EP3333408A1 - Elektromagnetisch betätigbares steuerventil für einen kraftstoffinjektor, kraftstoffinjektor - Google Patents

Elektromagnetisch betätigbares steuerventil für einen kraftstoffinjektor, kraftstoffinjektor Download PDF

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Publication number
EP3333408A1
EP3333408A1 EP17200057.2A EP17200057A EP3333408A1 EP 3333408 A1 EP3333408 A1 EP 3333408A1 EP 17200057 A EP17200057 A EP 17200057A EP 3333408 A1 EP3333408 A1 EP 3333408A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
control valve
guide pin
fuel injector
piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17200057.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Krause
Lars Olems
Dominik WURST
Thomas Nierychlo
Michael WALDENMAIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3333408A1 publication Critical patent/EP3333408A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0078—Valve member details, e.g. special shape, hollow or fuel passages in the valve member
    • F02M63/008—Hollow valve members, e.g. members internally guided

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically actuable control valve for a fuel injector in a fuel injection system, in particular in a common rail injection system, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injector for a fuel injection system, in particular for a common rail injection system , with such a control valve.
  • a fuel injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines with a valve element which is adjustable in dependence on the control pressure in a control chamber between an open position and a closed position.
  • a control valve is provided to vary the control pressure in the control chamber.
  • the control valve has a valve sleeve, which is adjustable by an actuator between a closed position in which the valve sleeve rests against a valve seat, and an open position. In the open position, a connection of the control chamber is made with a low pressure region of the injector, so that the control pressure in the control chamber drops and the valve element of the injector is relieved.
  • the valve element of the injector can thus open.
  • the guide pin has an axially guided through an opening of a plate-shaped member portion whose end engages behind the plate-shaped member, while the plate-shaped member has a valve seat forms for the valve sleeve.
  • the present invention has for its object to provide an electromagnetically actuated control valve with a reciprocally movable between two stroke stops sleeve-shaped valve closing element whose stroke is as simple and precise adjustable.
  • a control valve is to be provided which allows precise control of the lifting movement of a nozzle needle of a fuel injector.
  • the electromagnetically actuated control valve proposed for a fuel injector in a fuel injection system comprises a substantially sleeve-shaped valve closure element which is reciprocally guided on a guide pin between a lower and an upper stroke stop.
  • the lower stroke stop is formed by a valve seat of a valve piece.
  • the upper stroke stop is inventively formed by the guide pin.
  • the stroke of the valve closing element is determined by the position of the valve piece and the guide pin to each other.
  • the stroke can thus be preset during assembly of the control valve.
  • the stroke adjustment is usually done indirectly via replacement sizes, such as the closing time or the PSI Ankerhub.
  • the indirectly set stroke is not mechanically measurable and therefore less exact. That is, there is a larger scatter band with respect to the stroke of the valve closing member.
  • the stroke of the valve closing element of the control valve according to the invention is therefore simpler and more precisely adjustable, in contrast to the prior art.
  • valve piece, the guide pin and the valve closing element form a preassembled unit in order to simplify the assembly of the control valve or of the fuel injector in which the control valve is inserted.
  • the upper stroke stop is formed by the guide pin in the control valve according to the invention, serving as a stroke stop residual air gap disc, which is usually used between the valve closing element and a magnet assembly for actuating the control valve, omitted. This reduces the number of components and the assembly of the control valve is further simplified.
  • the guide pin to form the upper stroke stop on a stepped and / or at least partially conically shaped outer contour In this way, an annular shoulder is created, which can be used as the upper stroke stop.
  • the paragraph mediates between two sections that differ in terms of their outer diameter, wherein preferably the section with the larger outer diameter of the guide of the valve closing element is used.
  • the sleeve-shaped valve closing element has an inner contour cooperating with the upper stroke stop.
  • the inner contour is designed such that it comprises a contact surface which can be brought into contact with the upper stroke stop. This is the case, for example, when the inner contour of the valve closing element engages behind the shoulder of the guide pin serving as the upper stroke stop.
