WO2017178132A1 - Kraftstoffeinspritzdüse - Google Patents

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WO2017178132A1
WO2017178132A1 PCT/EP2017/053227 EP2017053227W WO2017178132A1 WO 2017178132 A1 WO2017178132 A1 WO 2017178132A1 EP 2017053227 W EP2017053227 W EP 2017053227W WO 2017178132 A1 WO2017178132 A1 WO 2017178132A1
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WO
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Prior art keywords
coil
nozzle
magnetic core
fuel injection
nozzle needle
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/053227
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heike Lang
Peter Commer
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 WO2017178132A1 publication Critical patent/WO2017178132A1/de

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    • 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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0614—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
    • F02M51/0617—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets
    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166—Selection of particular materials

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector, as it is preferably used for the injection of fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a solenoid valve for a fuel injection system which cooperates for opening and closing a valve element with a sealing seat.
  • the valve element is guided in a valve housing of the solenoid valve, which comprises at least one energizable winding.
  • the at least one energizable coil forms an electromagnetic actuator, which exerts a force on the valve element, whereby it moves and a drain opening can be either opened or closed.
  • the electromagnetic actuator from DE 10 2006 058 073 AI can thus control the opening and closing operation of the valve element of a fuel injector on a direct route.
  • the distance between the nozzle seat facing away from the end of the nozzle needle, so the second magnetic core, and the first magnetic core defines the maximum needle stroke.
  • the first coil and the second coil are arranged stationarily in the sleeve element.
  • the second coil is associated with the nozzle seat facing away end of the nozzle needle, whereas the first coil is associated with the first magnetic core.
  • the second magnetic core is made of a hard magnetic material.
  • Hard magnetic materials are characterized by high coercive field strengths and provide very high resistance to external magnetic field influences.
  • the first magnetic core is made of a soft magnetic material.
  • Soft magnetic materials have small coercivities and can therefore easily be magnetized. Even small external magnetic field strengths are sufficient for a Umpolarmaschine, so that under the influence of the first coil and strengthened by the weichmagneti- see core fields in each polarization can be generated.
  • an annular intermediate element is arranged between the first coil and the second coil. The intermediate element serves primarily as a spacer for the first coil and the second coil. In this case, the intermediate element is preferably made of a soft magnetic material. As a result, small external magnetic influences are sufficient to magnetize the intermediate element. As a result, the stray flux of the first magnetic core is reduced in the second magnetic core and kept as low as possible.
  • the second coil is energized at an instant fo with an electric current Ici.
  • the first coil is also supplied with Ici in the same current direction as the second coil.
  • ⁇ 2 > ⁇ takes place a reduction of the electric current at the second coil of Ici on / c2.
  • the first coil is energized with Ici in the opposite current direction as the second coil at a time fe i 2 or alternatively the first coil is completely switched off.
  • the electric current at the second coil is again set from Ia to Ici.
  • FIG. 1 shows a fuel injection nozzle according to the invention in longitudinal section
  • Fig. 2 shows the time course of the electrical current of the first coil and the electrical current h of the second coil
  • 3a shows the course of the magnetic field lines around the first coil and the second
  • 3b shows the course of the magnetic field lines around the first coil and the second
  • a fuel injection nozzle according to the invention is shown in longitudinal section.
  • the fuel injection nozzle has an injector housing 1, a nozzle body 2 and a valve body 3, wherein the two latter are fixedly secured against each other by a clamping nut 4.
  • a high pressure chamber 15 is formed, which is filled with fuel under high pressure.
  • the high-pressure chamber 15 has a sleeve element 14 which adjoins a throttle plate 20 formed in the valve body 3.
  • a first coil 10 and a second coil 9 is fixedly received, which can be controlled via in the valve body 3, the throttle plate 20 and the sleeve member 14 formed electrical contacts 13.
  • annular intermediate element 18 is arranged, whereby the two coils (9, 10) are in a defined position to each other.
  • the annular intermediate element 18 is made of a soft magnetic material. Soft magnetic materials have the advantage that they are easy to magnetize due to their low coercivity. Their magnetic remanence is also not very high, so that a fast Umpolarmaschine is easily possible.
