WO2018141535A1 - Magnetventilanordnung für einen kraftstoffinjektor zum einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem kraftstoff - Google Patents

Magnetventilanordnung für einen kraftstoffinjektor zum einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem kraftstoff Download PDF

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WO2018141535A1
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solenoid valve
magnetic
sealing surface
fuel
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PCT/EP2018/050835
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Friedrich Howey
Benedikt Leibssle
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve arrangement which is preferably used in a fuel injector for injecting liquid and / or gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • an actuator assembly for a fuel injection valve for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine is known.
  • the actuator assembly For controlling a first liftable valve needle, via the movement of which at least one injection opening for the gaseous fuel can be released and closed, the actuator assembly comprises a magnetic actuator with an annular magnet coil.
  • the actuator assembly comprises a further actuator.
  • the further actuator is arranged coaxially with respect to a longitudinal axis of the magnetic actuator.
  • the invention is based on the object, two independently switchable valves in a fuel injector to arrange, so that the respective valve seats are arranged close to the nozzle and thus close to the respective control spaces for gaseous and liquid fuel, which allows short control lines and thus a quick switching of the respective nozzle needles.
  • the inventive solenoid valve arrangement for a fuel injector for injecting liquid and / or gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine having the characterizing features of claim 1.
  • the solenoid valve arrangement according to the invention comprises a first magnetic actuator and a second magnetic actuator, wherein the first magnetic actuator, a longitudinally displaceable first armature and the second magnetic actuator is associated with a longitudinally displaceable second armature.
  • a first valve element operatively connected to the first magnet armature having a first sealing surface seat and a second valve element operatively connected to the second magnet armature cooperate with a second sealing surface seat such that a first outflow cross section into a first control space for controlling an injection of a first fuel and a second outflow cross section in a second control chamber for controlling an injection of a second fuel can be abtouredbar.
  • the first magnet armature is accommodated and guided in a recess of the second magnet armature, and the first sealing surface seat is formed on the second magnet armature.
  • the first Abtsrömquerites and the second Abströmquerrough are arranged close to each other, wherein an independent circuit of the first valve element and the second valve element is possible.
  • the solenoid valve arrangement comprises a valve body, in which the second sealing surface seat is formed.
  • the first valve element comprises a first ball valve and a first ball valve guide.
  • the second valve element comprises a second ball valve and a second ball valve guide.
  • the use of a ball valve ensures robustness against particulate wear from particles present in the fuel.
  • the use of a ball valve ensures a high tightness between the first ball valve and the first sealing surface seat and the second ball valve and the second sealing surface seat. In addition to a favorable production of the ball valve this is robust in their design against angular errors and radial offsets.
  • a ball valve and a cone valve can be used instead of a ball valve and a cone valve can be used.
  • Sealing surface seat is greater than the circular seat diameter of the first ball valve on the first sealing surface seat.
  • the control chamber diameter for the outer nozzle needle for controlling the second fuel injection
  • the control chamber diameter for the inner nozzle needle for controlling the injection of the first fuel.
  • the first armature and the second armature are arranged coaxially with each other and thus have an identical longitudinal axis, wherein the first valve element and the second valve element are arranged in the direction of movement after the first armature and the second armature. Due to this compact construction, it is possible for the first magnetic actuator and the second magnetic actuator to be used for the lifting movement of the second magnet armature.
  • a first closing spring is present, which acts on the first armature with a force in the direction of the first valve element. As a result, the tightness of the first ball valve is secured to the first sealing surface seat, which is formed on the second magnet armature.
  • a second closing spring which acts on the second magnet armature with a force in the direction of the second valve element.
  • a first supply line, a second supply line, a first return line and a second return line are formed, through which a hydraulic fluid from the first control chamber and the second control chamber to the first sealing surface seat or the second sealing surface seat is leitbar.
  • a transverse bore, a throttle and a longitudinal bore are formed in the second armature, wherein thereby the first sealing surface seat is connected to the first supply line.
  • an annular space is formed in the solenoid valve arrangement, wherein the transverse bore is formed in the annular space and connected to the first supply line.
  • the first magnetic actuator comprises a first magnetic coil and a first magnetic core, wherein between the first magnetic core and the first magnet armature, a first intermediate disc is arranged, which first disc is designed as a stroke stop for the first armature.
  • the second magnet actuator comprises a second magnet coil and a second magnet core, wherein a second intermediate disc is arranged between the second magnet core and the second magnet armature, which second intermediate disc is arranged as lifting magnet. stop for the second armature is formed.
  • a sleeve arranged in the first magnet core or the second magnet core can also be designed as a stroke stop for the first magnet armature or the second magnet armature.
  • first intermediate disk and the second intermediate disk or the sleeve By using the first intermediate disk and the second intermediate disk or the sleeve, a direct contact between the first magnetic core and the first armature and between the second magnetic core and the second armature is avoided, so that a trouble-free operation of the first magnetic actuator and the second Magnetaktors is achieved ,
  • the inventive solenoid valve arrangement can be used for a fuel injector for injecting liquid and / or gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine and contributes to an efficient and optimized injection process due to its compact design.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a solenoid valve arrangement according to the invention with a first valve element and a second valve element in longitudinal section
  • Fig. 2 is an enlarged detail of the embodiment of the solenoid valve assembly according to the invention in the region of the first valve element and the second valve element in longitudinal section.