  • the guide pin is preferably added in sections in the valve piece.
  • About the recorded in the valve piece portion of the guide pin can be adjusted in a simple manner, the stroke of the valve closing element.
  • the valve piece preferably has an axial bore, in which the guide pin is received in sections.
  • the guide pin is preferably connected to the valve piece in a force, shape and / or material fit. Due to the positive, positive and / or cohesive connection of the guide pin is fixed in position. The position fixation prevents a change in position of the guide pin with respect to the valve piece and thus an undesirable change in the previously set stroke.
  • the guide pin is crimped and / or welded to the valve piece.
  • the press connection is particularly easy to produce.
  • the welded joint represents a particularly strong connection.
  • the valve piece is in several parts, in particular in two parts, executed, wherein the parts are axially juxtaposed.
  • the multi-part, in particular two-part, design of the valve piece facilitates a positive, positive and / or cohesive connection of the guide pin with the valve piece.
  • the guide pin can be passed through the valve seat forming part of the valve piece and welded to the cohesive connection with the valve piece. In a preferred embodiment of the invention, therefore, the guide pin passes through a first part of the valve piece and engages in a second part of the valve piece.
  • the guide pin cooperate with the valve piece or with at least one part of the valve piece to form a flow channel extending in the axial direction.
  • a connection of a control chamber to a low-pressure chamber can be established via the drainage channel.
  • the guide pin preferably has at least one polished section and / or a longitudinal groove arranged on the outer peripheral side.
  • the bevel or the longitudinal groove on the outer circumference of the guide pin are comparatively easy to produce.
  • a plurality of the same angular distance from each other arranged drainage channels are provided so that the valve seat is uniformly flowed.
  • the valve closure element preferably comprises a plate-shaped section or a plate-shaped part made of a magnetic or magnetizable material. This means that the valve closing element is at least partially or at least partially made of a magnetic or magnetizable material. If the valve closure element is designed in several parts, the several parts are non-positively, positively and / or materially connected to each other, in particular pressed together and / or welded.
  • valve piece is held by means of a valve screw in a holding body of the fuel injector.
  • the valve member can be acted upon with an axial force, which also causes a high sealing force between the valve member and the holding body and / or between the plurality of parts of the valve piece.
  • a shoulder for axial support of the valve piece is formed in the holding body, so that the holding body can be used as an abutment.
  • a fuel injector for a fuel injection system in particular for a common rail injection system, proposed with a control valve according to the invention.
  • the control valve serves to control the lifting movement of a liftable nozzle needle, via the lifting movement of which at least one injection opening can be opened and closed.
  • the preset stroke of the valve closing element of the control valve according to the invention facilitates the assembly of the fuel injector, since the indirect stroke adjustment over replacement sizes is eliminated.
  • the lack of temperature of the stroke of the valve closing element also prevents unwanted dips in the injection quantity at cold start or a pressure jump.
  • the control valve is at least partially pre-assembled.
  • the pre-assembly is carried out on a device which includes an electromagnet for actuating the armature and a spring for returning the armature.
  • the device comprises a An actuator which allows a displacement of the guide pin relative to the valve piece to adjust the stroke of the valve closing element.
  • a laser is preferably used for measuring the set stroke.
  • valve closing element including the armature
  • the guide pin is inserted into a bore of the valve piece, preferably pressed in.
  • the valve piece can be fixed in the device.
  • the electromagnet is then energized, a magnetic field acting on the armature builds up, so that the valve closing element is pulled against the upper stroke stop on the guide piston.
  • the stroke is measured and the guide pin is moved axially over the actuator until the set stroke corresponds to the target stroke. If the stroke is set, the guide pin is connected to the valve piece, preferably welded. When setting the welds, make sure that the drainage channels between the guide pin and the valve piece are not closed.
  • the guide pin has a section designed to run in triplicate to form the drainage channels, a total of three weld seams are provided, which are arranged offset in the circumferential direction to the drainage channels.
  • the thus preassembled module can then be inserted into a holding body of a fuel injector and fixed in position by means of the valve screw.
