WO2017207256A1 - Magnetventil und kraftstoffinjektor mit einem magnetventil - Google Patents

Magnetventil und kraftstoffinjektor mit einem magnetventil Download PDF

Info

Publication number
WO2017207256A1
WO2017207256A1 PCT/EP2017/061649 EP2017061649W WO2017207256A1 WO 2017207256 A1 WO2017207256 A1 WO 2017207256A1 EP 2017061649 W EP2017061649 W EP 2017061649W WO 2017207256 A1 WO2017207256 A1 WO 2017207256A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sleeve
solenoid valve
armature
valve according
magnet armature
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/061649
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Olems
Lorenz Zerle
Oezguer Tuerker
Axel Schnaufer
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
Priority to KR1020187038010A priority Critical patent/KR20190015395A/ko
Priority to CN201780034242.4A priority patent/CN109219697A/zh
Priority to EP17724531.3A priority patent/EP3464868A1/de
Publication of WO2017207256A1 publication Critical patent/WO2017207256A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0008—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using mechanically actuated valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F02M63/0021—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of mobile armatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0078—Valve member details, e.g. special shape, hollow or fuel passages in the valve member
    • F02M63/008—Hollow valve members, e.g. members internally guided
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9053—Metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9092—Sintered materials

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injector with a
  • a solenoid valve according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 201 1 078 346 A1 of the Applicant.
  • the known solenoid valve serves to control a fluid flow in a fuel injector.
  • About the control of the liquid flow can be an opening and
  • the solenoid valve has an electromagnet with a magnet armature cooperating with the electromagnet.
  • Magnetic armature has in its longitudinal axis a through hole into which an anchor bolt protrudes.
  • the armature is on the anchor bolt in
  • Electromagnet in the direction of a valve seat subjected to force is Electromagnet in the direction of a valve seat subjected to force.
  • the (system) pressures prevailing in such a solenoid valve or fuel injector are usually more than 1500 bar, in particular more than 2000 bar.
  • the increased radial guide gap between the anchor bolt and the through-hole in the solenoid valve leads to an increase in the leakage amount in the direction of a low-pressure region of the solenoid valve, the larger the higher the system pressure. Since an increase in the leakage amount is equivalent to a higher power loss, which must be compensated in a fuel injector by a fuel delivery pump, it is desirable to minimize the leakage losses.
  • the solenoid valve with the features of claim 1 has the advantage that its leakage amount in the region of the guide between the armature and the anchor bolt regardless of the prevailing pressure and / or the
  • the invention is based on the idea to modify the construction of the magnet armature relative to the prior art that the armature in the region of its bore for the anchor bolt at least partially by a material with a higher modulus of elasticity and / or a lower
  • the magnet armature consists of hard metal, at least in the region of its sleeve-shaped section, which forms the guide for the anchor bolt, made of steel and the sleeve which radially surrounds the magnet armature in the sleeve-shaped section.
  • Hard metal has the particular advantage that it is not magnetically effective and thus does not affect the magnetic circuit of the armature.
  • carbide allows the sleeve with the magnet armature not just by a
  • connection between the magnet armature and the sleeve can, as already explained, be effected in particular either by a press or shrink connection, or by a welded connection.
  • the magnet armature is formed together with the sleeve as MIM (Metal Injection Molding) component. In such a configuration, the manufacturing step of connecting between magnet armature and sleeve is eliminated.
  • MIM Metal Injection Molding
  • Range of the sleeve and the wall thickness of the sleeve influence.
  • the wall thickness of the sleeve-shaped portion and the sleeve are at least approximately equal.
  • the invention also relates to a fuel! Njektor using a solenoid valve according to the invention, wherein the fuel injector is characterized in that it is adapted to be operated at a system pressure of more than 2000bar.
  • system pressure is used in self-igniting internal combustion engines in so-called common-rail injection systems.
  • a portion of a fuel injector 100 in the region of its pressure balanced solenoid valve 10 is shown.
  • the fuel injector 100 is in particular part of a so-called common-rail injection system and serves for injecting fuel into the combustion chamber of a
