EP2655854A1 - Ventil zum einspritzen von kraftstoff - Google Patents

Ventil zum einspritzen von kraftstoff

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EP2655854A1
EP2655854A1 EP11779181.4A EP11779181A EP2655854A1 EP 2655854 A1 EP2655854 A1 EP 2655854A1 EP 11779181 A EP11779181 A EP 11779181A EP 2655854 A1 EP2655854 A1 EP 2655854A1
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EP
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armature
valve
damping
valve according
stop
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Withdrawn
Application number
EP11779181.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Pilgram
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/306—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using mechanical means

Definitions

  • the present invention relates to a valve for injecting fuel with a simplified and less expensive construction.
  • Valves for injecting fuel are known from the prior art in various configurations.
  • the armature is made of a soft magnetic material in solenoid valves, which can be produced, for example, as a turned part.
  • the anchor is coated with chrome.
  • the valve according to the invention for injecting fuel with the features of claim 1 has the advantage over the other hand, that an improved damping of an impact pulse of an armature on a stop is possible. Furthermore, according to the invention, a noise transmission can also be damped become. Also results in addition to a significant cost reduction by eliminating a chromium plating an increase in long-term stability. This is inventively achieved in that is dispensed with the chrome plating of the armature and instead a damping element is provided, which is provided between the armature and the stop.
  • Damping element is applied as a layer on at least a portion of the anchor and / or on at least a portion of the stop.
  • Damping layer can be applied very easily and inexpensively.
  • the armature is preferably formed as a disk, whereby the mass of the armature can be reduced. As a result, an impact impulse is added
  • Actuator of the armature reduced at the stop.
  • the armature In addition to forming the armature as a disk, it is alternatively also possible for the armature to have a peripheral edge projecting in the axial direction on a disc-shaped base surface, so that the armature has a cup shape.
  • the cup-shaped anchor can be produced for example by deep drawing or extrusion.
  • the disc-shaped anchor can be produced for example by means of stamping.
  • the anchor is preferably made of a soft magnetic material.
  • the damping layer is made of a non-magnetic material and provides a magnetic residual air gap at the anchor ready.
  • the damping layer is made of a hard plastic
  • the damping layer is preferably sprayed onto the soft magnetic armature.
  • the damping layer has a thickness in a range of 10 to 30 ⁇ , preferably about 20 ⁇ . It has been found that in particular a thickness of 20 ⁇ in terms of cost
  • the armature has one or more fuel bores through which fuel can be passed from one side of the armature through the armature to the other side of the armature and then to the valve outlet.
  • Magnet injectors can thus be very simple and
  • valves according to the invention can be inwardly opening or outwardly opening valves.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a valve according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a valve according to a second exemplary embodiment of the invention
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a valve according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a valve according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a magnetic valve 1 according to a first embodiment for injecting fuel, wherein the valve is not shown completely, but only schematically.
  • the valve comprises a valve needle 2 as an adjusting element and an armature 3, which is connected to the valve needle. As a result, the valve needle 2 moves together with the armature 3.
  • a stop 6 is further provided, which has a Path of the anchor 3 limited.
  • a provision of the armature 3 is effected by means of a return element 8.
  • the valve is a solenoid valve and further comprises a coil 9, which moves the armature 3 in the direction of arrow A to the stop 6 during energization and thereby opens the valve.
  • the armature 3 comprises an armature body 4, which is designed as a disk.
  • a damping element 5 is applied in the form of a damping layer.
  • the damping layer in this case has a thickness of about 20 ⁇ and is shown exaggerated in Figure 1 for reasons of clarity.
  • the damping layer is made of a non-magnetic material, preferably plastic or a rubber material, e.g. Rubber, made.
  • Damping layer damping the impact pulse on the stop 6 and also a damping of noise transmission. Since the anchor body 4 is a disc, an anchor mass is further reduced, so that also from this a reduced impact pulse at the stop 6 results.
  • a passage opening 1 1 is further provided for a fuel passage from one side of the armature to the other side of the armature.
  • Figure 2 shows a valve 1 according to a second embodiment of the
  • FIG. 2 in the second exemplary embodiment, FIG. 1
  • Damping element 5 is provided in the form of a damping layer on the stop 6.
  • the armature 3 comprises only the soft-magnetic anchor body 4.
  • the damping layer arranged on the stop 6 assumes the same function as the damping layer of the first embodiment.
  • the third embodiment shown in Figure 3 is in addition to the
  • Damping element 5 at anchor 3 additionally a second
  • Damping element 10 is provided on the stop 6.
  • both damping elements of the same material such as a
  • the thicknesses of the first and second damping layers can be reduced compared to the two preceding embodiments, preferably to approximately half the thicknesses of the preceding one
  • FIG. 4 shows a valve 1 according to a fourth embodiment, wherein in the fourth embodiment, a cup-shaped armature 13 is provided.
  • the cup-shaped armature 13 has a disc-shaped base surface 14 and a peripheral edge 15.
  • both the disk-shaped base surface 14 is coated on the side facing the stop 6 and the outside of the peripheral edge 15 with the damping layer.
  • This has particular manufacturing advantages. It should also be noted that it is also possible that the pot-shaped armature is rotated by 180 ° and the damping layer is provided inside the pot-shaped armature.
  • FIGS. 1 to 4 a magnet injector with inwardly opening needle was shown in each case. It should be noted, however, that it is also possible to use the invention in outward-opening magnetic injectors.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff, umfassend ein Ventilstellelement (2), einen Anker (3), welcher mit Ventilstellelement (2) verbunden ist, einen Anschlag (6), welcher eine Bewegung des Ankers (3) begrenzt, und ein Dämpfungselement (5; 10), welches zwischen dem Anker (3) und dem Anschlag (6) vorgesehen ist, wobei das Dämpfungselement (5; 10) als Dämpfungsschicht auf zumindest einem Teil des Ankers und/oder auf zumindest einem Teil des Anschlags (6) aufgebracht ist.