  • electromagnetically actuated control valve 1 is used to control the lifting movement of a nozzle needle 18 of a fuel injector in one Fuel injection system.
  • the control valve 1 is used for this purpose in a holding body 16 of the fuel injector.
  • the control valve 1 comprises a substantially sleeve-shaped valve closing element 2, which is guided on a guide pin 3 between a lower stroke stop 4 and an upper stroke stop 5 reciprocally movable.
  • the lower stroke stop 4 is formed by a valve seat 6. If the valve closing element 2 is located on the lower stroke stop 4 or on the valve seat 6, the control valve 1 is closed.
  • the upper stroke stop 5 is formed by the guide pin 3, which for this purpose has an outer contour 8 which cooperates with an inner contour 9 of the valve closing element 2 stop-forming.
  • the outer contour 8 comprises a conically shaped portion for forming an annular shoulder, which is engaged behind by the inner contour 9 of the valve closing element 2.
  • the inner contour 9 is formed on a valve seat 6 facing the end of the valve closing element 2, so that the upper stroke stopper 5 comes to rest near the lower stroke stop 4. In this way, the temperature coefficient of the stroke of the valve closing element 2 is reduced.
  • valve member 7 is made in two parts, wherein the guide pin 3 is passed through a first part 7.1. After welding, the first part 7.1 and the second part 7.2 are connected so that a portion of the guide pin 3 projecting beyond the first part 7.1 engages in the second part 7.2.
  • the section of the guide bolt 3 passing through the first part 7.1 and engaging in the second part 7.2 has a plurality of outer peripheral-side bevels 13.
  • drainage channels are thus formed, which are delimited radially on the outside by the parts 7.1, 7.2 of the valve piece 7.
  • the welding points 21 are arranged with respect to their angular position offset from the bevels 13.
  • the drain channels formed between the guide pin 3 and the valve member 7 open into a drain hole 10, in which an outlet throttle 19 is formed.
  • the drain hole 10 opens into the control chamber 11. Further, an inlet throttle 20 is provided for pressurizing the control chamber 11.
  • a valve screw 15 is provided, the end-side recesses 22 for inserting a tool (not shown), so that the valve screw 15 can be tightened.
  • the valve screw 15 presses the two parts 7.1, 7.2 of the valve member 7 against an annular shoulder 17 of the holding body 16.
  • the valve closure member 2 in a plate-shaped portion which serves as an anchor 14, recesses 23, which can be brought into overlap with the recesses 22.
  • valve closing element 2 in several parts, in particular in two parts, are executed, so that the armature 14 'is formed by a plate-shaped part, which is connected only after the insertion of the valve screw 15 with the sleeve-shaped part of the valve closing element 2.
  • the connection can also be realized here via welds 21.
  • FIGS. 1 and 2 illustrated embodiments of a control valve 1 according to the invention have the advantage that the stroke of the valve closing element 2 is directly adjustable.
  • the stroke adjustment can also be checked by measurement, so that the stroke is very precisely adjustable.
  • the position of the guide pin 3 with respect to the first part 7.1 of the valve member 7 is fixed by the guide pin 3 and the first part 7.1 of the valve member 7 are welded together.
  • the thus preassembled unit can then be inserted into the holding body 16 of the fuel injector and fixed by means of the valve screw 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil (1) für einen Kraftstoffinjektor in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend ein im Wesentlichen hülsenförmiges Ventilschließelement (2), das auf einem Führungsbolzen (3) zwischen einem unteren und einem oberen Hubanschlag (4, 5) hin und her beweglich geführt ist, wobei der untere Hubanschlag (4) durch einen Ventilsitz (6) eines Ventilstücks (7) gebildet wird. Erfindungsgemäß wird der obere Hubanschlag (5) durch den Führungsbolzen (3) gebildet. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem solchen Steuerventil.