  • the solenoid valve 10 comprises a housing 1 1, which is approximately pot-shaped with a radially inwardly projecting portion 12 and an opening formed in the region of the portion 12 opening 13. Das Gerissause 11 ist mit dem Gezzause 12sky. In the opening 13 projects a valve piece 15, which limits a control chamber 16 on the side facing away from the housing 1 1 side. Coaxial with a longitudinal axis 18 of the valve member 15 and des
  • the valve member 15 has a drain passage 21 with integrated outlet throttle 22, via which befind Anlagen in the control chamber 16 fuel in a conventional manner in the direction of a low pressure region 23 of the solenoid valve 10 can be flowed off. Furthermore, in the valve piece 15 a
  • Zulaufbohrung 24 formed with integrated inlet throttle 25, about the located in a high-pressure chamber 26 of the fuel injector 100, below
  • the housing 1 1 is closed on the side facing away from the opening 13 of a housing plate 27. In the axial direction connects to the
  • the electromagnet 30 or the magnetic core 29 abuts axially on the side facing away from the sleeve 28 on the housing plate 27.
  • the magnetic core 29 has on the side facing away from the housing plate 27 on an annular recess 32 in which a wire winding of a coil 33 is arranged.
  • the magnetic core 29 has a passage opening 34 which is penetrated by an anchor bolt 35.
  • the anchor bolt 35 is supported on the housing plate 37 via a collar 36 axially.
  • Radially within the range of the sleeve 28 is a cross-hat-shaped armature 40 liftable in the direction of
  • the armature 40 cooperates with the electromagnet 30 in such a way that, when the coil 33 is energized, the magnet armature 40 is pulled in the direction of the coil 33 or of the magnet core 29. Furthermore, a compression spring 43 is axially supported between the magnetic core 29 facing end face 41 of the armature 40 and the collar 36, the
  • Magnetic armature 40 with a force from the magnetic core 20 applied away.
  • the magnet armature 40 has a passage opening 44 as a guide bore, between the and the outer circumference of the anchor bolt 35 is a radial
  • Guide gap 45 is formed, which is preferably only so large that an axial mobility of the armature 40 in the direction of the longitudinal axis 18 on the outer circumference of the anchor bolt 35 is made possible.
  • the valve piece 15 has on the magnet armature 40 side facing a conical elevation 46 in the region of the drain passage 21, wherein the valve piece 15 facing end face 47 of the anchor bolt 35 axially spaced before the survey 46 and the drain passage 21 ends.
  • the armature 40 has on the valve piece 15 side facing a sleeve-shaped portion 51 with a wall thickness di.
  • the sleeve-shaped portion 51 is surrounded on its outer periphery by a sleeve 52 which axially on the side facing away from the valve piece 15 at a step 53 of
  • Magnet armature 40 is applied, and wherein the axial length of the sleeve 52 at least approximately corresponds to the axial length of the portion 51 of the armature 40.
  • the sleeve 52 has a wall thickness 2, wherein the wall thickness 2 is approximately equal to the wall thickness di of the portion 51st
  • the magnet armature 40 is at least in the region of the portion 51 of a different material as the sleeve 52.
  • the armature 40 and the portion 51 made of steel, for example made of 100Cr6 (hardened), while the sleeve 52 is made of hard metal. It is essential that the
  • Elastic modulus (modulus of elasticity) of the material of the sleeve 52 is greater than the modulus of elasticity of the material of the portion 51 and / or that the material of the sleeve 52 has a lower coefficient of thermal expansion than the material of the portion 51.
  • the anchor bolt 35 preferably also made of steel with a similar modulus of elasticity and / or thermal expansion coefficient as the portion 51 of the armature 40th
  • the sleeve 52 is fixedly connected to the portion 51 of the armature 40, in the example shown by means of a press fit.
  • the system pressure prevails in the solenoid valve 10 via the control chamber 16 and the drain channel 21 also in the region of the (radial) guide gap 45 between the outer periphery of the anchor bolt 35 and the through hole 44 of the armature 40, wherein with increasing pressure and / or temperature increases the guide gap 45 without the sleeve 52, resulting in an increased leakage amount.
  • increasing the pressure by converting pressure energy also takes place
  • Heating of the material of the portion 51 and the sleeve 52 Since due to the higher modulus of elasticity of the sleeve 52, the material of the portion 51 radially outward can not expand or expand as far as would be the case without the sleeve 52 is reduced the expansion of the leakage gap compared to a portion 51 which is not included in the sleeve 52.
  • the sum of both elastic deformations causes a reduction of Widening of the guide play 45 between the outer circumference of the