  • a stationary first magnetic core 12 is formed, which is associated with the first coil 10.
  • an end portion of a liftable nozzle needle 5 is received, said end portion is formed as a tapered second magnetic core 11 and the second coil 9 is assigned.
  • the other end of the nozzle needle 5 has a largely conical sealing surface 7 which cooperates with a formed on the combustion chamber end of the high-pressure chamber 15 nozzle seat 6.
  • the combustion-chamber-side end of the high-pressure chamber 15 is designed as a blind hole 19, from which at least one injection opening 8 emerges, this injection opening 8 opening into the mounting position of the fuel injection nozzle in a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the nozzle needle 5 is also associated with a return spring 16, which is supported on a formed on the nozzle needle 5 paragraph 21 and the nozzle needle 5 in the direction of the combustion chamber kraftbeaufschlagt. If no further forces act on the nozzle needle 5, the return spring 16 therefore presses the nozzle needle 5 into the nozzle seat 6, whereby the at least one injection opening 8 is blocked and no fuel can enter the combustion chamber via the at least one injection opening 8.
  • the nozzle needle 5 is therefore in Figure 1 in the closed position.
  • the first magnetic core 12 is, like the intermediate ring 18, made of a soft magnetic material. Thereby, the first magnetic core 12 can be easily magnetized due to the low coercive force. Low magnetic remanence promotes rapid repolarization.
  • the second magnetic core 11 is made of a hard magnetic material in contrast to the first magnetic core 12. High coercive field strengths and high magnetic Remanence allows permanent magnetization. Hard magnetic materials are difficult to influence by external magnetic fields and it is difficult to repolarize. In the following, the operation of the fuel injector is described in more detail and illustrated, for which the material properties of the respective magnetic cores 11, 12 and the intermediate ring 18 are used in favor of the fuel injection system.
  • FIG. 3a shows the course of the magnetic field lines around the coils at a time t with io ⁇ £ ⁇ £ 3 and the course of the technical current direction through the coils 9, 10.
  • the second coil 9 is associated with the second magnetic core 11, whereas the first coil 10 is associated with the first magnetic core 12.
  • the magnetic cores 11, 12, caused by induced magnetic fields, of the two coils 9, 10 are magnetized so that there is an attractive interaction between the first magnetic core 12 and the second magnetic core 11. If the magnetic force is sufficiently high, the nozzle needle 5 lifts out of the nozzle seat 6 and releases the at least one injection opening 8, which initiates the beginning of the fuel injection into the combustion chamber of the internal combustion engine. At a time i2> £ i, the electric current at the second coil 9 is reduced from Ici to Ia.
  • the second coil 9 is initially charged with the same electric current (/ ci). as the first coil 10 operated. After the opening of the nozzle needle, however, the second coil 9 can be operated with a lower electrical current strength (/ c2), since by the magnetization of the second magnetic core 11, a sufficiently high magnetic force is present to hold the nozzle needle 5 in its open position.
  • the electric current of the second coil 9 is increased from Ia back to Ici, the first coil 10 now also being supplied with Ici in the reverse current direction (see FIG. 2, dashed line).
  • the magnetic field line direction of the magnetic field induced by the energized first coil 10 also rotates. Since the direction of the electric current strength of the second coil 9 has not changed, there are no changes for the magnetic field lines of the magnetic field induced thereby. That is, the magnetic field lines of the induced magnetic fields of the second coil 9 and the first coil 10 are now opposite (see Figure 3b, t3 ⁇ t ⁇ ).
  • the first magnetic core 12 undergoes a Umpolarmaschine by the change of direction in the energization of the first coil 10, which is additionally favored by the material properties of the first magnetic core 12.
  • the second magnetic core 11 remains unchanged in its magnetization. This leads to a repulsive effect of the first magnetic core 12 and the second magnetic core 11. This magnetic force together with the force of the return spring 16 pushes the nozzle needle 5 in the direction of the at least one injection opening 8 and thereby initiates the closing operation of the nozzle needle.
