WO2009071472A1 - Schaltventil für injektoren - Google Patents

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WO2009071472A1
WO2009071472A1 PCT/EP2008/066183 EP2008066183W WO2009071472A1 WO 2009071472 A1 WO2009071472 A1 WO 2009071472A1 EP 2008066183 W EP2008066183 W EP 2008066183W WO 2009071472 A1 WO2009071472 A1 WO 2009071472A1
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WO
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closing element
switching valve
armature
closing
guide
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PCT/EP2008/066183
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French (fr)
Inventor
Matthias Burger
Nadja Eisenmenger
Hans-Christoph Magel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • the invention relates to a switching valve for injectors, in particular for fuel injectors, according to the preamble of claim 1.
  • Fuel injectors are used to supply fuel to combustion chambers of an internal combustion engine.
  • the fuel is injected under high pressure into the combustion chambers.
  • high-pressure accumulator injection systems are used in which the injection pressure is independent of the speed and load of the internal combustion engine.
  • the pollutants resulting from the combustion can be reduced.
  • a significant increase in the injection pressure is necessary.
  • Fuel injectors which can be used at the required pressures, are leak-free. For this purpose, a low-pressure stage is dispensed with. Due to the absence of the low-pressure stage, however, only small needle closing forces are available. This leads to steep maps and thus to a poor Kleinstmengenmen. However, this disadvantage can be compensated with very fast switching valves.
  • a control valve for a fast-switching fuel injection valve is known for example from DE 10 2007 028 485.
  • a pressure chamber is limited by a control sleeve which is movably mounted in its longitudinal direction.
  • the control sleeve has on a front side on a sealing surface, with which it cooperates with a valve seat which is formed on a valve body.
  • a recess in the side of the valve body facing the pressure chamber is formed in the valve body.
  • the control sleeve and the recess in the valve body are designed so that a deformation of the control sleeve and valve body by the pressure in the pressure chamber to no or only very little movement between the valve seat and the sealing surface of the control sleeve leads.
  • fast-switching valves have the disadvantage that due to a bounce characteristic waviness occur.
  • On the one hand results in a bouncing of the closing element due to a hard stop in conjunction with a fast closing element.
  • the hard hit results from the bouncing of metal on metal.
  • these bumpers which occur when the closing element opens, have a negative influence on the function of the fuel injector and generally lead to large lift / stroke spreads.
  • solenoid-operated switching valves a squish gap is formed at the upper stroke stop between armature and magnet, which dampens the stop and thus reduces bouncing.
  • such a nip can not be attached to the valve seat due to its sealing functions in order to reduce the impact of the closing element in the valve seat.
  • An inventively designed switching valve for injectors in particular for fuel injectors, comprises a closing element with which a control chamber for actuating an injection valve member is pressure-relieved.
  • the closing element is driven by a magnetic actuator comprising a magnet assembly and an armature.
  • the armature is movably guided on a guide element adjoining the closing element.
  • the erfmdungsconcee structure of the switching valve causes the closing element is placed in its seat when closing the switching valve, while the armature is moved along the guide member and the movement is damped by fuel contained in the gap between the armature and the end face of the closing element.
  • the entire mass of closing element and armature acts.
  • the impact pulse in the known from the prior art switching valves is greater than in the invention designed according to the switching valve. The bouncing is thus reduced. At the same time, reducing the bounce also reduces wear.
  • the spring element which acts on the armature is preferably a helical spring designed as a compression spring. However, it is also any other, known in the art spring element used, which acts as a compression spring. If a spiral spring designed as a compression spring is used, it preferably acts on an end face of the armature opposite the magnet assembly and moves it in the direction of the magnet assembly. The spring element encloses the closing element of the switching valve.
  • the closing element and the guide element, on which the armature is guided integrally formed.
  • This construction also allows a completely pressure-balanced closure element, since the closure element is moved together with the guide element. Since the armature abuts against the upper stop, this pulls on a movement in the direction of the magnet assembly with the magnet turned on, the guide member also in the direction of the magnet assembly.
  • the closing element connected to the guide element lifts from its seat. In this way, a drainage channel is released from the control room. Fuel contained in the control room can flow out and the pressure in the control room decreases. Due to the decreasing pressure, the injection valve member lifts from its seat and releases at least one injection port for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the complete pressure equalization is achieved in that the closing element has an annular sealing surface or sealing edge, wherein the sleeve-shaped closing element has a constant inner diameter over its entire length.
  • the closing element and the guide element, on which the armature is guided are designed as two separate components. If the closing element and the guide element are designed as two separate components, the guide element with the armature, which bears against an upper stop on the guide element, is first lifted with the magnet switched on in the direction of the magnet assembly in order to open the switching valve. It forms a gap between the guide element and the closing element. By a pressure force acting on the closing element, this is moved in the direction of the guide element, and the switching valve opens. So that a compressive force can act on the closing element, the closing element has a pressure surface, which adjoins a pressure chamber, which is connected to the control chamber via a drainage channel. On the pressure surface acting under system pressure fuel.
  • the pressure surface on the closing element of the end face, with which the closing element bears against the end face of the guide element opposite.
  • the closing element and the guide element move on a common axis when opening and closing the switching valve.
  • the closing element is sleeve-shaped and has an annular sealing surface or sealing edge.
  • the pressure surface is formed by the fact that the inner diameter of the closing element increases in the region of the pressure chamber to the sealing surface or sealing edge.
  • the increase may, for example, be conical, parabolic, hyperbolic or any other geometry. Preferably, however, the increase is conical.
  • the sleeve-shaped closing element is guided on a guide pin.
  • the guide element for the armature is also guided on the guide pin, so that the closing element and the guide element can move only in the axial direction.
  • the closing element comprises a valve ball, with which a flow channel from the control chamber can be closed.
  • the closing element further comprises a receiving element for the valve ball, wherein on the receiving element, the end face is formed, which bears against the end face of the guide element.
  • the receiving element for the valve ball and the guide element are integrally formed. In this case, it is possible on the one hand, that the valve ball is firmly connected to the receiving element, alternatively, however, the ball can lie without a fixed connection in the receiving element.
  • Another advantage of the switching valve according to the invention is that a very precise production is possible by the leadership of the armature on the guide element and the parallelism of the upper and lower stop of the armature. In particular, it is possible to measure the stroke of the armature prior to the assembly of the switching valve and, if appropriate, set exactly by selection groups. A complex setting process, in which the overtravel stop must be determined and corrected in the assembled state, is not required due to the component-independent production dimensions.
  • Another advantage of the valve according to the invention is due to the fact that at the moment of Anker simplyschwingens the closing element is pressed only by the closing spring, while the closing force results in the closed switching valve from the difference of the closing spring and acting on the armature spring element. For this reason, a greater spring force acts during the rebounding of the closing element than before the valve impact. This function additionally reduces bouncing.
  • FIG. 1 shows a pressure compensated switching valve designed according to the invention
  • FIG. 2 shows a switching valve designed according to the invention, in which the closing element and guide element are two separate components,
  • Figure 3 is an inventively designed switching valve with valve ball as the closing element.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a fuel injector with a pressure-balanced switching valve designed according to the invention.