    • Stand der Technik
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 006 946 A1 ist ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilelement bekannt, das in Abhängigkeit vom Steuerdruck in einer Steuerkammer zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. Zur Variation des Steuerdrucks in der Steuerkammer ist ein Steuerventil vorgesehen. Das Steuerventil weist eine Ventilhülse auf, die von einem Aktuator zwischen einer Schließstellung, in der die Ventilhülse an einem Ventilsitz anliegt, und einer Öffnungsstellung verstellbar ist. In der Öffnungsstellung ist eine Verbindung der Steuerkammer mit einem Niederdruckbereich des Injektors hergestellt, so dass der Steuerdruck in der Steuerkammer abfällt und das Ventilelement des Injektors entlastet wird. Das Ventilelement des Injektors vermag somit zu öffnen. Um die Fertigung eines die Ventilhülse durchsetzenden Führungsbolzens zu vereinfachen, der zumindest in axialer Richtung lagefixiert ist, wird vorgeschlagen, dass der Führungsbolzen einen axial durch eine Öffnung eines plattenförmigen Bauteils geführten Abschnitt aufweist, dessen Ende das plattenförmige Bauteil hintergreift, während das plattenförmige Bauteil einen Ventilsitz für die Ventilhülse ausbildet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil mit einem zwischen zwei Hubanschlägen hin und her beweglichen hülsenförmigen Ventilschließelement anzugeben, dessen Hub möglichst einfach und präzise einstellbar ist. Auf diese Weise soll ein Steuerventil geschaffen werden, das eine genaue Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel eines Kraftstoffinjektors ermöglicht.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird das elektromagnetisch betätigbare Steuerventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Kraftstoffinjektor mit einem solche Steuerventil vorgeschlagen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Das für einen Kraftstoffinjektor in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagene elektromagnetisch betätigbare Steuerventil umfasst ein im Wesentlichen hülsenförmiges Ventilschließelement, das auf einem Führungsbolzen zwischen einem unteren und einem oberen Hubanschlag hin und her beweglich geführt ist. Der untere Hubanschlag wird dabei durch einen Ventilsitz eines Ventilstücks gebildet. Der obere Hubanschlag wird erfindungsgemäß durch den Führungsbolzen gebildet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil ist der Hub des Ventilschließelements durch die Lage des Ventilstücks und des Führungsbolzens zueinander bestimmt. Der Hub kann somit bei der Montage des Steuerventils voreingestellt werden. Das heißt, dass eine direkte Hubeinstellung möglich ist. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Steuerventilen erfolgt die Hubeinstellung in der Regel indirekt über Ersatzgrößen, wie beispielsweise der Schließdauer oder dem PSI-Ankerhub. Der indirekt eingestellte Hub ist im Unterschied zum direkt eingestellten Hub mechanisch nicht messbar und demzufolge weniger exakt. Das heißt, dass es ein größeres Streuband im Hinblick auf den Hub des Ventilschließelements gibt. Der Hub des Ventilschließelements des erfindungsgemäßen Steuerventils ist demnach im Unterschied zum Stand der Technik einfacher und präziser einstellbar.
  • Vorzugsweise bilden bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil das Ventilstück, der Führungsbolzen und das Ventilschließelement eine vormontierte Baueinheit aus, um die Montage des Steuerventils bzw. des Kraftstoffinjektors, in dem das Steuerventil eingesetzt ist, zu vereinfachen.
  • Da der obere Hubanschlag bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil durch den Führungsbolzen gebildet wird, kann eine als Hubanschlag dienende Restluftspaltscheibe, die üblicherweise zwischen dem Ventilschließelement und einer Magnetbaugruppe zur Betätigung des Steuerventils eingesetzt wird, entfallen. Dadurch reduziert sich die Anzahl der Bauteile und die Montage des Steuerventils wird weiter vereinfacht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Führungsbolzen zur Ausbildung des oberen Hubanschlags eine gestufte und/oder zumindest abschnittsweise konisch geformte Außenkontur auf. Auf diese Weise wird ein ringförmiger Absatz geschaffen, der als oberer Hubanschlag einsetzbar ist. Der Absatz vermittelt zwischen zwei Abschnitten, die sich im Hinblick auf ihren Außendurchmesser unterscheiden, wobei vorzugsweise der Abschnitt mit dem größeren Außendurchmesser der Führung des Ventilschließelements dient.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das hülsenförmige Ventilschließelement eine mit dem oberen Hubanschlag zusammenwirkende Innenkontur aufweist. Die Innenkontur ist derart gestaltet, dass sie eine in Kontakt mit dem oberen Hubanschlag bringbare Anschlagfläche umfasst. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Innenkontur des Ventilschließelements den als oberer Hubanschlag dienenden Absatz des Führungsbolzens hintergreift.