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil (10), insbesonderezur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms in einem Kraftstoffinjektor (100), mit einem Elektromagneten (30) und einem mit dem Elektromagneten (30) zusammenwirkenden, hubbeweglich angeordneten Magnetanker (40), wobei der Magnetanker (40) einen hülsenförmigen Abschnitt (51) mit einer darin ausgebildeten Durchgangsöffnung (44) aufweist, in der ein Ankerbolzen (35) angeordnet ist, wobei zwischen dem Ankerbolzen (35) und der Durchgangsöffnung (44) ein radialer Führungsspalt (45) ausgebildet ist, und wobei der Magnetanker (40) auf dem Ankerbolzen (35) längsverschiebbar angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Magnetventil und Kraftstoffinjektor mit einem Magnetventil Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einem
erfindungsgemäßen Magnetventil.
Ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 201 1 078 346 A1 der Anmelderin bekannt. Das bekannte Magnetventil dient der Steuerung eines Flüssigkeitsstroms in einem Kraftstoffinjektor. Über die Steuerung des Flüssigkeitsstroms lässt sich eine Öffnungs- und
Schließbewegung einer Düsennadel eines Kraftstoffinjektors, und somit die in den Brennraum einer Brennkraftmaschine abgegebene Kraftstoffmenge beeinflussen. Hierzu weist das Magnetventil einen Elektromagneten mit einem mit dem Elektromagneten zusammenwirkenden Magnetanker auf. Der
Magnetanker hat in seiner Längsachse eine Durchgangsbohrung, in die ein Ankerbolzen hineinragt. Der Magnetanker ist auf dem Ankerbolzen in
Längsrichtung verschiebbar und mittels einer Druckfeder entgegen der bei einer Bestromung des Elektromagneten wirkenden magnetischen Kraft vom
Elektromagneten in Richtung eines Ventilsitz kraftbeaufschlagt.
Die in einem derartigen Magnetventil bzw. Kraftstoffinjektor herrschenden (System-)Drücke betragen üblicherweise mehr als 1500bar, insbesondere mehr als 2000bar. Zur axialen Beweglichkeit des Magnetankers auf dem
Magnetbolzen ist es erforderlich, dass zwischen dem Magnetanker und dem Magnetbolzen ein geringes (radiales) Führungsspiel vorhanden ist. Dieses Führungsspiel ist sowohl druck- als auch temperaturabhängig. Bei einer Druckoder Temperaturerhöhung kommt es zu einer Vergrößerung des radialen Führungsspalts zwischen der Durchgangsbohrung im Magnetanker und dem Ankerbolzen. Dieses Vergrößern bzw. Aufweiten des Führungsspalts wird zum einen verursacht durch die in radialer Richtung auf den Ankerbolzen wirkenden Druckspannungen, und anderseits durch die auf die Durchgangsbohrung im Magnetanker wirkenden Druckspannungen, die ebenfalls in radialer Richtung wirken. Zusätzlich kommen die Ausdehnungseffekte der Materialien bei einer Temperaturerhöhung zum Tragen. Der erhöhte radiale Führungsspalt zwischen dem Ankerbolzen und der Durchgangsbohrung in dem Magnetventil führt zu einer Vergrößerung der Leckagemenge in Richtung eines Niederdruckbereichs des Magnetventils, die umso größer ist, desto höher der Systemdruck ist. Da eine Vergrößerung der Leckagemenge gleichbedeutend ist mit einer höheren Verlustleistung, die bei einem Kraftstoffinjektor von einer Kraftstoffförderpumpe ausgeglichen werden muss, ist es wünschenswert, die Leckageverluste zu minimieren.
Offenbarung der Erfindung
Das Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass dessen Leckagemenge im Bereich der Führung zwischen dem Magnetanker und dem Ankerbolzen unabhängig vom herrschenden Druck und/oder der