Description

Beschreibung Titel
Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff mit einem vereinfachten und kostengünstigeren Aufbau.
Ventile zum Einspritzen von Kraftstoff sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Hierbei ist bei Magnetventilen der Anker aus einem weichmagnetischen Material hergestellt, welcher beispielsweise als Drehteil produziert werden kann. Zur Steigerung der Dauerstabilität wird der Anker mit Chrom beschichtet. Bei einem Bestromen des Ventils wird ein
Magnetfeld aufgebaut, so dass der Anker mit einer am Anker befestigten Nadel beschleunigt wird und dann mit hohem Impuls auf einen Anschlag, z.B. einen Innenpol oder ein Gehäuse, aufschlägt. Hierbei können hohe Aufschlagimpulse auftreten, was zu Beschädigungen und insbesondere zum Abplatzen der Chromschicht führen kann. Ferner ist die Verchromung des Ankers sehr kostenintensiv, wobei die metallische Komponente Chrom darüber hinaus auch den Schall ungedämpft überträgt. Ferner weisen die bekannten Anker im Stand der Technik eine hohe Masse auf, wodurch sich ein hoher Impuls ergibt, was zusätzlich auch ein entsprechend lautes Geräusch des Aufschlagens nach sich zieht.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine verbesserte Dämpfung eines Aufschlagimpulses eines Ankers an einem Anschlag möglich ist. Weiterhin kann erfindungsgemäß auch eine Geräuschübertragung gedämpft werden. Auch ergibt sich neben einer signifikanten Kostenreduktion durch Wegfall einer Verchromung eine Erhöhung der Dauerstabilität. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass auf die Verchromung des Ankers verzichtet wird und statt dessen ein Dämpfungselement vorgesehen wird, welches zwischen dem Anker und dem Anschlag vorgesehen ist. Das
Dämpfungselement ist dabei als Schicht auf zumindest einen Teil des Ankers und/oder auf zumindest einen Teil des Anschlags aufgebracht. Die
Dämpfungsschicht kann dabei sehr einfach und kostengünstig aufgebracht werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Anker vorzugsweise als Scheibe ausgebildet, wodurch die Masse des Ankers reduziert werden kann. Hierdurch wird ein Aufschlagimpuls bei
Betätigung des Ankers am Anschlag reduziert. Neben einer Ausbildung des Ankers als Scheibe ist es alternativ auch möglich, dass der Anker an einer scheibenförmigen Grundfläche einen in Axialrichtung vorstehenden umlaufenden Rand aufweist, so dass der Anker eine Topfform aufweist. Der topfförmige Anker kann beispielsweise mittels Tiefziehen oder Fließpressen hergestellt werden. Der scheibenförmige Anker kann beispielsweise mittels Stanzen hergestellt werden.
Der Anker ist bevorzugt aus einem weichmagnetischen Material hergestellt.
Besonders bevorzugt ist die Dämpfungsschicht aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt und stellt einen magnetischen Restluftspalt am Anker bereit.
Vorzugsweise ist die Dämpfungsschicht aus einem Hartkunststoff
z.B. PEEK (Polyetheretherketon), oder aus einem elastischen Material, insbesondere Kautschuk, hergestellt. Die Dämpfungsschicht wird vorzugsweise auf den weichmagnetischen Anker aufgespritzt.
Weiter bevorzugt weist die Dämpfungsschicht eine Dicke in einem Bereich von 10 bis 30 μηι, vorzugsweise ungefähr 20 μηι auf. Hierbei hat sich herausgestellt, dass insbesondere eine Dicke von 20 μηι hinsichtlich kostengünstiger
Herstellbarkeit und ausreichender Dämpfungsfunktion optimal ist. Weiter bevorzugt weist der Anker eine oder mehrere Kraftstoffbohrungen auf, durch welche Kraftstoff von einer Seite des Ankers durch den Anker hindurch zur anderen Seite des Ankers und dann zum Ventilaustritt geführt werden kann.
Erfindungsgemäß können somit Magnetinjektoren sehr einfach und
kostengünstig ohne Verchromung hergestellt werden, welche neben
verbesserten Dämpfungseigenschaften auch eine reduzierte
Geräuschübertragung und eine verbesserte Dauerstabilität aufweisen. Weiter können die erfindungsgemäßen Ventile dabei nach innen öffnende oder nach außen öffnende Ventile sein.
Zeichnungen