  • Dadurch, dass eine am Ventilschließelement ausgebildete Innenkontur und eine am Führungsbolzen ausgebildete Außenkontur anschlagbildend zusammenwirken, kann der oberer Hubanschlag näher an den als unterer Hubanschlag dienenden Ventilsitz herangerückt werden. Auf diese Weise verringert sich der Temperaturgang des Steuerventils, das heißt, der Einfluss der Temperatur auf den Hub des Ventilschließelements. In der Folge kommt es somit beim Kaltstart oder beim Drucksprung weniger zu unerwünschten Einbrüchen in der Einspritzmenge.
  • Der Führungsbolzen ist bevorzugt abschnittsweise im Ventilstück aufgenommen. Über den im Ventilstück aufgenommenen Abschnitt des Führungsbolzens kann in einfacher Weise der Hub des Ventilschließelements eingestellt werden. Das Ventilstück weist hierzu bevorzugt eine Axialbohrung auf, in welcher der Führungsbolzen abschnittsweise aufgenommen ist.
  • Des Weiteren bevorzugt ist der Führungsbolzen mit dem Ventilstück kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Durch die kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung ist der Führungsbolzen lagefixiert. Die Lagefixierung verhindert eine Lageveränderung des Führungsbolzens in Bezug auf das Ventilstück und damit eine unerwünschte Veränderung des zuvor eingestellten Hubs. Vorzugsweise ist der Führungsbolzen mit dem Ventilstück verpresst und/oder verschweißt. Die Pressverbindung ist besonders einfach herstellbar. Die Schweißverbindung stellt eine besonders belastbare Verbindung dar.
  • Vorteilhafterweise ist das Ventilstück mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgeführt, wobei die Teile axial aneinandergesetzt sind. Die mehrteilige, insbesondere zweiteilige, Ausführung des Ventilstücks erleichtert eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung des Führungsbolzens mit dem Ventilstück. Beispielsweise kann der Führungsbolzen durch das den Ventilsitz ausbildende Teil des Ventilstücks hindurchgeführt und zur stoffschlüssigen Verbindung mit dem Ventilstück verschweißt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durchsetzt demnach der Führungsbolzen ein erstes Teil des Ventilstücks und greift in ein zweites Teil des Ventilstücks ein.
  • Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Führungsbolzen mit dem Ventilstück bzw. mit mindestens einem Teil des Ventilstücks einen sich in axialer Richtung erstreckenden Ablaufkanal ausbildend zusammenwirkt. Über den Ablaufkanal ist bei geöffnetem Steuerventil eine Verbindung eines Steuerraums mit einem Niederdruckraum herstellbar.
  • Zur Ausbildung des Ablaufkanals weist vorzugsweise der Führungsbolzen mindestens einen Anschliff und/oder eine außenumfangseitig angeordnete Längsnut auf. Der Anschliff bzw. die Längsnut am Außenumfang des Führungsbolzens sind vergleichsweise einfach herstellbar. Vorzugsweise sind mehrere in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Ablaufkanäle vorgesehen, damit der Ventilsitz gleichmäßig angeströmt wird.
  • Zur Ausbildung eines Ankers umfasst das Ventilschließelement bevorzugt einen plattenförmigen Abschnitt oder ein plattenförmiges Teil aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material. Das heißt, dass das Ventilschließelement zumindest abschnittsweise oder zumindest teilweise aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gefertigt ist. Sofern das Ventilschließelement mehrteilig ausgebildet ist, sind die mehreren Teile kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verpresst und/oder verschweißt.
