Durchgangsöffnung oder zu den beiden Durchgangsöffnungen keine weiteren axialen Kraftstoff-Rücklaufkanäle vorgesehen, durch die Kraftstoff bei geöffnetem Magnetventil von der dem Magnetanker zugewandten Seite des Magnetkerns her in Richtung Injektor-Rücklaufanschluss strömen kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
  • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines als Servoventil ausgebildeten Magnetventils für einen Kraftstoff-Injektor,
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht der Magnetbaugruppe des Magnetventils gemäß Fig. 1 und
    Fig. 3
    eine Magnetbaugruppe eines alternativen Magnetventils in einer Ansicht auf die Polflächen.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • In Fig. 1 ist in einer unvollständigen und schematischen Darstellung ein Magnetventil 1 für einen nicht weiter dargestellten, an sich bekannten, beispielsweise wie in der DE 10 2004 013 239 A1 ausgebildeten, Kraftstoff-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gezeigt. Das Magnetventil 1 dient als Servoventil, mit dem der Kraftstoffdruck in einem nicht gezeigten, von einem Einspritzventilelement begrenzten Steuerraum steuerbar ist. Bei geöffnetem Magnetventil kann Kraftstoff aus dem Steuerraum an einem Magnetanker 2 vorbei zu einem nicht gezeigten, in der Zeichnungsebene oberhalb des Magnetventils 1 angeordneten Injektor-Rücklaufanschluss strömen.
  • Das Magnetventil 1 umfasst eine Magnetbaugruppe 3, die innerhalb des nicht gezeigten Kraftstoff-Injektors verspannt ist. Die Magnetbaugruppe 3 umfasst einen hülsenförmigen Trägerkörper 4 aus Stahl, der eine radial innere Ringschulter 5 aufweist. Innerhalb des Trägerkörpers 4 ist ein Magnetkern 6 angeordnet, der sich in axialer Richtung mit einer von einem Außenpolabschnitt 7 gebildeten ringförmigen Auflagefläche auf der eine Trägerfläche für den Magnetkern bildenden Ringschulter 5 abstützt. Mit Radialabstand zu dem Außenpolabschnitt 7 befindet sich ein Innenpolabschnitt 8. Außenpolabschnitt 7 und Innenpolabschnitt 8 sind über einen in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 nicht sichtbaren, ringförmigen Jochabschnitt miteinander verbunden. Der Jochabschnitt, der Außenpolabschnitt 7 sowie der Innenpolabschnitt 8 begrenzen eine ringnutförmige Spulenausnehmung 9, die in Richtung des Magnetankers 2 offen ist. Innerhalb der Spulenausnehmung 9 ist eine elektrische Spule 10 (Magnetspule) angeordnet, die bei Bestromung ein magnetisches Feld erzeugt, das eine Verstellbewegung des Magnetankers 2 in Richtung der Magnetbaugruppe 3 verursacht.
  • Die elektrische Spule 10 umfasst einen Wicklungsträger 11, der in einem axial unteren, nutförmigen Abschnitt 12 einen gewickelten Wicklungsdraht 13 trägt. Ferner sind in dem Wicklungsträger 11 zwei in axiale Richtung weisende Spulenkontaktpins 14, 15 verankert, die in einem Bereich axial oberhalb des Wicklungsträgers 11 mit dem Wicklungsdraht 13 elektrisch kontaktiert sind. Hierzu sind die Spulenkontaktpins 14, 15 bereichsweise von dem Wicklungsdraht 13 umwickelt, wobei die umwickelten Bereiche von jeweils einer Kupferhülse 16, 17 (Schweißhülsen) umgeben sind. Jede Kupferhülse 16, 17 ist in einem Spulendom 18, 19 angeordnet, wobei sich die Spulendome 18, 19 in axialer Richtung über die ringnutförmige Spulenausnehmung 9 hinaus in Richtung in der Zeichnungsebene nach oben durch später noch zu erläuternde Durchgangsöffnungen 21, 22 hindurch erstrecken. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, sind die Kupferhülsen 16, 17 sowie die Wicklungsdrähte 13 in einer Kunststoffvergussmasse 20 aufgenommen, die die Wicklungsdrähte 13 kraftstoffdicht verschließt und einen Hauptbestandteil der Spulendome 18, 19 bildet.