  • the energizing of the second coil 9 after a time £ 3 also be carried out with a lower electrical current than Ici, if the electric current, which is induced by the change in current direction or the shutdown of the first coil 10, for a partial or complete energization of the second Coil 9 is used. This reduces the energy consumption of the entire injector.
  • the injection process can also be terminated by the fact that, at a time f3> f2, the electrical current strength of the second coil 9 is increased again from la to Ici and the electrical current h of the first coil 10 is set to zero (see FIG. 2, solid line) ).
  • the magnetic field around the first coil 10 collapses and the magnetic forces around the magnetic cores 11, 12 are greatly attenuated.
  • the Nozzle needle 5 is no longer held in the open position by the magnetic forces.
  • At the nozzle body facing the end of the nozzle needle 5 there is a lower pressure than at the nozzle body end remote from the nozzle needle 5 and in the central region of the nozzle needle 5 due to the outflowing fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a negative pressure is generated at the nozzle body facing the end of the nozzle needle 5 the nozzle needle 5 is pressed in the direction of the at least one injection opening 8 and closes it again.

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Abstract

Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Injektorgehäuse (1) und einem Düsenkörper (2), welcher einen mit unter Hochdruckstehenden Kraftstoff befüllbaren Hochdruckraum (15) ausbildet. In diesem Hochdruckraum (15) ist eine hubbeweglich angeordnete Düsennadel (5) angeordnet, die mit einer Dichtfläche (7) mit einem Düsensitz (6) zum Öffnen und Schließen wenigstenseiner Einspritzöffnung (8) zusammenwirkt. Außerdem weist der Hochdruckraum (15) ein Hülsenelement (14) auf, in welchem eine erste Spule (10) und eine zweite Spule (9) angeordnet sind. In dem Hochdruckraum (15) ist weiterhin ein erster Magnetkern (12) angeordnet. Dabei ist das düsensitzabgewandte Ende der Düsennadel (5) als zweiter Magnetkern (11) ausgebildet. Darüber hinaus entspricht der Abstand dzwischen dem düsensitzabgewandten Ende der Düsennadel (5) und dem ersten Magnetkern (12) dem maximalen Düsennadelhub.

Description

Beschreibung Titel
Kraftstoffeinspritzdüse
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse, wie es vorzugsweise zur Einspritzung von Kraftstoff direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine Verwendung findet.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist zum Beispiel aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 058 073 AI ein Magnetventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, welches zum Öffnen und Schließen eines Ventilelements mit einem Dichtsitz zusammenwirkt. Dabei ist das Ventilelement in einem Ventilgehäuse des Magnetventils geführt, welches mindestens eine bestrombare Wicklung umfasst. Zusammen mit mindestens einem polarisierten Erregermagneten bildet die mindestens eine bestrombare Wicklung einen elektromagnetischen Aktor, welcher eine Kraft auf das Ventilelement ausübt, wodurch dieses bewegt und eine Ablauföffnung entweder geöffnet oder geschlossen werden kann. Der elektromagnetische Aktor aus der DE 10 2006 058 073 AI kann somit den Öffnungs- und Schließvorgang des Ventilelements einer Kraftstoffeinspritzdüse auf direktem Weg steuern.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse weist ein Injektorgehäuse und einen Düsenkörper auf, wobei der Düsenkörper einen Hochdruckraum ausbildet, welcher mit unter Hochdruck stehenden Kraftstoff befüllbar ist. Außerdem ist in dem Hochdruckraum eine hubbeweglich angeordnete Düsennadel angeordnet, welche mit einer Dichtfläche mit einem Düsensitz zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt. Der Hochdruckraum weist weiterhin ein Hülsenelement auf, in welchem eine erste Spule und eine zweite Spule angeordnet sind. Darüber hinaus ist in dem Hochdruckraum ein erster Magnet- kern angeordnet. Das düsensitzabgewandte Ende der Düsennadel bildet einen zweiten Magnetkern. Der Abstand zwischen dem düsensitzabgewandten Ende der Düsennadel, also dem zweiten Magnetkern, und dem ersten Magnetkern definiert den maximalen Nadelhub. Durch den Betrieb der Spulen und mit Hilfe des ersten Magnetkerns und des zweiten Magnetkerns lässt sich auf effiziente Weise ohne einen erhöhten Verschleiß einzelner Bauteile der Öffnungs- bzw. Schließvorgang der Düsennadel steuern.