  • a fuel injector 1 comprises an injection valve member 3, with which at least one, not shown here injection port for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine can be released or closed.
  • the injection valve member 3 is guided in a valve piece 5 and delimited with an upper end face 7 a control chamber 9.
  • the control chamber 9 is filled via an inlet throttle 11 with fuel under system pressure.
  • the inlet throttle 11 connects the control chamber 9 with an annular space 13, which surrounds the valve piece 5 and in turn is connected to a high-pressure accumulator, not shown here, via an inlet channel 15.
  • the control chamber 9 is depressurized.
  • a switching valve 17 opens, whereby a connection from a flow channel 19 is released to a fuel return line 21 and fuel can flow out of the control chamber 9.
  • the pressure in the control chamber 9 drops and the injection valve member 3 rises from its valve seat and releases the Einspritzöffhung.
  • a throttle element 23 is formed in the outlet channel 19.
  • the switching valve closes the connection from the outlet channel 19 to the return line 21.
  • fuel under system pressure flows into the control chamber 9, the pressure in the control chamber 9 increases. Due to the increasing pressure force, the injection valve member 3 is placed back in his seat and closes the at least one Einspritzöffhung.
  • the closing movement of the injection valve member 3 is supported by a spring element 25.
  • the spring element 25 is preferably designed as a helical spring compression spring.
  • valve piece 5 in which the injection valve member 3 is guided, is mounted with a valve clamping nut 27 in the injector 29.
  • the switching valve 17, with which the opening and closing of the fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine is controlled, comprises a closing element 31.
  • the closing element 31 has a sealing edge 33, which is placed in a valve seat 35 for closing.
  • the switching valve 17 is pressure balanced.
  • the sealing edge 33 is annular.
  • the closing element 31 has a constant inner diameter 37. In this way, the pressure of the fuel under system pressure acts on the closing element 31 only in the radial direction. Thus, only identical pressure forces always act on opposite surfaces on the closing element 31.
  • the closing element 31 is pressure balanced.
  • the guide pin 39 ends with a lower end face 41 above the drainage channel 19 and thus delimits, together with the closing element 31, a pressure chamber 43. With the side opposite the pressure chamber 43, the guide pin 39 rests against the injector housing. A displacement of the guide pin 39 is avoided by the fact that this with a spring element 45 against the injector is pressed.
  • the spring element 45 is preferably designed as a compression spring coil spring. With one side, the spring element 45 acts against an end face on an extension 47 of the guide pin and with another side on a guide element 49.
  • the guide element 49 is integrally formed with the closing element 31 in the embodiment shown here. Due to the spring force of the spring element 45 on the guide element 49, the closing element 31 is placed in the valve seat 35.
  • an armature 51 is movably guided.
  • the armature 51 cooperates with a magnet assembly 53 through which the switching valve 17 is actuated.
  • the stroke of the armature on the guide member 49 is limited by an upper stop 55 and a lower stop 57.
  • the upper stopper 55 is formed by, for example, a snap ring. However, the upper stop 55 can also be formed by any other, known in the art design element.
  • the magnet 61 which is usually designed as an electromagnet, is energized.
  • the armature 51 is attracted and moves in the direction of the magnet assembly 53. Since the armature 51 rests against the upper stop 55, it pulls the guide element 49 and thus the closing element 31, which is integrally formed with the guide element 49 upwards.
  • the sealing edge 33 of the closing element 31 rises from the valve seat 35 and releases a connection from the outlet channel 19 via a low-pressure chamber 63 in the return line 21. A bouncing of the armature 51 is thereby avoided that between the armature 51 and the magnet assembly 53, a squish gap 65 is formed.
  • the nip 65 is filled with fuel contained in the low-pressure space 63.
  • the fuel in the nip 65 is compressed and thus damps the movement of the armature 51.
  • the spring force of the spring element 59 in the direction of the magnet assembly 53 acts on the armature 51, so that a rebound of the armature 51 is reduced.
  • a gap 67 is formed between the armature 61 and the lower stop 57.
  • the gap 67 is filled with fuel.
  • the movement of the armature 51 is damped.
  • there is also an attenuation by the spring element 59 which exerts a force on the armature in the direction of the magnet assembly 53.
  • the fuel contained in the gap 67 which is compressed by the movement of the armature 61, simultaneously exerts a compressive force on the closing element 31, whereby this is held in the valve seat 35. Bouncing of the closing element 31 is thus further reduced.
  • the armature 61 is again placed against the upper stop 55 after swinging by means of the spring element 59.
  • the switching valve 17 is again in its initial position.
  • the stroke of the armature between the upper stop 55 and the lower stop 57 results from the height hi of the armature and the distance h 2 between the upper stop 55 and the lower stop 57. Since the upper and lower surfaces of the armature, respectively to the upper stop 55 and the lower stop 57 abut, are made in parallel, the height hi of the armature 51 and the distance h 2 between the upper stop 55 and the lower stop 57 can be measured very precisely, ground or manufactured. Thus, it is possible to measure the overtravel stop prior to assembly of the fuel injector 1 and optionally set exactly by selection groups. An elaborate setting process, in which the overtravel stop must be determined and corrected in the assembled state, is not required due to the component-independent dimensions hi and h 2 .
  • FIG. 2 shows a detail of a fuel injector with a switching valve designed according to the invention in a second embodiment.
  • the switching valve 17 shown in Figure 2 is designed in contrast to the switching valve shown in Figure 1 is not pressure balanced.
  • closing element 31 and guide element 49 in two parts.
  • the guide element 49 has an end face 69 on an end face 71 of the closing element 31.
  • the end face 71 of the closing element 31 simultaneously serves as a lower stop 57 for the armature 61.
  • the magnet 61 of the magnet assembly 53 is energized.
  • the armature 51 which bears against the upper stop 55, moves in the direction of the magnet assembly 53.
  • the armature 51 carries along the guide element 49.
  • the guide element 49 lifts off from the closing element 31.
  • a gap forms between the guide element 49 and the closing element 31.
  • the pressure force of the fuel under low pressure acts on the gap in the low-pressure space 63.
  • a pressure surface 73 is formed on the closing element 31.
  • the pressure surface 73 adjoins the pressure chamber 43.
  • fuel under system pressure acts on the pressure surface 73. Because of the much higher pressure force, the closing element 31 is moved in the direction of the guide element 49.
  • the sealing edge 33 rises from the valve seat 35 and releases the connection from the discharge channel 19 into the return line 21.
  • the energization of the magnet 61 is stopped.
  • the guide member 49 is pressed in the direction of the closing element 31. Since the closing element 31 has been pressed against the guide element 49 due to the pressure force acting on the pressure surface 73, so that the end face 69 of the guide element 49 and the end face 71 of the closing element 31 are in contact, the closing element is also moved by the movement of the guide element 49 31 moves.
  • the closing element 31 is placed with the sealing edge 33 in the valve seat 35 and thus closes the connection from the discharge channel 19 in the return 21.