  • Wie sich weiter aus Fig. 1 ergibt, ist jedem Spulenkontaktpin 14, 15 eine zuvor erwähnte, von jeweils einem Spulendom 18, 19 durchsetzte, axiale Durchgangsöffnung 21, 22 im topfförmigen Magnetkern 6 zugeordnet, durch die der jeweilige Spulenkontaktpin 14, 15 in axialer Richtung aus dem Magnetkern 6 herausgeführt ist. Jede axiale Durchgangsöffnung 21, 22, die von einer axial unteren Stirnseite bis zu einer axial oberen Stirnseite des Magnetkerns 6 reicht, ist in einem radial äußeren Bereich als Kraftstoffrücklaufkanal 23, 24 ausgebildet, durch den Kraftstoff bei geöffnetem Magnetventil 1 in der Zeichnungsebene in axialer Richtung nach oben zu einem nicht gezeigten Injektor-Rücklauf strömen kann.
  • Wie sich aus Fig. 1 ergibt, kann der Magnetanker 2 mit seinem in der Zeichnungsebene oberen Ankerplattenabschnitt 25 nicht unmittelbar am Magnetkern 6, genauer an einer Innenpolfläche 26 oder einer Außenpolfläche 27 des Magnetkerns 6, anschlagen, sondern lediglich an einer axial zwischen dem Magnetkern 6 und dem Ankerplattenabschnitt 25 des Magnetankers 2 angeordneten Anschlagscheibe 28 aus einem amagnetischen Material. Diese verschließt bei geöffnetem Magnetventil einen zentrischen Durchgangskanal 29 im Magnetkern 6, der radial außen von dem Innenpolabschnitt 8 des Magnetkerns 6 begrenzt wird. Der Kraftstoff strömt also bei geöffnetem Magnetventil 1 am Magnetanker 2 in axialer Richtung vorbei zu den von den Durchgangsöffnungen 21, 22 gebildeten Kraftstoff-Rücklaufkanälen 23, 24, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel radial innen von der elektrischen Spule 10, in den Umfangsrichtungen von dem Magnetkern 6, genauer von dem Außenpolabschnitt 7 und radial außen von dem Trägerkörper 4, begrenzt werden.
  • In den Durchgangskanal 29 ist eine Ventilschließfeder 30 aufgenommen, die sich in axialer Richtung beispielsweise an einem nicht gezeigten Injektordeckel (Gehäuseteil) abstützt und in axialer Richtung nach unten die Anschlagscheibe 28 durch sich an der der Magnetbaugruppe 3 zugewandten Stirnseite des Magnetankers 2 abstützt.
  • Wie sich weiter aus Fig. 1 ergibt, erstrecken sich die Kraftstoff-Rücklaufkanäle 23, 24 von einem radial inneren Bereich, der radial innerhalb einer axialen, nicht eingezeichneten Projektionsfläche des Ankerplattenabschnittes 25 des Magnetankers 2 liegt, bis in einen radial äußeren Bereich, der radial außerhalb der erwähnten, axialen Projektionsfläche des Ankerplattenabschnitts 25 des Magnetankers liegt.
  • In Fig. 2 ist die Magnetbaugruppe 3 gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten gezeigt. Zu erkennen ist der zentrische Durchgangskanal 29, der hier nicht als Kraftstoffrücklaufkanal dient. Ferner sind die Kraftstoff-Rücklaufkanäle 23, 24 zu erkennen, die radial innen von der elektrischen Spule 10 und in Umfangsrichtung von dem Außenpolabschnitt 7 begrenzt werden. Die Kraftstoff-Rücklaufkanäle 23, 24 werden gebildet von jeweils einer randseitig offenen Durchgangsöffnung 21, 22 im Magnetkern 6. Zu erkennen ist, dass die Umfangserstreckung der Kraftstoff-Rücklaufkanäle 23, 24 im Wesentlichen der Umfangserstreckung des jeweiligen Spulendoms 18, 19 entspricht. Lediglich in radialer Richtung nach außen erstrecken sich die Durchgangsöffnungen 21, 22 über die Spulendome 18, 19 hinaus. Ferner ergibt sich aus Fig. 2 dass die Querschnittskontur der Kraftstoff-Rücklaufkanäle 23, 24 im Wesentlichen rechteckig ausgeformt ist. Alternativ ist beispielsweise auch eine tortenstückförmige (kreissegmentförmige) Ausformung realisierbar.