  • Ferner bevorzugt ist das Ventilstück mittels einer Ventilschraube in einem Haltekörper des Kraftstoffinjektors gehalten. Über das Anzugmoment der Ventilschraube kann das Ventilstück mit einer Axialkraft beaufschlagt werden, die zugleich eine hohe Dichtkraft zwischen dem Ventilstück und dem Haltekörper und/oder zwischen dem mehreren Teilen des Ventilstücks bewirkt. Vorzugsweise ist im Haltekörper ein Absatz zur axialen Abstützung des Ventilstücks ausgebildet, so dass der Haltekörper als Widerlager einsetzbar ist.
  • Darüber hinaus wird ein Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil vorgeschlagen. Das Steuerventil dient der Steuerung der Hubbewegung einer hubbeweglichen Düsennadel, über deren Hubbewegung mindestens eine Einspritzöffnung freigebbar und verschließbar ist. Der voreingestellte Hub des Ventilschließelements des erfindungsgemäßen Steuerventils erleichtert die Montage des Kraftstoffinjektors, da die indirekte Hubeinstellung über Ersatzgrößen entfällt. Der fehlende Temperaturgang des Hubs des Ventilschließelements verhindert zudem unerwünschte Einbrüche in der Einspritzmenge bei Kaltstart oder bei einem Drucksprung.
  • Bei der Montage eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors wird das Steuerventil zumindest teilweise vormontiert. Vorzugsweise erfolgt die Vormontage auf einer Vorrichtung, die einen Elektromagneten zur Betätigung des Ankers und eine Feder zur Rückstellung des Ankers beinhaltet. Weiterhin bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Stellantrieb, der eine Verschiebung des Führungsbolzens relativ zum Ventilstück ermöglicht, um den Hub des Ventilschließelements einzustellen. Zur Messung des eingestellten Hubs wird vorzugsweise ein Laser verwendet.
  • Zunächst wird das Ventilschließelement einschließlich Anker auf den Führungsbolzen aufgeschoben und der Führungsbolzen in eine Bohrung des Ventilstücks eingesetzt, vorzugsweise eingepresst. Mittels der Ventilschraube kann das Ventilstück in der Vorrichtung fixiert werden. Wird nun der Elektromagnet bestromt, baut sich ein auf den Anker einwirkendes Magnetfeld auf, so dass das Ventilschließelement gegen den oberen Hubanschlag am Führungskolben gezogen wird. Dabei wird der Hub gemessen und der Führungsbolzen wird über den Stellantrieb solange axial verschoben, bis der eingestellte Hub dem Zielhub entspricht. Ist der Hub eingestellt, wird der Führungsbolzen mit dem Ventilstück verbunden, vorzugsweise verschweißt. Beim Setzen der Schweißnähte ist darauf zu achten, dass die zwischen dem Führungsbolzen und dem Ventilstück ausgebildeten Ablaufkanäle nicht verschlossen werden. Weist beispielsweise der Führungsbolzen einen als Dreiflach ausgeführten Abschnitt zur Ausbildung der Ablaufkanäle aus, sind insgesamt drei Schweißnähte vorzusehen, die in Umfangsrichtung versetzt zu den Ablaufkanälen angeordnet werden. Die derart vormontierte Baugruppe kann anschließend in einen Haltekörper eines Kraftstoffinjektors eingesetzt und mittels der Ventilschraube lagefixiert werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuerventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
    Fig. 2
    einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuerventil gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Das in der Fig. 1 dargestellte elektromagnetisch betätigbare Steuerventil 1 dient der Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel 18 eines Kraftstoffinjektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem. Das Steuerventil 1 ist hierzu in einen Haltekörper 16 des Kraftstoffinjektors eingesetzt.