  • the armature 51 Since the armature 51 is guided freely on the guide member 49, this moves due its mass and inertia on, when the closing element 31 and the guide member 49 abruptly by striking the sealing edge 33 were stopped on the valve seat 35. The movement of the armature 51 is damped by the gap 67 formed between the armature 51 and the lower stopper 57, whereby the armature 51 is softly braked. As a result, the force applied by the armature force is reduced to the closing element 31 and reduces bouncing. At the same time the seat wear is reduced. In addition to acting as a damper gap 67, the armature 61 is also braked by the spring element 49. As soon as the armature 51 has come to a standstill, it is again moved in the direction of the magnet assembly 63 due to the spring force of the spring element 59, until it bears against the upper stop 55.
  • the upper stop 55 is formed in one piece with the guide element 49. Due to the two-part design of guide element 49 and closing element 31, the anchor is not caught. This facilitates assembly. Thus, the armature 51 is simply placed on the guide member 49, then guide member 49 and closing member 31 can be placed on the guide pin 39 and mounted in the injector.
  • the guide pin 39 also prevents guide element 49 and closing element 31 from tilting or being able to shift in the radial direction. Only an axial movement along the guide pin 39 is possible.
  • FIG. 3 shows a section of a fuel injector with a switching valve embodied according to the invention in a third embodiment.
  • the switching valve 17 is not designed with an annular sealing edge 33 but with a valve ball 75.
  • valve element 49 and closing element 31 are formed in two parts.
  • the closing element 31 comprises the valve ball 75 and a receiving element 77 which receives the valve ball 75.
  • guide member 49 and receiving member 77 are integrally formed.
  • the magnet 61 of the magnet assembly 53 is also energized in the embodiment shown here.
  • the armature 51 is attracted by the magnet 61 and moves in the direction of the magnet assembly 53.
  • the armature 51 abuts against the upper stop 55 and thus also pulls the guide element 49 in the direction of the magnetic assembly 53. If guide element 49 and receiving element 77 are made in two parts , lifts the guide member 49 from the receiving member 77 from. On the end face 81 of the receiving element 77 now acts only the pressure of the fuel contained in the low-pressure chamber 63.
  • valve ball 75 By acting on the valve ball 75 pressing force of fuel under system pressure in the flow channel 19, the valve ball 75 is lifted together with theracele- element 77 from the valve seat 35 until it rests again on the end face 69 of the guide member 49. The connection from the drainage channel 19 in the return line 21 is released.
  • the receiving element 77 is moved in the direction of the magnetic assembly 53 by the movement of the armature 51.
  • the valve ball is lifted out of the valve seat 35 by the pressure of the fuel in the outlet channel 19 until it rests again in the receiving element 77 and thus the connection from the outlet channel 19 into the return line 21 is released.
  • integrally formed guide member 49 and receiving member 77 of the upper stopper 55 is preferably formed by a snap ring 79 which is used for example in a groove in the guide member 49.
  • a pin 83 is formed on the guide element 49 in the embodiment shown in FIG.
  • the pin 83 is enclosed by the spring element 59 and prevents tilting of the guide element 49.
  • the pin 83 serves as a guide for the spring element 39.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil für Injektoren, insbesondere für Kraftstoffinjektoren (1), ein Schließelement (31) umfassend, mit dem ein Steuerraum (9) zur Betätigung eines Einspritzventilgliedes (3) druckentlastbar ist. Das Schließelement (31) wird durch einen Magnetaktor, umfassend eine Magnetbaugruppe (53) und einen Anker (51), angesteuert. Der Anker (51) ist beweglich auf einem sich an das Schließelement (31) anschließenden Führungselement (49) geführt, und bei geöffnetem Schaltventil (17) zwischen dem Anker (51) und einer als unterer Anschlag (57) wirkenden Stirnfläche (71) des Schließelementes (31) ist ein Spalt ausgebildet, durch den das Anschlagen des Ankers (51) auf der Stirnfläche (71) des Schließelementes (31) gedämpft wird.

Description

17. Oktober 2007
Beschreibung
Titel
Schaltventil für Injektoren
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Schaltventil für Injektoren, insbesondere für Kraftstoffinjektoren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kraftstoffinjektoren werden eingesetzt, um Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff zu versorgen. Der Kraftstoff wird dabei unter hohem Druck in die Brennräume eingespritzt. Insbesondere bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen kommen Hochdruckspeichereinspritzsysteme zur Anwendung, bei denen der Einspritzdruck unabhängig von der Drehzahl und Last der Verbrennungskraftmaschine ist. Hierdurch lassen sich die bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe reduzieren. Um eine weitere Reduzierung der Schadstoffe zu erreichen, ist jedoch eine signifikante Erhöhung des Einspritzdruckes notwendig.
Kraftstoffinjektoren, die bei den geforderten Drücken eingesetzt werden können, werden leckagefrei ausgeführt. Hierzu wird auf eine Niederdruckstufe verzichtet. Durch das Fehlen der Niederdruckstufe stehen jedoch nur geringe Nadelschließkräfte zur Verfügung. Dies führt zu steilen Kennfeldern und somit zu einer schlechten Kleinstmengenfähigkeit. Dieser Nachteil kann jedoch mit sehr schnell schaltenden Ventilen kompensiert werden.
Ein Steuerventil für ein schnell schaltendes Kraftstoffeinspritzventil ist zum Beispiel aus DE 10 2007 028 485 bekannt. Bei diesem wird ein Druckraum von einer Steuerhülse begrenzt, die in ihrer Längsrichtung beweglich gelagert ist. Die Steuerhülse weist an einer Stirnseite eine Dichtfläche auf, mit der sie mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, der an einem Ventilkörper ausgebildet ist. Im Ventilkörper ist eine Ausnehmung in der dem Druckraum zuge- wandten Seite des Ventilkörpers ausgebildet. Die Steuerhülse und die Ausnehmung im Ventilkörper sind so ausgebildet, dass eine Verformung von Steuerhülse und Ventilkörper durch den Druck im Druckraum zu keiner oder nur zu sehr geringer Bewegung zwischen dem Ventilsitz und der Dichtfläche der Steuerhülse führt. Schnell schaltende Ventile haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund eines Prellens Kenn- feldwelligkeiten auftreten. Einerseits ergibt sich ein Prellen des Schließelementes aufgrund eines harten Anschlages in Verbindung mit einem schnellen Schließelement. Der harte Anschlag resultiert aus dem Aufprellen von Metall auf Metall. Diese Preller, die beim Auf- schlagen des Schließelementes auftreten, haben jedoch einen negativen Einfluss auf die Funktion des Kraftstoffinjektors und führen im Allgemeinen zu großen Hub/Hub- Streuungen. Bei magnetgesteuerten Schaltventilen wird am oberen Hubanschlag zwischen Anker und Magnet ein Quetschspalt ausgebildet, der den Anschlag dämpft und so das Prellen reduziert. Ein solcher Quetschspalt kann jedoch am Ventilsitz aufgrund dessen Dicht- funktionen nicht angebracht werden, um den Einschlagimpuls des Schließelementes im Ventilsitz zu reduzieren.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schaltventil für Injektoren, insbesondere für Kraftstoffinjektoren, umfasst ein Schließelement, mit dem ein Steuerraum zur Betätigung eines Einspritzventilgliedes druckentlastbar ist. Das Schließelement wird durch einen Magnetaktor, umfassend eine Magnetbaugruppe und einen Anker, angesteuert. Der Anker ist beweglich auf einem sich an das Schließelement anschließenden Führungselement geführt. Bei geöffnetem Steuerventil ist zwischen dem Anker und einer als Anschlag wirkenden Stirnfläche des Schließelementes ein Spalt ausgebildet, durch den das Anschlagen des Ankers auf der Stirnfläche des Schließelementes gedämpft wird.