In vorteilhafter Weise sind die erste Spule und die zweite Spule ortsfest in dem Hülsenelement angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Spule dem düsensitzab- gewandten Ende der Düsennadel zugeordnet, wohingegen die erste Spule dem ersten Magnetkern zugeordnet ist. Dadurch ist eine präzise Magnetisierung über die induzierten Magnetfelder bei Bestromung der jeweiligen Spule möglich. Dies ermöglicht magnetische Wechselwirkungen zwischen dem ersten Magnetkern und dem zweiten Magnetkern, um die Düsennadel schnell und effektiv zu bewe- gen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass der zweite Magnetkern aus einem hartmagnetischen Werkstoff hergestellt ist. Hartmagnetische Werkstoffe zeichnen sich durch hohe Koerzitivfeldstär- ken aus und leisten gegen äußere Magnetfeldeinflüsse sehr hohen Widerstand.
Sie lassen sich daher nicht leicht entmagnetisieren und behalten ihre ursprüngliche magnetische Polarisierung (Dauermagnet) bei, so dass das Magnetfeld des Dauermagneten zur Ansteuerung stets zur Verfügung steht. In weiterer vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der erste Magnetkern aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt. Weichmagnetische Werkstoffe besitzen kleine Koerzitivfeldstärken und lassen sich daher leicht magnetisieren. Schon kleine äußere Magnetfeldstärken genügen für eine Umpolarisierung, so dass unter dem Einfluss der ersten Spule und verstärkt durch den weichmagneti- sehen Kern Felder in jeder Polarisierung erzeugt werden können. In weiterer vorteilhafter Weiterbildung ist zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule ein ringförmiges Zwischenelement angeordnet. Das Zwischenelement dient in erster Linie als Abstandhalter für die erste Spule und die zweite Spule. Dabei ist das Zwischenelement vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt. Dies hat zur Folge, dass geringe äußere magnetische Einflüsse ausreichen, um das Zwischenelement zu magnetisieren. Dadurch wird der Streufluss des ersten Magnetkerns in den zweiten Magnetkern reduziert und möglichst gering gehalten.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzdüse wird die zweite Spule zu einem Zeitpunkt fo mit einer elektrischen Stromstärke Ici bestromt. Zu einem Zeitpunkt fi>fo wird die erste Spule ebenfalls mit Ici in gleicher Stromrichtung wie die zweite Spule bestromt. Zu einem Zeitpunkt ί2>ίι erfolgt eine Reduzierung der elektrischen Stromstärke an der zweiten Spule von Ici auf /c2. Als nächstes wird die erste Spule mit Ici in entgegengesetzter Stromrichtung wie die zweite Spule zu einem Zeitpunkt fe i2 bestromt oder die erste Spule wird alternativ komplett abgeschaltet. Gleichzeitig wird auch wieder die elektrische Stromstärke an der zweiten Spule von la auf Ici gesetzt. Durch Bestromung der ersten Spule in entgegengesetzter Stromrichtung oder die Abschaltung der ersten Spule wird ein Strom induziert, welcher für eine teilweise o- der komplette Bestromung der zweiten Spule verwendet werden kann. Durch dieses Verfahren erfahren der erste Magnetkern und der zweite Magnetkern durch die durch die Bestromung der beiden Spulen induzierten Magnetfelder je nach Stromrichtung eine anziehende bzw. abstoßende Wirkung. Durch diese anziehende bzw. abstoßende Wirkung der Magnetkerne wird somit die Hubbewegung der Düsennadel gesteuert. Dieses Zusammenspiel der einzelnen Komponenten ermöglicht eine effizientere Funktionsweise der gesamten Kraftstoffeinspritzdüse. Außerdem werden durch die Abstimmung des verwendeten Materials mit der Geometrie des Einspritzsystems möglicher Verschleiß einzelner Bauteile vermindert und führen somit zu einer Verlängerung der Lebensdauer einzelner Komponenten.