Temperatur auch bei hohen Systemdrücken stets relativ gering ist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Konstruktion des Magnetankers derart gegenüber dem Stand der Technik zu modifizieren, dass der Magnetanker im Bereich seiner Bohrung für den Ankerbolzen zumindest bereichsweise von einem Material mit höherem E-Modul und/oder einem geringeren
Wärmeausdehnungskoeffizienten radial, d.h. in Art einer Hülse umgeben ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Magnetanker im Bereich der Führung für den Ankerbolzen aus zwei unterschiedlichen Materialien besteht, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dies bewirkt, dass bei einer
Druckerhöhung oder bei einer Temperaturerhöhung, welche üblicherweise mit einer Druckerhöhung einhergeht, es zu einer Reduzierung der Aufweitung des Leckagespalts bzw. des Führungsspalts zwischen dem Ankerbolzen und dem entsprechenden Abschnitt der Führungsbohrung des Magnetankers im Vergleich zum Stand der Technik ohne eine Hülse kommt, da die Führungsbohrung des der Magnetanker an einer radialen Ausdehnung tendenziell gehindert wird bzw. diese Ausdehnung reduziert wird. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Magnetventils sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn der Magnetanker zumindest im Bereich seines hülsenförmigen Abschnitts, der die Führung für den Ankerbolzen ausbildet, aus Stahl und die Hülse, die den Magnetanker in dem hülsenförmigen Abschnitt radial umgibt, aus Hartmetall besteht. Hartmetall hat insbesondere den Vorteil, dass dieses magnetisch nicht wirksam ist und somit den Magnetkreis des Magnetankers nicht beeinflusst. Darüber hinaus ermöglicht es die Verwendung von Hartmetall, die Hülse mit dem Magnetanker nicht nur durch einen
Schrumpfprozess, sondern beispielsweise auch durch einen Schweißprozess zu verbinden. Somit wird eine höhere Gestaltungsmöglichkeit bei der möglichen Fertigung des Magnetankers bzw. der Verbindung zwischen der Hülse und dem Magnetanker ermöglicht.
Die Verbindung zwischen dem Magnetanker und der Hülse, kann, wie bereits erläutert, insbesondere entweder durch eine Press- bzw. Schrumpfverbindung, oder durch eine Schweißverbindung erfolgen. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass der Magnetanker zusammen mit der Hülse als MIM (Metal Injection Moulding)-Bauteil ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausbildung entfällt der Fertigungsschritt des Verbindens zwischen Magnetanker und Hülse.
Die Wirkung der Hülse auf den Magnetanker in Form einer Reduzierung des Führungsspiels bei einer Druckerhöhung lässt sich durch eine entsprechende geometrische Dimensionierung zwischen der Wanddicke des Magnetankers im
Bereich der Hülse und der Wanddicke der Hülse (unter Berücksichtigung der verwendeten Materialien für die Hülse und den Magnetanker) beeinflussen. Bei den üblichen Dimensionierungen bzw. Materialien (insbesondere Hartmetall für die Hülse) hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wanddicke des hülsenförmigen Abschnitts und der Hülse zumindest näherungsweise gleich groß sind.