  • In Fig. 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Magnetbaugruppe 3 für ein Magnetventil 1 eines Kraftstoff-Injektors in einer Ansicht von unten gezeigt. Zu erkennen ist der zentrische Durchgangskanal 29 der radial außen von dem Innenpolabschnitt 8 begrenzt ist, wobei radial zwischen dem Innenpolabschnitt 8 und einem Außenpolabschnitt 7 eine ringförmige Spulenausnehmung 9 gebildet ist. Fig. 3 ist zu entnehmen, dass die elektrische Spule 10 an zwei in 180° zueinander versetzten Stellen verdickt ausgebildet ist. Hier sind die aus Fig. 3 nicht ersichtlichen Spulenkontaktpins 14, 15 sowie die zugehörigen Spulendome 18, 19 angeordnet. Zu erkennen ist weiter, dass die verdickten Bereiche in axialen Durchgangsöffnungen 21, 22 aufgenommen sind, die radial außerhalb der elektrischen Spule 10 jeweils einen Kraftstoffrücklaufkanal 23, 24 bilden. Zu erkennen ist ferner aus Fig. 3, dass die Durchgangsöffnungen 21, 22 nicht bis zum Außenrand des Magnetkerns 6, genauer des Außenpolabschnitts 7, geführt sind, sondern dass die Durchgangsöffnungen 21, 22 und damit die Kraftstoff-Rücklaufkanäle 23, 24 radial außen von dem Außenpolabschnitt 7 des Magnetkerns 6 begrenzt sind. Hieraus resultiert der Vorteil einer größeren, randseitigen, ringförmigen Auflagefläche des Magnetkerns 6 auf einer beispielhaft in Fig. 1 gezeigten inneren Ringschulter (Trägerfläche) eines Trägerkörpers.

Claims (9)

  1. Magnetventil, insbesondere Servoventil, für einen Kraftstoff-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Magnetanker (2), der relativ zu einer Magnetbaugruppe (3) verstellbar ist, die einen in einem Trägerkörper (4) aufgenommenen Magnetkern (6) aufweist, der in einer Spulenausnehmung (9) eine mindestens zwei Spulenkontaktpins (14, 15) aufweisende elektrische Spule (10) aufweist, wobei zumindest zwei Durchgangsöffnungen (21, 22) als Kraftstoffrücklaufkanäle (23, 24) ausgebildet sind, und wobei sich die Durchgangsöffnungen (21, 22) nach radial außen bis zum Außenumfang des Magnetkerns (6) erstrecken, derart, dass die Kraftstoffrücklaufkanäle (23, 24) radial außen von dem Trägerkörper (4) begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Spulenkontaktpin (14, 15) eine der den Magnetkern (6) axial durchsetzende Durchgangsöffnungen (21, 22) zugeordnet ist.
  2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Durchgangsöffnungen (21, 22) in einem Bereich radial außerhalb der axialen Projektionsfläche des Magnetankers (2) angeordnet ist, oder sich zumindest eine der Durchgangsöffnungen (21, 22) bis in einen Bereich radial außerhalb der axialen Projektionsfläche des Magnetankers (2) erstreckt.
  3. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Spulenkontaktpin (14, 15) ein in der entsprechenden Durchgangsöffnung (21, 22) aufgenommener Spulendom (18, 19) zugeordnet ist.
  4. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Umfangserstreckung jeder Durchgangsöffnung (21, 22) zumindest näherungsweise, der maximalen Umfangserstreckung des ihr zugeordneten Spulendoms (18, 19) entspricht.
  5. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Querschnittsfläche des mindestens einen von den Durchgangsöffnungen (21, 22) gebildeten Kraftstoffrücklaufkanals (23, 24) mindestens 6 mm2, insbesondere mindestens 8 mm2, vorzugsweise mindestens 10 mm2, bevorzugt mindestens 11 mm2, besonders bevorzugt mindestens 12 mm2 beträgt.
  6. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen der Magnetbaugruppe (3) und dem Magnetanker (2) eine Anschlagscheibe (28), vorzugsweise aus einem amagnetischen Material angeordnet ist.
  7. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anlagefläche des Magnetkerns (6) am Trägerkörper (4) größer als 30 mm2, insbesondere größer als 40 mm2, vorzugsweise größer als 50 mm2, besonders bevorzugt größer als 60 mm2 ist.
  8. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangskontur jedes Kraftstoffrücklaufkanals (23, 24) zumindest näherungsweise rechteckig ist.
  9. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem, insbesondere als Servoventil ausgebildeten, Magnetventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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