Zeichnungen In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse dargestellt. Es zeigt in
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt, Fig. 2 der zeitliche Verlauf der elektrischen Stromstärke der ersten Spule und der elektrischen Stromstärke h der zweiten Spule,
Fig. 3a den Verlauf der Magnetfeldlinien um die erste Spule und die zweite
Spule bei entsprechender technischer Stromrichtung zu einem Zeitpunkt t mit to<t<t3,
Fig. 3b den Verlauf der Magnetfeldlinien um die erste Spule und die zweite
Spule bei entsprechender technischer Stromrichtung zu einem Zeitpunkt t mit t3<t< .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzdüse weist ein Injektorgehäuse 1, einen Düsenkörper 2 und einen Ventilkörper 3 auf, wobei die beiden letzteren durch eine Spannmutter 4 fest gegeneinander fixiert sind. In dem Düsenkörper 2 ist ein Hochdruckraum 15 ausgebildet, welcher mit unter Hochdruck stehenden Kraftstoff befüllbar ist. Außerdem weist der Hochdruckraum 15 ein Hülsenelement 14 auf, welches an eine in dem Ventilkörper 3 ausgebildete Drosselplatte 20 grenzt. Im Hülsenelement 14 ist eine erste Spule 10 und eine zweite Spule 9 ortsfest aufgenommen, welche über in dem Ventilkörper 3, der Drosselplatte 20 und dem Hülsenelement 14 ausgebildeten elektrischen Kontakte 13 angesteuert werden können. Diese elektrischen Kontakte 13 führen zu einer der Kraftstoffeinspritzdüse zugeordneten Steuervorrichtung, welche ein separates Bestromen der ersten Spule 10 und der zweiten Spule 9 ermöglicht. Zwischen der ersten Spule 10 und der zweiten Spule 9 ist ein ringförmiges Zwischenelement 18 angeordnet, wodurch die beiden Spulen (9, 10) in einer definierten Position zueinander stehen. Das ringförmige Zwischenelement 18 ist dabei aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt. Weichmagnetische Werkstoffe haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer geringen Koerzitivfeldstärke leicht zu magnetisieren sind. Ihre magnetische Remanenz ist zudem nicht sehr hoch, so dass eine schnelle Umpolarisierung leicht möglich ist. Weiterhin ist in dem Hülsenelement 14 ein ortsfester erster Magnetkern 12 ausgebildet, welcher der ersten Spule 10 zugeordnet ist.
In dem Hülsenelement 14 ist ein Endabschnitt einer hubbeweglichen Düsennadel 5 aufgenommen, wobei dieser Endabschnitt als konisch zulaufender zweiter Magnetkern 11 ausgebildet und der zweiten Spule 9 zugeordnet ist. Das andere Ende der Düsennadel 5 weist eine weitgehend konisch ausgebildete Dichtfläche 7 auf, die mit einem an dem brennraumseitigen Ende des Hochdruckraums 15 ausgebildeten Düsensitz 6 zusammenwirkt. Das brennraumseitige Ende des Hochdruckraums 15 ist als Sackloch 19 ausgebildet, von dem wenigstens eine Einspritzöffnung 8 ausgeht, wobei diese Einspritzöffnung 8 in Einbaulage der Kraftstoffeinspritzdüse in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mündet. Der Düsennadel 5 ist außerdem eine Rückstellfeder 16 zugeordnet, welche sich an einem an der Düsennadel 5 ausgebildeten Absatz 21 abstützt und die Düsennadel 5 in Richtung des Brennraums kraftbeaufschlagt. Wenn keine weiteren Kräfte auf die Düsennadel 5 wirken, drückt die Rückstellfeder 16 daher die Düsennadel 5 in den Düsensitz 6, wodurch die wenigstens eine Einspritzöffnung 8 gesperrt ist und kein Kraftstoff über die wenigstens eine Einspritzöffnung 8 in den Brennraum gelangen kann. Die Düsennadel 5 befindet sich daher in Figur 1 in Schließstellung.