  • Das Steuerventil 1 umfasst ein im Wesentlichen hülsenförmiges Ventilschließelement 2, das auf einem Führungsbolzen 3 zwischen einem unteren Hubanschlag 4 und einem oberen Hubanschlag 5 hin und her beweglich geführt ist. Der untere Hubanschlag 4 wird durch einen Ventilsitz 6 gebildet. Liegt das Ventilschließelement 2 am unteren Hubanschlag 4 bzw. am Ventilsitz 6 an, ist das Steuerventil 1 geschlossen. Der obere Hubanschlag 5 wird durch den Führungsbolzen 3 gebildet, der hierzu eine Außenkontur 8 aufweist, die mit einer Innenkontur 9 des Ventilschließelements 2 anschlagbildend zusammenwirkt. Die Außenkontur 8 umfasst einen konisch geformten Abschnitt zur Ausbildung eines ringförmigen Absatzes, der von der Innenkontur 9 des Ventilschließelements 2 hintergriffen wird. Die Innenkontur 9 ist an einem dem Ventilsitz 6 zugewandten Ende des Ventilschließelements 2 ausgebildet, so dass der oberer Hubanschlag 5 nahe dem unteren Hubanschlag 4 zu liegen kommt. Auf diese Weise wird der Temperaturgang des Hubs des Ventilschließelements 2 reduziert.
  • Zur Festlegung des Hubs des Ventilschließelements 2 ist die Lage des Führungsbolzens 3 in Bezug auf ein Ventilstück 7, das den Ventilsitz 6 ausbildet, fixiert. Hierzu ist ein Abschnitt des Führungsbolzens 3 im Ventilstück 7 aufgenommen und mit dem Ventilstück 7 über Schweißpunkte 21 fest verbunden. Um die Montage zu erleichtern, ist das Ventilstück 7 zweiteilig ausgeführt, wobei der Führungsbolzen 3 durch ein erstes Teil 7.1 hindurchgeführt ist. Nach dem Verschweißen werden das erste Teil 7.1 und das zweite Teil 7.2 verbunden, so dass ein das erste Teil 7.1 überragender Abschnitt des Führungsbolzens 3 in das zweite Teil 7.2 eingreift. Um eine Verbindung eines im zweiten Teil 7.2 ausgebildeten Steuerraums 11 mit einem Niederdruckraum 12 herzustellen, weist der das erste Teil 7.1 durchsetzende und in den zweiten Teil 7.2 eingreifende Abschnitt des Führungsbolzens 3 mehrere außenumfangseitige Anschliffe 13 auf. Im Bereich der Anschliffe 13 kommt es somit zur Ausbildung von Ablaufkanälen, die radial außen von den Teilen 7.1, 7.2 des Ventilstücks 7 begrenzt werden. Die Schweißpunkte 21 sind hinsichtlich ihrer Winkellage versetzt zu den Anschliffen 13 angeordnet.
  • Die zwischen dem Führungsbolzen 3 und dem Ventilstück 7 ausgebildeten Ablaufkanäle münden in eine Ablaufbohrung 10, in der eine Ablaufdrossel 19 ausgebildet ist. Die Ablaufbohrung 10 mündet in den Steuerraum 11. Ferner ist eine Zulaufdrossel 20 zur Druckbeaufschlagung des Steuerraums 11 vorgesehen.
  • Zur Lagefixierung des Steuerventils 1 im Haltekörper 16 des Kraftstoffinjektors ist eine Ventilschraube 15 vorgesehen, die stirnseitige Ausnehmungen 22 zum Einsetzen eines Werkszeugs (nicht dargestellt) umfasst, so dass die Ventilschraube 15 fest angezogen werden kann. Dabei drückt die Ventilschraube 15 die beiden Teile 7.1, 7.2 des Ventilstücks 7 gegen einen ringförmigen Absatz 17 des Haltekörpers 16. Um das Einsetzen des Werkzeugs in die Ausnehmungen 22 der Ventilschraube 15 zu erleichtern, weist das Ventilschließelement 2 in einem plattenförmigen Abschnitt, der als Anker 14 dient, Aussparungen 23 auf, die in Überdeckung mit den Ausnehmungen 22 bringbar sind. Beim Anziehen der Ventilschraube 15 dreht sich der Anker 14 gemeinsam mit der Ventilschraube 15.