Der erfmdungsgemäße Aufbau des Schaltventils führt dazu, dass beim Schließen des Schaltventils das Schließelement in seinen Sitz gestellt wird, während der Anker entlang dem Führungselement weiterbewegt wird und die Bewegung durch Kraftstoff, der im Spalt zwischen Anker und Stirnfläche des Schließelementes enthalten ist, gedämpft wird. Im Unterschied dazu wirkt bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltventilen die gesamte Masse aus Schließelement und Anker. Somit ist der Einschlagimpuls bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltventilen größer als bei dem erfmdungsgemäß ausgebildeten Schaltventil. Das Prellen wird somit reduziert. Gleichzeitig führt das Reduzieren des Prellens auch zu einer Verschleißminimierung.
In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt auf den Anker ein Federelement, mit dem der Anker bei geschlossenem Schaltventil gegen einen oberen Anschlag gestellt wird. Durch das Federelement wird der Anker nach dem Durchschwingen wieder in seine Ausgangsposition gebracht. Hierdurch wird ein schnelles Schalten des Schaltventils ermöglicht. Das Federelement, das auf den Anker wirkt, ist vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder. Es ist jedoch auch jedes beliebige andere, dem Fachmann bekannte Federelement einsetzbar, das als Druckfeder wirkt. Wenn eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder einge- setzt wird, so wirkt diese vorzugsweise auf eine der Magnetbaugruppe gegenüberliegende Stirnfläche des Ankers und bewegt diesen in Richtung der Magnetbaugruppe. Das Federelement umschließt hierbei das Schließelement des Schaltventils.
In einer ersten Ausführungsform sind das Schließelement und das Führungselement, auf dem der Anker geführt ist, einstückig ausgebildet. Diese Bauweise erlaubt auch ein vollkommen druckausgeglichenes Schließelement, da das Schließelement zusammen mit dem Führungselement bewegt wird. Da der Anker am oberen Anschlag anliegt, zieht dieser bei einer Bewegung in Richtung der Magnetbaugruppe bei eingeschaltetem Magneten, das Führungselement ebenfalls in Richtung der Magnetbaugruppe. Das mit dem Führungselement verbundene Schließelement hebt sich aus seinem Sitz. Auf diese Weise wird ein Ablaufkanal aus dem Steuerraum freigegeben. Im Steuerraum enthaltener Kraftstoff kann ausströmen, und der Druck im Steuerraum sinkt. Aufgrund des sinkenden Druckes hebt sich das Einspritzventilglied aus seinem Sitz und gibt mindestens eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine frei.
Der vollständige Druckausgleich wird dadurch erzielt, dass das Schließelement eine ringförmig ausgebildete Dichtfläche oder Dichtkante aufweist, wobei das hülsenförmig ausgebildete Schließelement über seine gesamte Länge einen konstanten Innendurchmesser aufweist.
In einer alternativen Ausführungsform sind das Schließelement und das Führungselement, auf dem der Anker geführt ist, als zwei getrennte Bauteile ausgeführt. Wenn das Schließelement und das Führungselement als zwei getrennte Bauteile ausgeführt sind, so wird zum Öffnen des Schaltventils zunächst das Führungselement mit dem Anker, der an einem obe- ren Anschlag am Führungselement anliegt, bei eingeschaltetem Magneten in Richtung der Magnetbaugruppe gehoben. Es bildet sich ein Spalt zwischen dem Führungselement und dem Schließelement aus. Durch eine Druckkraft, die auf das Schließelement wirkt, wird dieses in Richtung des Führungselementes bewegt, und das Schaltventil öffnet. Damit auf das Schließelement eine Druckkraft wirken kann, weist das Schließelement eine Druckfläche auf, die sich an einen Druckraum anschließt, der mit dem Steuerraum über einen Ablaufkanal verbunden ist. Auf die Druckfläche wirkt unter Systemdruck stehender Kraftstoff. Da auf alle anderen Flächen des Schließelementes Kraftstoff mit einem niedrigeren Druck wirkt, ergibt sich hierdurch eine Druckdifferenz, die zum Öffnen des Schaltventils durch Anheben -A- des Schließelementes führt. Um das Schaltventil wieder zu schließen, wird die Bestromung des Magneten beendet. Mit Hilfe eines Federelementes wird das Führungselement in Richtung des Schließelementes bewegt und drückt das Schließelement in seinen Sitz. Hierzu liegt das Schließelement bei geschlossenem Schaltventil mit einer Stirnseite an einer Stirn- seite des Führungselementes an.
Um die Funktion des Schaltventils sicherzustellen, liegt die Druckfläche am Schließelement der Stirnseite, mit der das Schließelement an der Stirnseite des Führungselementes anliegt, gegenüber. Das Schließelement und das Führungselement bewegen sich dabei auf einer ge- meinsamen Achse beim Öffnen und Schließen des Schaltventils.
In einer Ausführungsform ist das Schließelement hülsenförmig ausgebildet und weist eine ringförmige Dichtfläche oder Dichtkante auf. Die Druckfläche wird dadurch gebildet, dass der Innendurchmesser des Schließelementes im Bereich des Druckraumes zur Dichtfläche oder Dichtkante hin zunimmt. Die Zunahme kann zum Beispiel konisch, parabolisch, hyperbolisch oder mit jeder beliebigen anderen Geometrie erfolgen. Bevorzugt ist die Zunahme jedoch konisch. Um ein radiales Verschieben des Schließelementes zu vermeiden, ist das hülsenförmige Schließelement auf einem Führungsstift geführt. Das Führungselement für den Anker ist ebenfalls auf dem Führungsstift geführt, so dass sich das Schließelement und das Führungselement nur in axiale Richtung bewegen können.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Schließelement eine Ventilkugel, mit der ein Ablaufkanal aus dem Steuerraum verschließbar ist. Das Schließelement umfasst weiterhin ein Aufnahmeelement für die Ventilkugel, wobei am Aufnahmeelement die Stirnfläche ausgebildet ist, die an der Stirnfläche des Führungselementes anliegt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Aufnahmeelement für die Ventilkugel und das Führungselement einstückig ausgebildet sind. Hierbei ist es einerseits möglich, dass die Ventilkugel fest mit dem Aufnahmeelement verbunden ist, alternativ kann jedoch auch die Kugel ohne feste Verbindung im Aufnahmeelement liegen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltventils ist, dass durch die Führung des Ankers auf dem Führungselement und die Parallelität des oberen und unteren Anschlags des Ankers eine sehr präzise Fertigung möglich ist. Insbesondere ist es möglich, den Hub des Ankers vor dem Zusammenbau des Schaltventils auszumessen und gegebenenfalls durch Auswahlgruppen exakt einzustellen. Ein aufwändiger Einstellprozess, bei dem der Überhub- anschlag im zusammengebauten Zustand ermittelt und korrigiert werden muss, ist aufgrund der bauteilunabhängigen Fertigungsmaße nicht erforderlich. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils wird dadurch begründet, dass im Moment des Ankerdurchschwingens das Schließelement nur von der Schließfeder zugedrückt wird, während sich die Schließkraft bei geschlossenem Schaltventil aus der Differenz der Schließfeder und des auf den Anker wirkenden Federelementes ergibt. Aus diesem Grund wirkt während des Zurückprellens des Schließelementes eine größere Federkraft als vor dem Ventileinschlag. Durch diese Funktion wird das Prellen zusätzlich vermindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäß ausgebildetes druckausgeglichenes Schaltventil,
Figur 2 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schaltventil, bei dem Schließelement und Führungselement zwei getrennte Bauteile sind,
Figur 3 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schaltventil mit Ventilkugel als Schließelement.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffinjektors mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten druckausgeglichenen Schaltventil.