Insbesondere beim axialen Fügen der Hülse auf den hülsenförmigen Abschnitt des Magnetankers ist es zur Gewährleistung bzw. einfachen Sicherstellung der axialen Ist-Position der Hülse von Vorteil, wenn die Hülse axial an einer Stufe des Magnetankers anliegt. Die Erfindung betrifft auch einen Kraftstoff! njektor unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Magnetventils, wobei sich der Kraftstoffinjektor dadurch auszeichnet, dass dieser dazu ausgebildet ist, bei einem Systemdruck von mehr als 2000bar betrieben zu werden. Ein derartiger Systemdruck findet bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen in sogenannten Common-Rail- Einspritzsystemen Anwendung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in der einzigen Figur einen Teilbereich eines Kraftstoffinjektors im Bereich seines Magnetventils in einem vereinfachten Längsschnitt.
In der Figur ist ein Teilbereich eines Kraftstoffinjektors 100 im Bereich seines druckausgeglichenen Magnetventils 10 dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 100 ist insbesondere Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems und dient dem Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer
selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei der in dem Kraftstoffinjektor 100 bzw. dem Magnetventil 10 herrschende Systemdruck vorzugsweise mehr als 2000bar beträgt.
Das Magnetventil 10 umfasst ein Gehäuse 1 1 , das in etwa topfförmig mit einem radial nach innen ragenden Abschnitt 12 und einer im Bereich des Abschnitts 12 ausgebildeten Öffnung 13 besteht. In die Öffnung 13 ragt ein Ventilstück 15 hinein, das auf der dem Gehäuse 1 1 abgewandten Seite einen Steuerraum 16 begrenzt. Koaxial zu einer Längsachse 18 des Ventilstücks 15 bzw. des
Magnetventils 10 weist das Ventilstück 15 einen Ablaufkanal 21 mit integrierter Ablaufdrossel 22 auf, über den in dem Steuerraum 16 befindlicher Kraftstoff in an sich bekannter Art und Weise in Richtung eines Niederdruckbereichs 23 des Magnetventils 10 abströmbar ist. Weiterhin ist in den Ventilstück 15 eine
Zulaufbohrung 24 mit integrierter Zulaufdrossel 25 ausgebildet, über den in einem Hochdruckraum 26 des Kraftstoffinjektors 100 befindlicher, unter
Systemdruck stehender Kraftstoff in den Steuerraum 16 einströmen kann. Das Gehäuse 1 1 ist auf der der Öffnung 13 abgewandten Seite von einer Gehäuseplatte 27 verschlossen. In axialer Richtung schließt sich an das
Ventilstück 15 auf der der Gehäuseplatte 27 zugewandten Seite eine Hülse 28 an, an die sich wiederum auf der der Gehäuseplatte 27 zugewandten Seite ein Magnetkern 29 als Bestandteil eines Elektromagneten 30 anschließt. Der Elektromagnet 30 bzw. der Magnetkern 29 liegt axial auf der der Hülse 28 abgewandten Seite an der Gehäuseplatte 27 an. Der Magnetkern 29 weist auf der der Gehäuseplatte 27 abgewandten Seite eine ringförmige Ausnehmung 32 auf, in der eine Drahtwicklung einer Spule 33 angeordnet ist. Weiterhin weist der Magnetkern 29 eine Durchgangsöffnung 34 auf, die von einem Ankerbolzen 35 durchsetzt ist. Der Ankerbolzen 35 stützt sich an der Gehäuseplatte 37 über einen Bund 36 axial ab. Radial innerhalb des Bereichs der Hülse 28 ist ein im Querschnitt hutförmiger Magnetanker 40 hubbeweglich in Richtung der
Längsachse 18 angeordnet. Der Magnetanker 40 wirkt mit dem Elektromagneten 30 derart zusammen, dass bei einer Bestromung der Spule 33 der Magnetanker 40 in Richtung der Spule 33 bzw. des Magnetkerns 29 gezogen wird. Weiterhin stützt sich zwischen der dem Magnetkern 29 zugewandten Stirnfläche 41 des Magnetankers 40 und dem Bund 36 eine Druckfeder 43 axial ab, die den
Magnetanker 40 mit einer Kraft von dem Magnetkern 20 weg beaufschlagt.
Der Magnetanker 40 weist eine Durchgangsöffnung 44 als Führungsbohrung auf, zwischen der und dem Außenumfang des Ankerbolzens 35 ein radialer