  • Alternativ kann, wie in der Fig. 2 dargestellt, das Ventilschließelement 2 mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgeführt werden, so dass der Anker 14' durch ein plattenförmiges Teil gebildet wird, das erst nach dem Einsetzen der Ventilschraube 15 mit dem hülsenförmigen Teil des Ventilschließelements 2 verbunden wird. Die Verbindung kann auch hier über Schweißpunkte 21 realisiert werden.
  • Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Steuerventils 1 besitzen den Vorteil, dass der Hub des Ventilschließelements 2 direkt einstellbar ist. Die Hubeinstellung kann zudem durch Messung überprüft werden, so dass der Hub sehr präzise einstellbar ist. Nach der Hubeinstellung wird die Lage des Führungsbolzens 3 in Bezug auf das erste Teil 7.1 des Ventilstücks 7 fixiert, indem der Führungsbolzen 3 und das erste Teil 7.1 des Ventilstücks 7 miteinander verschweißt werden. Die derart vormontierte Baueinheit kann dann in den Haltekörper 16 des Kraftstoffinjektors eingesetzt und mittels der Ventilschraube 15 fixiert werden.

Claims (10)

  1. Elektromagnetisch betätigbares Steuerventil (1) für einen Kraftstoffinjektor in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend ein im Wesentlichen hülsenförmiges Ventilschließelement (2), das auf einem Führungsbolzen (3) zwischen einem unteren und einem oberen Hubanschlag (4, 5) hin und her beweglich geführt ist, wobei der untere Hubanschlag (4) durch einen Ventilsitz (6) eines Ventilstücks (7) gebildet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der obere Hubanschlag (5) durch den Führungsbolzen (3) gebildet wird.
  2. Steuerventil (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (3) zur Ausbildung des oberen Hubanschlags (5) eine gestufte und/oder zumindest abschnittsweise konisch geformte Außenkontur (8) aufweist.
  3. Steuerventil (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Ventilschließelement (2) eine mit dem oberen Hubanschlag (5) zusammenwirkende Innenkontur (9) aufweist.
  4. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (3) abschnittsweise im Ventilstück (7) aufgenommen und/oder mit dem Ventilstück (7) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verpresst und/oder verschweißt, ist.
  5. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstück (7) mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgeführt ist und die Teile (7.1, 7.2) axial aneinandergesetzt sind, wobei vorzugsweise der Führungsbolzen (3) ein erstes Teil (7.1) durchsetzt und in ein zweites Teil (7.2) eingreift.
  6. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (3) mit dem Ventilstück (7), vorzugsweise mit mindestens einem Teil (7.1, 7.2) des Ventilstücks (7), einen sich in axialer Richtung erstreckenden Ablaufkanal ausbildend zusammenwirkt, so dass bei geöffnetem Steuerventil (1) eine Verbindung eines Steuerraums (11) mit einem Niederdruckraum (12) über den Ablaufkanal herstellbar ist.
  7. Steuerventil (1) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (3) mindestens einen Anschliff (13) und/oder eine außenumfangseitig angeordnete Längsnut zur Ausbildung des Ablaufkanals aufweist, wobei vorzugsweise mehrere in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Ablaufkanäle vorgesehen sind.
  8. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließelement (2) zur Ausbildung eines Ankers (14) einen plattenförmigen Abschnitt (14) oder ein plattenförmiges Teil (14') aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material umfasst.
  9. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstück (7) mittels einer Ventilschraube (15) in einem Haltekörper (16) des Kraftstoffinjektors gehalten ist, wobei vorzugsweise im Haltekörper (16) ein Absatz (17) zur axialen Abstützung des Ventilstücks (7) ausgebildet ist.
  10. Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung der Hubbewegung einer hubbeweglichen Düsennadel (18), über deren Hubbewegung mindestens eine Einspritzöffnung freigebbar und verschließbar ist.
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