Ein Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein Einspritzventilglied 3, mit dem mindestens eine, hier nicht dargestellte Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine freigegeben oder verschlossen werden kann. Das Einspritzventilglied 3 ist in einem Ventilstück 5 geführt und begrenzt mit einer oberen Stirnfläche 7 einen Steuerraum 9. Der Steuerraum 9 wird über eine Zulaufdrossel 11 mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff befüllt. Die Zulaufdrossel 11 verbindet den Steuerraum 9 mit einem Ringraum 13, der das Ventilstück 5 umschließt und seinerseits mit einem hier nicht dargestellten Hochdruckspeicher über einen Zulaufkanal 15 verbunden ist. Durch die Druckkraft des unter Systemdruck stehenden Kraftstoffes im Steuerraum 9, der auf die obere Stirnfläche 7 des Einspritzventilgliedes 3 wirkt, wird dieses in einen hier nicht dargestellten Ventilsitz gestellt und verschließt so die mindestens eine Einspritzöffnung. Um die mindestens eine Einspritzöffhung freizugeben, wird der Steuerraum 9 druckentlastet. Hierzu öffnet ein Schaltventil 17, wodurch eine Verbindung aus einem Ablaufkanal 19 zu einem Kraftstoffrücklauf 21 freigegeben wird und Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 ausströmen kann. Der Druck im Steuerraum 9 sinkt und das Einspritzventilglied 3 hebt sich aus seinem Ventilsitz und gibt die Einspritzöffhung frei. Um Druckpulsationen zu reduzieren, ist im Ablaufkanal 19 ein Drosselelement 23 ausgebildet.
Um den Einspritzvorgang zu beenden, schließt das Schaltventil die Verbindung aus dem Ablaufkanal 19 zum Rücklauf 21. Über die Zulaufdrossel 11 strömt unter Systemdruck ste- hender Kraftstoff in den Steuerraum 9, der Druck im Steuerraum 9 steigt an. Durch die zunehmende Druckkraft wird das Einspritzventilglied 3 wieder in seinen Sitz gestellt und verschließt die mindestens eine Einspritzöffhung.
Die Schließbewegung des Einspritzventilgliedes 3 wird durch ein Federelement 25 unter- stützt. Das Federelement 25 ist vorzugsweise eine als Spiralfeder ausgebildete Druckfeder.
Das Ventilstück 5, in dem das Einspritzventilglied 3 geführt ist, wird mit einer Ventilspannmutter 27 im Injektorgehäuse 29 montiert.
Das Schaltventil 17, mit dem das Öffnen und Schließen des Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine gesteuert wird, umfasst ein Schließelement 31. Das Schließelement 31 weist eine Dichtkante 33 auf, die zum Schließen in einen Ventilsitz 35 gestellt wird. Alternativ ist es auch möglich, anstelle der Dichtkante 33 eine Dichtfläche vorzusehen.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist das Schaltventil 17 druckausgeglichen. Die Dichtkante 33 ist ringförmig ausgebildet. Weiterhin weist das Schließelement 31 einen konstanten Innendurchmesser 37 auf. Auf diese Weise wirkt der Druck des unter Systemdruck stehenden Kraftstoffs nur in radiale Richtung auf das Schließelement 31. Somit wir- ken auf gegenüberliegende Flächen am Schließelement 31 immer nur gleiche Druckkräfte. Das Schließelement 31 ist druckausgeglichen.
Um zu vermeiden, dass das Schließelement 31 kippt oder in radiale Richtung verrutscht, ist dieses auf einem Führungsstift 39 geführt. Der Führungsstift endet mit einer unteren Stirn- fläche 41 oberhalb dem Ablaufkanal 19 und begrenzt so zusammen mit dem Schließelement 31 einen Druckraum 43. Mit der dem Druckraum 43 gegenüberliegenden Seite liegt der Führungsstift 39 am Injektorgehäuse an. Ein Verschieben des Führungsstiftes 39 wird dadurch vermieden, dass dieser mit einem Federelement 45 gegen das Injektorgehäuse ge- presst wird. Das Federelement 45 ist vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder. Mit einer Seite wirkt das Federelement 45 gegen eine Stirnfläche an einer Erweiterung 47 des Führungsstiftes und mit einer anderen Seite auf ein Führungselement 49. Das Führungselement 49 ist in der hier dargestellten Ausführungsform einstückig mit dem Schließelement 31 ausgebildet. Durch die Federkraft des Federelementes 45 auf das Führungselement 49 wird das Schließelement 31 in den Ventilsitz 35 gestellt.
Auf dem Führungselement 49 ist ein Anker 51 beweglich geführt. Der Anker 51 wirkt mit einer Magnetbaugruppe 53 zusammen, durch die das Schaltventil 17 betätigt wird. Der Hub des Ankers auf dem Führungselement 49 wird durch einen oberen Anschlag 55 und einen unteren Anschlag 57 begrenzt. Der obere Anschlag 55 wird zum Beispiel durch einen Sprengring gebildet. Der obere Anschlag 55 kann jedoch auch durch jedes beliebige andere, dem Fachmann bekannte Konstruktionselement gebildet werden.
Bei geschlossenem Schaltventil 17 wird der Anker 51 mit Hilfe eines Federelementes 59 gegen den oberen Anschlag 55 gestellt.
Um das Schaltventil 17 zu öffnen, wird der Magnet 61, der üblicherweise als Elektromagnet ausgeführt ist, bestromt. Hierdurch wird der Anker 51 angezogen und bewegt sich in Rich- tung der Magnetbaugruppe 53. Da der Anker 51 am oberen Anschlag 55 anliegt, zieht dieser das Führungselement 49 und damit das Schließelement 31, das mit dem Führungselement 49 einstückig ausgebildet ist, nach oben. Die Dichtkante 33 des Schließelementes 31 hebt sich aus dem Ventilsitz 35 und gibt eine Verbindung vom Ablaufkanal 19 über einen Niederdruckraum 63 in den Rücklauf 21 frei. Ein Prellen des Ankers 51 wird dabei dadurch vermieden, dass zwischen dem Anker 51 und der Magnetbaugruppe 53 ein Quetschspalt 65 ausgebildet ist. Der Quetschspalt 65 ist mit im Niederdruckraum 63 enthaltenem Kraftstoff befüllt. Der Kraftstoff im Quetschspalt 65 wird komprimiert und dämpft so die Bewegung des Ankers 51. Gleichzeitig wirkt auch die Federkraft des Federelementes 59 in Richtung der Magnetbaugruppe 53 auf den Anker 51, so dass ein Rückprellen des Ankers 51 verrin- gert wird.