Führungsspalt 45 ausgebildet ist, der vorzugsweise lediglich so groß ist, dass eine axiale Beweglichkeit des Magnetankers 40 in Richtung der Längsachse 18 auf dem Außenumfang des Ankerbolzens 35 ermöglicht wird.
Das Ventilstück 15 weist auf der dem Magnetanker 40 zugewandten Seite eine kegelförmige Erhebung 46 im Bereich des Ablaufkanals 21 auf, wobei die dem Ventilstück 15 zugewandten Stirnseite 47 des Ankerbolzens 35 axial beabstandet vor der Erhebung 46 bzw. dem Ablaufkanal 21 endet. Eine äußere Mantelfläche 48 der Erhebung 46 bildet zusammen mit einer gegengleichen Dichtfläche 49 im Bereich der Durchgangsöffnung 44 des Magnetankers 40 in einem Zustand, bei dem die Druckfeder 43 des Magnetankers 40 in Richtung des Ventilstücks 15 drückt bzw. der Elektromagnet 30 nicht bestromt ist, einen Dichtsitz 50 aus. Der Magnetanker 40 weist auf der dem Ventilstück 15 zugewandten Seite einen hülsenförmigen Abschnitt 51 mit einer Wanddicke di auf. Der hülsenförmige Abschnitt 51 ist an seinem Außenumfang von einer Hülse 52 umfasst, die axial auf der dem Ventilstück 15 abgewandten Seite an einer Stufe 53 des
Magnetankers 40 anliegt, und wobei die axiale Länge der Hülse 52 zumindest näherungsweise der axialen Länge des Abschnitts 51 des Magnetankers 40 entspricht. Die Hülse 52 weist eine Wanddicke 2 auf, wobei die Wanddicke 2 etwa gleich groß ist wie die Wanddicke di des Abschnitts 51.
Der Magnetanker 40 besteht zumindest im Bereich des Abschnitts 51 aus einem anderen Material wie die Hülse 52. Insbesondere besteht der Magnetanker 40 bzw. der Abschnitt 51 aus Stahl, beispielsweise aus 100Cr6 (gehärtet), während die Hülse 52 aus Hartmetall besteht. Wesentlich dabei ist, dass der
Elastizitätsmodul (E-Modul) des Materials der Hülse 52 größer ist als der E- Modul des Materials des Abschnitts 51 und/oder dass das Material der Hülse 52 einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material des Abschnitts 51 . Weiterhin besteht der Ankerbolzen 35 vorzugsweise ebenfalls aus Stahl mit einem ähnlichen E-Modul und/oder Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Abschnitt 51 des Magnetankers 40.
Die Hülse 52 ist mit dem Abschnitt 51 des Magnetankers 40 fest verbunden, im dargestellten Beispiel mittels einer Presspassung.
Während des Betriebs des Kraftstoffinjektors 100 herrscht der Systemdruck im Magnetventil 10 über den Steuerraum 16 und den Ablaufkanal 21 auch in dem Bereich des (radialen) Führungsspalts 45 zwischen dem Außenumfang des Ankerbolzens 35 und der Durchgangsbohrung 44 des Magnetankers 40, wobei bei steigendem Druck und/oder Temperatur sich der Führungsspalt 45 ohne die Hülse 52 vergrößert, was zu einer vergrößerten Leckagemenge führt. Bei einer Druckerhöhung erfolgt durch Umwandlung von Druckenergie auch eine
Erwärmung des Materials des Abschnitts 51 sowie der Hülse 52. Da aufgrund des höheren E-Moduls der Hülse 52 sich das Material des Abschnitts 51 radial nach außen nicht soweit vergrößern bzw. ausweiten kann, wie dies ohne die Hülse 52 der Fall wäre, reduziert sich die Aufweitung des Leckagespalts im Vergleich zu einem Abschnitt 51 ,der nicht von der Hülse 52 umfasst ist. Die Summe beider elastischer Verformungen bewirkt eine Verringerung der Aufweitung des Führungsspiels 45 zwischen dem Außenumfang des
Ankerbolzens 35 und der Durchgangsbohrung 44 des Magnetankers 40 im Bereich des Abschnitts 51 , d.h. dass das Führungsspiel 45 nur relativ wenig zunimmt.