In Schließstellung der Düsennadel 5 ist durch den Abstand d der beiden Magnetkerne 11, 12 der maximale Düsennadelhub festgelegt. Somit sitzt das brenn- raumferne Ende der Düsennadel 5, das durch den zweiten Magnetkern 11 gebildet wird, in Öffnungsstellung auf einer Anschlagfläche 22 auf und schließt somit den Spalt mit dem Abstand d zwischen dem ersten Magnetkern 12 und dem zweiten Magnetkern 11.
Der erste Magnetkern 12 ist, wie der Zwischenring 18, aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt. Dadurch kann der erste Magnetkern 12 aufgrund der geringen Koerzitivfeldstärke leicht magnetisiert werden. Geringe magnetische Remanenz begünstigt eine schnelle Umpolarisierung. Der zweite Magnetkern 11 ist im Gegensatz zu dem ersten Magnetkern 12 aus einem hartmagnetischen Werkstoff hergestellt. Hohe Koerzitivfeldstärken und hohe magnetische Remanenz erlauben eine dauerhafte Magnetisierung. Hartmagnetische Werkstoffe können nur schwer von äußeren magnetischen Feldern beeinflusst werden und es ist nur schwer möglich, eine Umpolarisierung vorzunehmen. Im Folgenden wird die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzdüse näher beschrieben und verdeutlicht, wozu die Materialeigenschaften der jeweiligen Magnetkerne 11, 12 und des Zwischenrings 18 zugunsten des Kraftstoffeinspritzsystems eingesetzt werden.
In der Figur 2 der Zeichnung ist der zeitliche Verlauf der elektrischen Stromstärke (/i) der ersten Spule 10 und der elektrischen Stromstärke (h) der zweiten Spule 9 dargestellt. Zu einem Zeitpunkt fo wird die zweite Spule 9 bestromt und die elektrische Stromstärke der zweiten Spule 9 steigt an, bis sie einen Wert Ici erreicht. Um Gegeninduktionseinflüsse zu vermindern, wird die erste Spule 10 erst zu einem Zeitpunkt fi>fo in gleicher Stromrichtung wie die zweite Spule 9 bestromt, wobei die elektrische Stromstärke h der ersten Spule 10 ebenfalls auf den Wert Ici steigt. Mit Bestromen der Spulen 9, 10 werden jeweils Magnetfelder um die Spulen herum induziert, welche bei gleicher Stromrichtung gleich orientiert sind und sich verstärken. Figur 3a zeigt zu einem Zeitpunkt t mit io<£<£3 den Verlauf der magnetischen Feldlinien um die Spulen herum sowie den Verlauf der technischen Stromrichtung durch die Spulen 9, 10.
Wie bereits beschrieben, ist der zweiten Spule 9 der zweite Magnetkern 11 zugeordnet, wohingegen der ersten Spule 10 der erste Magnetkern 12 zugeordnet ist. Dabei werden die Magnetkerne 11, 12, hervorgerufen durch induzierte Magnetfelder, von den beiden Spulen 9, 10 so magnetisiert, dass es zu einer attraktiven Wechselwirkung zwischen dem ersten Magnetkern 12 und dem zweiten Magnetkern 11 kommt. Bei genügend hoher anziehender magnetischer Kraft hebt die Düsennadel 5 aus dem Düsensitz 6 ab und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 8 frei, was den Beginn der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine einleitet. Zu einem Zeitpunkt i2>£i wird die elektrische Stromstärke an der zweiten Spule 9 von Ici auf la reduziert: Um den Öffnungsvorgang der Düsennadel 5 möglichst effektiv und schnell zu realisieren, wird die zweite Spule 9 anfangs mit der gleichen elektrischen Stromstärke (/ci) wie die erste Spule 10 betrieben. Nach Beginn der Öffnung der Düsennadel kann jedoch die zweite Spule 9 mit geringerer elektrischer Stromstärke (/c2) betrieben werden, da durch die Magnetisierung des zweiten Magnetkerns 11 eine genügend hohe magnetische Kraft vorhanden ist, um die Düsennadel 5 in ihrer Öffnungsstellung zu halten.