Um das Schaltventil 17 wieder zu schließen, wird die Bestromung des Magneten 61 beendet. Aufgrund der Federkraft des als Schließfeder wirkenden Federelementes 45 werden das Führungselement 49 und das Schließelement 31 von der Magnetbaugruppe 53 wegbewegt, und die Dichtkante 33 des Schließelementes 31 wird in den Ventilsitz 35 gestellt. Der Anker 51, der am oberen Anschlag 55 anliegt, wird ebenfalls von der Magnetbaugruppe 53 wegbewegt. Sobald das Schließelement mit der Dichtkante 33 am Ventilsitz 35 anschlägt, wird die Bewegung des Schließelementes 31 und des Führungselementes 49 abrupt beendet. Der auf dem Führungselement 49 bewegbar geführte Anker 61 bewegt sich aufgrund seiner Massenträgheit jedoch weiter von der Magnetbaugruppe 53 weg. Er schwingt durch. Zwischen dem Anker 61 und dem unteren Anschlag 57 ist ein Spalt 67 ausgebildet. Der Spalt 67 ist mit Kraftstoff befällt. Hierdurch wird die Bewegung des Ankers 51 gedämpft. Gleich- zeitig erfolgt auch eine Dämpfung durch das Federelement 59, das eine Kraft auf den Anker in Richtung der Magnetbaugruppe 53 ausübt. Der im Spalt 67 enthaltene Kraftstoff, der durch die Bewegung des Ankers 61 komprimiert wird, übt gleichzeitig eine Druckkraft auf das Schließelement 31 aus, wodurch dieses im Ventilsitz 35 gehalten wird. Ein Prellen des Schließelementes 31 wird somit weiter verringert.
Um nach dem Schließen des Schließelementes 31 ein erneutes schnelles Öffnen zu ermöglichen, wird der Anker 61 nach dem Durchschwingen mit Hilfe des Federelementes 59 wieder gegen den oberen Anschlag 55 gestellt. Das Schaltventil 17 befindet sich wieder in seiner Ausgangsposition.
Um jeweils den Quetschspalt 65 und den Spalt 67 zur Dämpfung nutzen zu können, ist es erforderlich, dass der Niederdruckraum 63 vollständig mit Kraftstoff befüllt ist. Bei der Absaugung des Kraftstoffes über den Rücklauf 21 ist somit darauf zu achten, dass der Niederdruckraum 63 nicht vollständig geleert wird, sondern dass immer ein Kraftstoffvolumen im Niederdruckraum 63 enthalten ist.
Dadurch, dass bei geschlossenem Schaltventil 17 der Anker mit Hilfe des Federelementes 59 gegen den oberen Anschlag 55 gestellt wird, wirkt auf das Schließelement 31 in geschlossenem Zustand als Schließkraft nur die Differenz der Federkraft des als Schließfeder wirken- den Federelementes 45 und des Federelementes 59, während während des Schließ Vorganges aufgrund des Durchschwingens des Ankers 61 auf das Schließelement 31 die gesamte Federkraft des als Schließfeder wirkenden Federelementes 45 wirkt. Dadurch ergibt sich während eines Zurückprellens des Schließelementes 31 eine größere Federkraft als vor dem Ventileinschlag, da auch während der Schließbewegung des Schließelementes 31 nur die Differenz der Federkraft des als Schließfeder wirkenden Federelementes 45 und des Federelementes 59 auf das Schließelement 31 wirkt.
Der Hub des Ankers zwischen dem oberen Anschlag 55 und dem unteren Anschlag 57 ergibt sich aus der Höhe hi des Ankers und dem Abstand h2 zwischen dem oberen Anschlag 55 und dem unteren Anschlag 57. Da die obere und die untere Fläche des Ankers, die jeweils an den oberen Anschlag 55 beziehungsweise den unteren Anschlag 57 anschlagen, parallel gefertigt sind, können die Höhe hi des Ankers 51 und der Abstand h2 zwischen dem oberen Anschlag 55 und dem unteren Anschlag 57 sehr präzise gemessen, eingeschliffen beziehungsweise gefertigt werden. Somit ist es möglich, den Überhubanschlag vor dem Zusammenbau des Kraftstoffinjektors 1 zu messen und gegebenenfalls durch Auswahlgruppen exakt einzustellen. Ein aufwändiger Einstellprozess, bei dem der Überhubanschlag im zusammengebauten Zustand ermittelt und korrigiert werden muss, ist aufgrund der bauteil- unabhängigen Maße hi und h2 nicht erforderlich.
In Figur 2 ist ein Ausschnitt eines Kraftstoffinjektors mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltventil in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Das in Figur 2 dargestellte Schaltventil 17 ist im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Schaltventil nicht druck- ausgeglichen ausgeführt.
Bei dem nicht druckausgeglichenen Schaltventil 17 ist es möglich, Schließelement 31 und Führungselement 49 zweiteilig auszubilden. Das Führungselement 49 liegt in geschlossenem Zustand des Schaltventils 17 mit einer Stirnseite 69 auf einer Stirnseite 71 des Schließele- ments 31 auf. Die Stirnseite 71 des Schließelements 31 dient gleichzeitig als unterer Anschlag 57 für den Anker 61.
Um das Schaltventil 17 zu öffnen, wird der Magnet 61 der Magnetbaugruppe 53 bestromt. Der am oberen Anschlag 55 anliegende Anker 51 bewegt sich in Richtung der Magnetbau- gruppe 53. Hierbei nimmt der Anker 51 das Führungselement 49 mit. Dadurch hebt das Führungselement 49 vom Schließelement 31 ab. Es bildet sich ein Spalt zwischen dem Führungselement 49 und dem Schließelement 31. Auf den Spalt wirkt die Druckkraft des unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoffes im Niederdruckraum 63. Am Schließelement 31 ist eine Druckfläche 73 ausgebildet. Die Druckfläche 73 schließt sich an den Druckraum 43 an. Hierdurch wirkt unter Systemdruck stehender Kraftstoff auf die Druckfläche 73. Aufgrund der sehr viel höheren Druckkraft wird das Schließelement 31 in Richtung des Führungselementes 49 bewegt. Die Dichtkante 33 hebt sich aus dem Ventilsitz 35 und gibt die Verbindung vom Ablaufkanal 19 in den Rücklauf 21 frei.