Das soweit beschriebene Magnetventil 10 bzw. der Kraftstoffinjektor 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1 . Magnetventil (10), insbesondere zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms in einem Kraftstoff! njektor (100), mit einem Elektromagneten (30) und einem mit dem Elektromagneten (30) zusammenwirkenden, hubbeweglich angeordneten Magnetanker (40), wobei der Magnetanker (40) einen hülsenförmigen Abschnitt (51 ) mit einer darin ausgebildeten
Durchgangsöffnung (44) aufweist, in der ein Ankerbolzen (35) angeordnet ist, wobei zwischen dem Ankerbolzen (35) und der Durchgangsöffnung (44) ein radialer Führungsspalt (45) ausgebildet ist, und wobei der Magnetanker (40) auf dem Ankerbolzen (35) längsverschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt (51 ) an seinem Außenumfang in Richtung einer Längsachse (18) betrachtet zumindest bereichsweise von einer Hülse (52) umfasst ist, und dass die Hülse (52) einen höheren E-Modul und/oder einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Magnetanker (40) im Bereich des von der Hülse (52) umfassten
hülsenförmigen Abschnitts (51 ).
Magnetventil nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Magnetanker (40) zumindest im Bereich des hülsenförmigen Abschnitts (51 ) aus Stahl und die Hülse (52) aus Hartmetall besteht.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Hülse (52) und dem hülsenförmigen Abschnitt (51 ) des Magnetankers (40) eine Presspassung ausgebildet ist.
4. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (52) mit dem hülsenförmigen Abschnitt (51 ) des
Magnetankers (40) verschweißt ist.
Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Magnetanker (40) zusammen mit der Hülse (52) als MIM-Bauteil ausgebildet ist.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hülse (52) zumindest im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des hülsenförmigen Abschnitts (51 ) des Magnetankers (40) verläuft.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass wie Wanddicke (di) des hülsenförmigen Abschnitts (52) und die Wanddicke (d2) der Hülse (52) zumindest näherungsweise gleich groß sind.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hülse (52) axial an einer Stufe (53) des Magnetankers (40) anliegt.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Magnetanker (40) auf der dem Ankerbolzen (35) abgewandten Seite mit einem Ventilstück (15) bei unbestromtem Elektromagneten (30) einen Dichtsitz (50) ausbildet, und dass der Führungsspalt (45) hydraulisch von einem in einem Steuerraum (16) herrschenden Systemdruck zumindest mittelbar belastet ist.
10. Magnetventil nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Magnetanker (40) im Bereich des Dichtsitzes (50) aus Hartmetall, insbesondere aus 100Cr6, besteht. Kraftstoffinjektor (100) mit einem Magnetventil (10), das nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kraftstoffinjektor (100) dazu ausgebildet ist, bei einem Systemdruck von mehr als 2000bar betrieben zu werden.
PCT/EP2017/061649 2016-06-03 2017-05-16 Magnetventil und kraftstoffinjektor mit einem magnetventil WO2017207256A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020187038010A KR20190015395A (ko) 2016-06-03 2017-05-16 솔레노이드 밸브 및 솔레노이드 밸브를 갖는 연료 분사기
CN201780034242.4A CN109219697A (zh) 2016-06-03 2017-05-16 电磁阀和具有电磁阀的燃料喷射器
EP17724531.3A EP3464868A1 (de) 2016-06-03 2017-05-16 Magnetventil und kraftstoffinjektor mit einem magnetventil