Soll der Einspritzvorgang zu einem Zeitpunkt f3>f2 beendet werden, wird die elektrische Stromstärke der zweiten Spule 9 von la wieder auf Ici erhöht, wobei die erste Spule 10 nun in umgekehrter Stromrichtung ebenfalls mit Ici bestromt wird (siehe Figur 2, gestrichelte Linie). Dadurch dreht sich auch die Magnetfeldlinienrichtung des durch die bestromte erste Spule 10 induzierten Magnetfelds. Da sich die Richtung der elektrischen Stromstärke der zweiten Spule 9 nicht geändert hat, ergeben sich auch keine Änderungen für die Magnetfeldlinien des dadurch induzierten Magnetfelds. Das heißt, die Magnetfeldlinien der induzierten Magnetfelder der zweiten Spule 9 und der ersten Spule 10 sind nun entgegengesetzt (siehe Figur 3b, t3<t< ). Der erste Magnetkern 12 erfährt durch den Richtungswechsel in der Bestromung der ersten Spule 10 eine Umpolarisierung, welche zusätzlich durch die Materialeigenschaften des ersten Magnetkerns 12 begünstigt wird. Der zweite Magnetkern 11 bleibt hingegen in seiner Magnetisierung unverändert. Dies führt zu einer abstoßenden Wirkung des ersten Magnetkerns 12 und des zweiten Magnetkerns 11. Diese magnetische Kraft drückt zusammen mit der Kraft der Rückstellfeder 16 die Düsennadel 5 in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung 8 und leitet dadurch den Schließvorgang der Düsennadel ein. Vorzugsweise kann das Bestromen der zweiten Spule 9 nach einem Zeitpunkt £3 auch mit einer geringeren elektrischen Stromstärke als Ici erfolgen, wenn die elektrische Stromstärke, welche durch den Stromrichtungswechsel oder die Abschaltung der ersten Spule 10 induziert wird, für eine teilweise oder komplette Bestromung der zweiten Spule 9 verwendet wird. So lässt sich der Energieverbrauch der gesamten Einspritzdüse reduzieren.
Alternativ kann der Einspritzvorgang auch dadurch beendet werden, dass zu einem Zeitpunkt f3>f2 die elektrische Stromstärke der zweiten Spule 9 von la wieder auf Ici erhöht wird und die elektrische Stromstärke h der ersten Spule 10 auf Null gesetzt wird (siehe Figur 2, durchgezogene Linie). Das magnetische Feld um die erste Spule 10 herum bricht dabei zusammen und die magnetischen Kräfte um die Magnetkerne 11, 12 herum werden sehr stark abgeschwächt. Die Düsennadel 5 wird nun nicht länger durch die magnetischen Kräfte in Öffnungsstellung gehalten. An dem düsenkörpersitzzugewandten Ende der Düsennadel 5 herrscht aufgrund des abfließenden Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine ein geringerer Druck als an dem düsenkörpersitzabgewandten Ende der Düsennadel 5 sowie im mittleren Bereich der Düsennadel 5. Dadurch wird an dem düsenkörpersitzzugewandten Ende der Düsennadel 5 ein Unterdruck erzeugt, wodurch die Düsennadel 5 in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung 8 gedrückt wird und diese wieder verschließt.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Injektorgehäuse (1) und einem Düsenkörper (2), welcher einen mit unter Hochdruck stehenden Kraftstoff befüllbaren Hochdruckraum (15) ausbildet und in welchem Hochdruckraum (15) eine hubbewegliche Düsennadel (5) angeordnet ist, die mit einer Dichtfläche (7) mit einem Düsensitz (6) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (8) zusammenwirkt, wobei im Hochdruckraum (15) ein Hülsenelement (14) angeordnet ist, in welchem Hülsenelement (14) eine erste Spule (10) und eine zweite Spule (9) angeordnet sind und wobei in dem Hochdruckraum (15) ein erster Magnetkern (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das düsensitzabgewandte Ende der Düsennadel (5) als ein zweiter Magnetkern (11) ausgebildet ist und dass der Abstand d zwischen dem düsensitzabgewandten Ende der Düsennadel (5) und dem ersten Magnetkern (12) den maximalen Düsennadelhub festlegt.