Um das Schaltventil 17 wieder zu schließen, wird die Bestromung des Magneten 61 beendet. Durch das als Schließfeder wirkende Federelement 45 wird das Führungselement 49 in Richtung des Schließelementes 31 gedrückt. Da aufgrund der auf die Druckfläche 73 wirkenden Druckkraft das Schließelement 31 gegen das Führungselement 49 gedrückt wurde, so dass die Stirnseite 69 des Führungselementes 49 und die Stirnseite 71 des Schließelemen- tes 31 in Kontakt stehen, wird durch die Bewegung des Führungselementes 49 auch das Schließelement 31 bewegt. Das Schließelement 31 wird mit der Dichtkante 33 in den Ventilsitz 35 gestellt und schließt so die Verbindung vom Ablaufkanal 19 in den Rücklauf 21. Da der Anker 51 frei auf dem Führungselement 49 geführt ist, bewegt sich dieser aufgrund seiner Masse und Trägheit weiter, wenn das Schließelement 31 und das Führungselement 49 abrupt durch Aufschlagen der Dichtkante 33 auf den Ventilsitz 35 gestoppt wurden. Die Bewegung des Ankers 51 wird durch den Spalt 67, der zwischen dem Anker 51 und dem unteren Anschlag 57 ausgebildet ist, gedämpft, wodurch der Anker 51 weich abgebremst wird. Hierdurch wird der durch den Anker wirkende Krafteintrag auf das Schließelement 31 verringert und ein Prellen reduziert. Gleichzeitig wird auch der Sitzverschleiß reduziert. Zusätzlich zu dem als Dämpfer wirkenden Spalt 67 wird der Anker 61 auch durch das Federelement 49 abgebremst. Sobald der Anker 51 zum Stillstand gekommen ist, wird dieser aufgrund der Federkraft des Federelementes 59 wieder in Richtung der Magnetbaugruppe 63 bewegt, bis er am oberen Anschlag 55 anliegt.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist der obere Anschlag 55 einteilig mit dem Führungselement 49 ausgebildet. Aufgrund der zweiteiligen Gestaltung von Führungs- element 49 und Schließelement 31 ist der Anker nicht gefangen. Dies erleichtert die Monta- ge. So wird der Anker 51 einfach auf das Führungselement 49 aufgesetzt, anschließend können Führungselement 49 und Schließelement 31 auf den Führungsstift 39 aufgesetzt und im Injektor montiert werden.
Durch den Führungsstift 39 wird auch in der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ver- mieden, dass Führungselement 49 und Schließelement 31 verkanten können oder sich in radiale Richtung verschieben können. Es ist nur eine axiale Bewegung entlang des Führungsstiftes 39 möglich.
In Figur 3 ist ein Ausschnitt eines Kraftstoffinjektors mit einem erfindungsgemäß ausgebil- deten Schaltventil in einer dritten Ausführungsform dargestellt.
Im Unterschied zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform das Schaltventil 17 nicht mit einer ringförmigen Dichtkante 33 ausgeführt, sondern mit einer Ventilkugel 75.
Auch bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind Führungselement 49 und Schließelement 31 zweiteilig ausgebildet. Das Schließelement 31 umfasst die Ventilkugel 75 und ein Aufnahmeelement 77, das die Ventilkugel 75 aufnimmt.
Neben einer zweiteiligen Ausbildung von Führungselement 49 und Aufnahmeelement 77 ist es jedoch auch möglich, dass Führungselement 49 und Aufnahmeelement 77 einteilig ausgebildet sind. Um das Schaltventil 17 zu öffnen, wird auch in der hier dargestellten Ausführungsform der Magnet 61 der Magnetbaugruppe 53 bestromt. Der Anker 51 wird vom Magneten 61 angezogen und bewegt sich in Richtung der Magnetbaugruppe 53. Der Anker 51 liegt am oberen Anschlag 55 an und zieht so auch das Führungselement 49 in Richtung der Magnetbaugrup- pe 53. Wenn Führungselement 49 und Aufnahmeelement 77 zweiteilig ausgeführt sind, hebt das Führungselement 49 vom Aufnahmeelement 77 ab. Auf die Stirnseite 81 des Aufnahmeelementes 77 wirkt nun nur die Druckkraft des im Niederdruckraum 63 enthaltenen Kraftstoffes. Durch die auf die Ventilkugel 75 wirkende Druckkraft des unter Systemdruck stehenden Kraftstoffes im Ablaufkanal 19 wird die Ventilkugel 75 mitsamt dem Aufnahmeele- ment 77 aus dem Ventilsitz 35 gehoben, bis diese wieder an der Stirnseite 69 des Führungselementes 49 anliegt. Die Verbindung vom Ablaufkanal 19 in den Rücklauf 21 ist freigegeben.
Bei einteilig ausgebildetem Führungselement 49 und Aufnahmeelement 77 wird durch die Bewegung des Ankers 51 das Aufnahmeelement 77 mit in Richtung der Magnetbaugruppe 53 bewegt. In diesem Fall wird durch den Druck des Kraftstoffs im Ablaufkanal 19 die Ventilkugel aus dem Ventilsitz 35 gehoben, bis diese wieder im Aufnahmeelement 77 anliegt und so die Verbindung vom Ablaufkanal 19 in den Rücklauf 21 freigegeben wird.
Bei zweiteilig ausgebildetem Führungselement 49 und Aufnahmeelement 77 ist es möglich, den oberen Anschlag 55 einteilig mit dem Führungselement 49 auszubilden. Bei einteilig ausgebildetem Führungselement 49 und Aufnahmeelement 77 ist der obere Anschlag 55 vorzugsweise durch einen Sprengring 79 gebildet, der beispielsweise in eine Nut im Führungselement 49 eingesetzt wird.
Um das Schaltventil 17 wieder zu schließen, wird die Bestromung des Magneten 61 aufgehoben. Durch die Federkraft des als Schließfeder wirkenden Federelementes 45, die auf eine Stirnfläche des Sprengringes 79 wirkt, werden das Führungselement 49, das Aufnahmeelement 77 und damit die Ventilkugel 75 sowie der Anker 51 wieder von der Magnetbaugrup- pe 53 wegbewegt, bis die Ventilkugel 75 im Ventilsitz 35 anliegt und so den Ablaufkanal 19 verschließt. Durch die Führung des Ankers 51 auf dem Führungselement 49 kann sich der Anker 51 nach dem Aufprall der Ventilkugel 75 auf dem Ventilsitz 35 weiterbewegen. Hierdurch wird die Aufprallenergie der Ventilkugel 75 im Ventilsitz 35 reduziert. Zwischen dem unteren Anschlag 57 und dem Anker 51 bildet sich ein Spalt aus, der mit Kraftstoff befüllt ist. Dieser wirkt als Dämpfer und dämpft die Bewegung des Ankers 51, unterstützt vom Federelement 59, bis der Anker zum Stillstand kommt. Danach wird der Anker wieder durch das Federelement 59 in Richtung der Magnetbaugruppe 53 bewegt, bis dieser am oberen Anschlag 57 anliegt. Dies ermöglicht ein schnelles Schalten des Schaltventils 17. Im Unterschied zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsformen, bei denen das Führungselement 49 und das Schließelement 31 auf einem Führungsstift 39 geführt sind, ist bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform am Führungselement 49 ein Zapfen 83 ausgebildet. Der Zapfen 83 ist vom Federelement 59 umschlossen und verhindert ein Verkanten des Führungselementes 49. Gleichzeitig dient der Zapfen 83 als Führung für das Federelement 39.