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines magnetischen Ventils 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zum Einspritzen von Kraftstoff, wobei das Ventil nicht vollständig, sondern nur schematisch gezeigt ist. Das Ventil umfasst eine Ventilnadel 2 als Verstellelement und einen Anker 3, welcher mit der Ventilnadel verbunden ist. Dadurch bewegt sich die Ventilnadel 2 gemeinsam mit dem Anker 3. An einem Gehäuse 7 ist ferner ein Anschlag 6 vorgesehen, welcher einen Weg des Ankers 3 beschränkt. Eine Rückstellung des Ankers 3 erfolgt mittels eines Rückstellelements 8. Das Ventil ist ein Magnetventil und umfasst ferner eine Spule 9, welche bei einer Bestromung den Anker 3 in Richtung des Pfeils A zum Anschlag 6 hinbewegt und das Ventil dadurch öffnet.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst der Anker 3 einen Ankerkörper 4, welcher als Scheibe ausgebildet ist. An der zum Anschlag 6 gerichteten Seite des Ankerkörpers 4 ist ein Dämpfungselement 5 in Form einer Dämpfungsschicht aufgebracht. Die Dämpfungsschicht weist dabei eine Dicke von ca. 20 μηι auf und ist in Figur 1 aus Übersichtlichkeitsgründen überhöht dargestellt. Die Dämpfungsschicht ist aus einem nichtmagnetischen Material, vorzugsweise Kunststoff oder einem Kautschukmaterial, z.B. Gummi, hergestellt. Bei einer Bewegung des Ankers 3 in Richtung des Pfeils A schlägt der Anker 3 somit mit der Dämpfungsschicht am Anschlag 6 auf. Hierbei übernimmt die
Dämpfungsschicht eine Dämpfung des Aufschlagimpulses am Anschlag 6 und ferner auch eine Dämpfung einer Geräuschübertragung. Da der Ankerkörper 4 eine Scheibe ist, ist ferner eine Ankermasse reduziert, so dass auch hieraus ein reduzierter Aufschlagimpuls am Anschlag 6 resultiert.
Im Anker 3 ist ferner eine Durchgangsöffnung 1 1 für einen Kraftstoffdurchlass von einer Seite des Ankers zur anderen Seite des Ankers vorgesehen.
Somit kann erfindungsgemäßen auf eine Verchromung des Ankers verzichtet werden und es können neben einer kostengünstigeren Herstellbarkeit des Ankers noch zusätzliche Dämpfungsvorteile erreicht werden.
Figur 2 zeigt ein Ventil 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. We aus Figur 2 ersichtlich ist, ist beim zweiten Ausführungsbeispiel das
Dämpfungselements 5 in Form einer Dämpfungsschicht am Anschlag 6 vorgesehen. Der Anker 3 umfasst lediglich den weichmagnetischen Ankerkörper 4. Somit übernimmt die am Anschlag 6 angeordnete Dämpfungsschicht die gleiche Funktion wie die Dämpfungsschicht des ersten Ausführungsbeispiels. Bei dem in Figur 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel ist neben dem
Dämpfungselement 5 am Anker 3 zusätzlich noch ein zweites
Dämpfungselement 10 am Anschlag 6 vorgesehen. Hierbei können beide Dämpfungselemente aus dem gleichen Material, beispielsweise einer
Gummibeschichtung, vorgesehen werden. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass die Dicken der ersten und zweiten Dämpfungsschichten gegenüber den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen reduziert werden können, vorzugsweise auf ungefähr die Hälfte der Dicken der vorhergehenden
Ausführungsbeispiele.
Figur 4 zeigt ein Ventil 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei beim vierten Ausführungsbeispiel ein topfförmiger Anker 13 vorgesehen ist. Der topfförmige Anker 13 weist eine scheibenförmige Grundfläche 14 und einen umlaufenden Rand 15 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist dabei sowohl die scheibenförmige Grundfläche 14 an der zum Anschlag 6 gerichteten Seite als auch die Außenseite des umlaufenden Randes 15 mit der Dämpfungsschicht überzogen. Dies hat insbesondere herstellungsbedingte Vorteile. Es sei ferner angemerkt, dass es auch möglich ist, dass der topfförmige Anker um 180° gedreht ist und die Dämpfungsschicht im Inneren des topfförmigen Ankers vorgesehen ist.
Bei den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen wurde jeweils ein Magnetinjektor mit nach innen öffnender Nadel dargestellt. Es sei jedoch angemerkt, dass es auch möglich ist, die Erfindung bei nach außen öffnenden Magnetinjektoren zu verwenden.