2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Spule (10) und die zweite Spule (9) ortsfest in dem Hülsenelement (14) angeordnet sind.
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Spule (9) dem düsensitzabgewandten Ende der Düsennadel (5) zugeordnet ist, wobei die zweite Spule (9) mit dem durch das düsensitzabgewandte Ende der Düsennadel (5) gebildeten zweiten Magnetkern (11) zusammenwirkt.
4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Spule (10) dem ersten Magnetkern (12) zugeordnet ist.
5. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Magnetkern (11) aus einem hartmagnetischen Werkstoff hergestellt ist.
6. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Magnetkern (12) aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt ist.
7. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der ersten Spule (10) und der zweiten Spule (9) ein ringförmiges Zwischenelement (18) angeordnet ist.
8. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Zwischenelement (18) aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt ist.
9. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
Bestromen der zweiten Spule (9) mit einer elektrischen Stromstärke Ici zu einem Zeitpunkt fo,
Bestromen der ersten Spule (10) mit Ici in gleicher Stromrichtung wie die zweite Spule (9) zu einem Zeitpunkt £i>io,
Reduzierung der elektrischen Stromstärke an der zweiten Spule (9) von Ici auf Ic2 zu einem Zeitpunkt ί2>ίι, Bestromen der ersten Spule (10) mit Ici in entgegengesetzter Stromrichtung wie die zweite Spule (9) oder Abschaltung der ersten Spule (10) zu einem Zeitpunkt f3>f2,
Erhöhung der elektrischen Stromstärke an der zweiten Spule (9) von la auf Ici zum Zeitpunkt £3.
10. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch
Verwendung des induzierten Stroms durch den Stromrichtungswechsel bzw. durch die Abschaltung der ersten Spule (10) zur teilweiser oder gesamten Bestromung der zweiten Spule (9) zu dem Zeitpunkt £3.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001057390A1 (de) * 2000-02-04 2001-08-09 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil und verfahren zu dessen betrieb
WO2009016885A1 (ja) * 2007-08-01 2009-02-05 Nissan Motor Co., Ltd. 燃料噴射装置
DE102013010337A1 (de) * 2012-06-29 2014-01-02 Mazda Motor Corporation Kraftstoffeinspritzventil eines Direkteinspritzmotors und Verfahren zum Bereitstellen desselben
EP2835520A1 (de) * 2013-08-09 2015-02-11 Continental Automotive GmbH Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1919708A1 (de) * 1969-04-18 1970-11-12 Bosch Gmbh Robert Magnetventil fuer kurze Ansprechzeiten
JP2001012636A (ja) * 1999-06-29 2001-01-16 Aisan Ind Co Ltd 複数のソレノイドと共通筒を有する燃料噴射装置
ATE390553T1 (de) * 2005-11-02 2008-04-15 Delphi Tech Inc Innerer filter für ein kraftstoffeinspritzventil
DE102006058073A1 (de) 2006-04-19 2007-10-25 Robert Bosch Gmbh Magnetventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem
DE102008042586A1 (de) * 2008-10-02 2010-04-08 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Injektor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001057390A1 (de) * 2000-02-04 2001-08-09 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil und verfahren zu dessen betrieb
WO2009016885A1 (ja) * 2007-08-01 2009-02-05 Nissan Motor Co., Ltd. 燃料噴射装置
DE102013010337A1 (de) * 2012-06-29 2014-01-02 Mazda Motor Corporation Kraftstoffeinspritzventil eines Direkteinspritzmotors und Verfahren zum Bereitstellen desselben
EP2835520A1 (de) * 2013-08-09 2015-02-11 Continental Automotive GmbH Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung

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