Claims

Ansprüche
1. Schaltventil für Injektoren, insbesondere für Kraftstoffinjektoren (1), ein Schließelement (31) umfassend, mit dem ein Steuerraum (9) zur Betätigung eines Einspritzventil- gliedes (3) druckentlastbar ist, wobei das Schließelement (31) durch einen Magnetaktor, umfassend eine Magnetbaugruppe (53) und einen Anker (51), angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (51) beweglich auf einem sich an das Schließelement (31) anschließenden Führungselement (49) geführt ist und bei geöffnetem Schaltventil (17) zwischen dem Anker (51) und einer als unterer Anschlag (57) wirken- den Stirnfläche (71) des Schließelementes (31) ein Spalt ausgebildet ist, durch den das
Anschlagen des Ankers (51) auf der Stirnfläche (71) des Schließelementes (31) gedämpft wird.
2. Schaltventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Anker (51) ein Federelement (59) wirkt, mit dem der Anker (51) bei geschlossenem Schaltventil (17) gegen einen oberen Anschlag (55) gestellt wird.
3. Schaltventil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) und das Führungselement (49) hülsenförmig ausgebildet und auf einem Füh- rungsstift (39) geführt sind.
4. Schaltventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) und das Führungselement (49), auf dem der Anker (51) geführt ist, einstückig ausgebildet sind.
5. Schaltventil gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) eine ringförmig ausgebildete Dichtfläche oder Dichtkante (33) aufweist, wobei das hülsenförmig ausgebildete Schließelement (31) über seine gesamte Länge einen konstanten Innendurchmesser (37) aufweist.
6. Schaltventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) und das Führungselement (49), auf dem der Anker (51) geführt ist, als zwei getrennte Bauteile ausgeführt sind.
7. Schaltventil gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) bei geschlossenem Schaltventil (17) mit einer Stirnseite (71) an einer Stirnseite (69) des Führungselements (49) anliegt.
8. Schaltventil gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) eine Druckfläche (73) aufweist, die sich an einen Druckraum (43) anschließt, der mit dem Steuerraum (9) über einen Ablaufkanal (19) verbunden ist.
9. Schaltventil gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (73) am Schließelement (31) der Stirnseite (71), mit der das Schließelement (31) an der Stirnseite (69) des Führungselementes (49) anliegt, gegenüberliegt.
10. Schaltventil gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließele- ment (31) hülsenförmig ausgebildet ist und eine ringförmige Dichtfläche oder Dichtkante (33) aufweist und die Druckfläche (73) dadurch gebildet wird, dass der Innendurchmesser (37) des Schließelementes (31) im Bereich des Druckraumes (43) zur Dichtfläche oder Dichtkante (33) hin zunimmt.
11. Schaltventil gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) eine Ventilkugel (75) umfasst, mit der ein Ablaufkanal (19) aus dem Steuerraum (9) verschließbar ist.
12. Schaltventil gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (31) ein Aufhahmeelement (77) für die Ventilkugel (75) umfasst, wobei am Aufhahme- element (77) die Stirnfläche (71) ausgebildet ist, die an der Stirnfläche (69) des Führungselementes (49) anliegt.
13. Schaltventil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Ablaufkanal (19) ein Drosselelement (23) ausgebildet ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9157404B2 (en) 2009-05-07 2015-10-13 Robert Bosch Gmbh Fuel injector having pressure sensor
EP2235356B1 (de) * 2008-01-22 2015-10-14 Robert Bosch GmbH Kraftstoffinjektor
US9328707B2 (en) 2010-01-12 2016-05-03 Robert Bosch Gmbh Fuel injector

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009045623A1 (de) 2009-10-13 2011-04-14 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Injektor
DE102009046332A1 (de) 2009-11-03 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Steuerventilanordnung
DE102010002037A1 (de) 2010-02-17 2011-08-18 Robert Bosch GmbH, 70469 Elektromagnetischer Aktor
DE102010044012A1 (de) 2010-11-16 2012-05-16 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
KR101345431B1 (ko) * 2011-12-09 2013-12-27 주식회사 현대케피코 직분사 연료 인젝터
DE102012201413A1 (de) 2012-02-01 2013-08-01 Robert Bosch Gmbh Magnetventil für einen Kraftstoffinjektor
DE102012215448B3 (de) 2012-08-31 2013-12-12 Continental Automotive Gmbh Injektor zur Krafteinspritzung in eine Brennkraftmaschine
DE102012220027A1 (de) 2012-11-02 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Schaltventil für einen Kraftstoffinjektor
DE102013225376A1 (de) 2013-12-10 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Magnetventil für einen Kraftstoffinjektor
DE102013227063A1 (de) * 2013-12-23 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
DE102015206205A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-13 Robert Bosch Gmbh Gasventil
DE102015213141A1 (de) * 2015-07-14 2017-01-19 Robert Bosch Gmbh Schaltventil für einen Kraftstoffinjektor sowie Kraftstoffinjektor
DE102015216785A1 (de) 2015-09-02 2017-03-02 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschine
IT201600114608A1 (it) * 2016-11-14 2018-05-14 Magneti Marelli Spa Pompa di alimentazione carburante
DE102022131385A1 (de) 2022-11-28 2024-05-29 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19650865A1 (de) * 1996-12-07 1998-06-10 Bosch Gmbh Robert Magnetventil
EP0851114A2 (de) * 1996-12-23 1998-07-01 ELASIS SISTEMA RICERCA FIAT NEL MEZZOGIORNO Società Consortile per Azioni Elektromagnetisches Dosierventil für ein Kraftstoffeinspritzventil
DE10123171A1 (de) 2001-05-12 2002-11-14 Bosch Gmbh Robert Magnetventil zur Steuerung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
EP1621764A1 (de) * 2004-06-30 2006-02-01 C.R.F. Società Consortile per Azioni Einspritzventil einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007044355A1 (de) 2007-06-21 2008-12-24 Robert Bosch Gmbh Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor sowie Kraftstoffinjektor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19650865A1 (de) * 1996-12-07 1998-06-10 Bosch Gmbh Robert Magnetventil
EP0851114A2 (de) * 1996-12-23 1998-07-01 ELASIS SISTEMA RICERCA FIAT NEL MEZZOGIORNO Società Consortile per Azioni Elektromagnetisches Dosierventil für ein Kraftstoffeinspritzventil
DE10123171A1 (de) 2001-05-12 2002-11-14 Bosch Gmbh Robert Magnetventil zur Steuerung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
EP1621764A1 (de) * 2004-06-30 2006-02-01 C.R.F. Società Consortile per Azioni Einspritzventil einer Brennkraftmaschine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2235356B1 (de) * 2008-01-22 2015-10-14 Robert Bosch GmbH Kraftstoffinjektor
US9157404B2 (en) 2009-05-07 2015-10-13 Robert Bosch Gmbh Fuel injector having pressure sensor
US9328707B2 (en) 2010-01-12 2016-05-03 Robert Bosch Gmbh Fuel injector

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