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016209813.6A DE102016209813A1 (de) 2016-06-03 2016-06-03 Magnetventil und Kraftstoffinjektor mit einem Magnetventil
DE102016209813.6 2016-06-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017207256A1 true WO2017207256A1 (de) 2017-12-07

Family

ID=58739027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/061649 WO2017207256A1 (de) 2016-06-03 2017-05-16 Magnetventil und kraftstoffinjektor mit einem magnetventil

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3464868A1 (de)
KR (1) KR20190015395A (de)
CN (1) CN109219697A (de)
DE (1) DE102016209813A1 (de)
WO (1) WO2017207256A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050230494A1 (en) * 2004-04-14 2005-10-20 Cummins Inc. Solenoid actuated flow controller valve
DE102009027103A1 (de) * 2009-06-23 2010-12-30 Robert Bosch Gmbh Ventilmodul mit fest eingestelltem Ankerhub
DE102011077179A1 (de) * 2011-06-08 2012-12-13 Robert Bosch Gmbh Anker für ein Magnetventil und Verfahren zur Herstellung eines Ankers
DE102011078346A1 (de) 2011-06-29 2013-01-03 Robert Bosch Gmbh Schaltventil, Verfahren zum Herstellen eines Schaltventils und Kraftstoffinjektor mit einem Schaltventil

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58107870A (ja) * 1981-12-21 1983-06-27 Nippon Denso Co Ltd 電磁式燃料噴射弁
DE102005053115A1 (de) * 2005-11-08 2007-05-10 Robert Bosch Gmbh Optimierte Ankergruppenführung für Magnetventile
DE102006021741A1 (de) * 2006-05-10 2007-11-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit druckausgeglichenem Steuerventil
DE102015213141A1 (de) * 2015-07-14 2017-01-19 Robert Bosch Gmbh Schaltventil für einen Kraftstoffinjektor sowie Kraftstoffinjektor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050230494A1 (en) * 2004-04-14 2005-10-20 Cummins Inc. Solenoid actuated flow controller valve
DE102009027103A1 (de) * 2009-06-23 2010-12-30 Robert Bosch Gmbh Ventilmodul mit fest eingestelltem Ankerhub
DE102011077179A1 (de) * 2011-06-08 2012-12-13 Robert Bosch Gmbh Anker für ein Magnetventil und Verfahren zur Herstellung eines Ankers
DE102011078346A1 (de) 2011-06-29 2013-01-03 Robert Bosch Gmbh Schaltventil, Verfahren zum Herstellen eines Schaltventils und Kraftstoffinjektor mit einem Schaltventil

Also Published As

Publication number Publication date
CN109219697A (zh) 2019-01-15
EP3464868A1 (de) 2019-04-10
KR20190015395A (ko) 2019-02-13
DE102016209813A1 (de) 2017-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1693564B1 (de) Kraftstoffinjektor mit direkter Nadelsteuerung für eine Brennkraftmaschine
EP1688611A2 (de) Kraftstoffinjektor mit direkter Nadelsteuerung für eine Brennkraftmaschine
WO2017144185A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares einlassventil und hochdruckpumpe mit einlassventil
WO2012168077A1 (de) Anker für ein magnetventil und verfahren zur herstellung eines ankers
WO2008077657A1 (de) Kraftstoffinjektor
WO2010009932A1 (de) Kraftstoff-injektor
DE102013222025A1 (de) Injektor, insbesondere Einblasinjektor zum Einblasen von gasförmigem Kraftstoff
EP2294309A1 (de) Kraftstoff-injektor
DE102008001907A1 (de) Kraftstoff-Injektor
EP2473728B1 (de) Injektor zum einspritzen von kraftstoff
DE102009046371A1 (de) Magnetventil sowie Kraftstoff-Injektor mit einem Magnetventil
WO2017207256A1 (de) Magnetventil und kraftstoffinjektor mit einem magnetventil
DE19618650B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen
WO2008083882A1 (de) Injektor zum einspritzen von kraftstoff
EP2891789B1 (de) Kraftstoffinjektor und Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffinjektors
EP3018335B1 (de) Kraftstoffinjektor und verfahren zum herstellen eines kraftstoffinjektors
EP2426348B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
WO2009141175A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP3387247B1 (de) Elektromagnetisch betätigbares einlassventil und hochdruckpumpe mit einlassventil
WO2014206766A1 (de) Magnetventil und kraftstoffinjektor mit einem magnetventil
WO2019154687A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares steuerventil für einen kraftstoffinjektor und kraftstoffinjektor
DE102012224247A1 (de) Kraftstoffinjektor und dessen Verwendung
EP3768962B1 (de) Kraftstoffinjektor
WO2017067715A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares einlassventil und hochdruckpumpe mit einlassventil
EP3098433B1 (de) Kraftstoffinjektor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17724531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187038010

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017724531

Country of ref document: EP

Effective date: 20190103