Claims

Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff, umfassend
ein Ventilstellelement (2),
einen Anker (3), welcher mit Ventilstellelement (2) verbunden ist, einen Anschlag (6), welcher eine Bewegung des Ankers (3) begrenzt, und
ein Dämpfungselement (5; 10), welches zwischen dem Anker (3) und dem Anschlag (6) vorgesehen ist,
wobei das Dämpfungselement (5; 10) als Dämpfungsschicht auf zumindest einem Teil des Ankers und/oder auf zumindest einem Teil des Anschlags (6) aufgebracht ist.
Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker als Scheibe ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) als Topf mit einer Grundfläche (14) und einem umlaufenden Rand (15) ausgebildet ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Anker (3) einen Ankerkörper aus einem weichmagnetischen Material umfasst.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (5; 10) aus einem
nichtmagnetischen Material hergestellt ist und einen magnetischen
Restluftspalt am Anker (3) bereitstellt.
Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Dämpfungselement aus Hartkunststoff oder aus einem elastischen Material, insbesondere einem Kautschuk umfassenden Material, hergestellt ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht eine Dicke von 10 bis 30 μηι, vorzugsweise von ungefähr 20 μηι, aufweist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Anker (3) eine Durchflussöffnung (1 1) zum Durchführen von Kraftstoff aufweist.
EP11779181.4A 2010-12-23 2011-11-07 Ventil zum einspritzen von kraftstoff Withdrawn EP2655854A1 (de)

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