  • Fig.l shows an embodiment of a solenoid valve assembly 1 according to the invention for a fuel injector for injecting a liquid and / or gaseous fuel.
  • the solenoid valve assembly 1 comprises a first magnetic actuator 20, a second magnetic actuator 24, a longitudinally displaceable first Magnetic armature 13 and a longitudinally displaceable second armature 15 and a valve body 3, wherein the valve body 3 forms a part of the Kraftstoffinjektorge- housing.
  • the first magnetic actuator 20 cooperates with the first magnet armature 13 and the second magnetic actuator 24 with the second magnet armature 15.
  • the first magnetic actuator 20 comprises a first magnet coil 17 and a first magnet core 19.
  • the second magnetic actuator 24 comprises a second magnetic coil 21 and a second magnetic core 23. Between the second magnetic core 23 and the second magnetic armature 15, a second intermediate disk 35 is arranged, which is designed as a stroke stop for the second magnetic armature 15.
  • the first magnetic actuator 20, the second magnetic actuator 24, the first armature 13 and the second armature 15 are arranged coaxially with each other, that is, they have an identical longitudinal axis 22.
  • a first closing spring 25 is arranged, which is supported on the one hand on the first magnetic core 19 and on the other hand on the first armature 13, whereby the first armature 13 is acted upon by a force in the direction of the valve body 3.
  • a second closing spring 27 is arranged, which is supported between the second magnetic core 23 and the second armature 15, so that the second armature 15 is acted upon by a force in the direction of the valve body 3.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the embodiment of the inventive solenoid valve assembly 1 in the region of the valve body 3.
  • the second armature 15 is received in a recess 38 of the valve body 3.
  • a recess 26 is formed, in which the first armature 13 is received and guided with its end remote from the first magnetic actuator 20 end.
  • a first valve element 36 is further arranged in a first subspace 39, which comprises a first ball valve 5 and a first ball valve guide 9.
  • the first valve element 36 is operatively connected to the first armature 13.
  • a throttle 33 formed in the second armature 15 connects the first subspace 39 to a first return line 12 formed in the valve body 3.
  • the first solenoid 17 When the first solenoid 17 is switched off and the second magnet coil 21 is switched off, the first magnet armature 13, due to the first closing spring 25, presses the first ball valve 5 against a first sealing surface seat 28, which is formed in the second magnet armature 15.
  • a connection between the first subspace 39 and a longitudinal bore 31 in the second armature 15 is blocked.
  • the longitudinal bore 31 opens with its end facing away from the sealing face seat 28 in a formed in the second armature 15 annular space 30, in which a transverse bore 29 is formed.
  • This transverse bore 29 connects the annular space 30 with a first supply line 8 formed in the valve body 3.
  • a second compartment 40 is defined by the second armature 15, in which a second valve element 37, comprising a second ball valve 7 and a second ball valve guide 11, is arranged.
  • the second ball valve 7 is pressed with the first solenoid coil 17 and second solenoid 21 switched off by the second armature 15 and additionally the first armature 13, due to the second closing spring 27 and the first closing spring 25, formed in a formed in the valve body 3 second sealing surface seat 32 such that a connection between the second subspace 40 and a second feed line 10 formed in the valve body 3 is blocked.
  • the second annulus 40 is also connected to a second return line 14.
  • the circular seat diameter of the second ball valve 7 on the sealing face seat 32 in this embodiment is greater than the circular seat diameter of the first ball valve 5 on the first sealing face seat 28.
  • the first supply line 8 and the second supply line 10 respectively open into a first control chamber 16 preferably for the injection of a first fuel and into a second control chamber 18 preferably for the injection of a second fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the first control chamber 16 and the second control chamber 18 are filled with a hydraulic fluid.
  • the first fuel for example, a liquid fuel and the second fuel correspond to a gaseous fuel. It is also possible that the second fuel is also liquid.
  • the hydraulic fluid may correspond to the liquid fuel.
  • the first magnetic coil 17 When the first magnetic coil 17 is energized, a magnetic field is generated, whereby the first magnetic armature 13 experiences a magnetic force in the direction of the first magnetic core 19. In addition, act through the longitudinal bore 31 hydraulic forces on the first valve element 36. Exceed the magnetic forces and the hydraulic forces, the force of the first closing spring 25, the first armature 13 performs a lifting movement in the direction of the first magnetic core 19 until the first armature 13th at the first stroke stop of the first intermediate disc 34 abuts. The first ball valve 5 then lifts off from the first sealing face seat 28 and releases a first outflow cross section from the first control chamber 16 via the first supply line 8, the transverse bore 29 and thus the annular space 30, via the longitudinal bore 31 into the first subspace 39.
  • the hydraulic fluid can be discharged via a first return line 12 from the first compartment 39.
  • hydraulic forces are reduced, for example, to a first nozzle needle, so that the injection process of the first fuel is started in the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the energization of the first solenoid 17 is interrupted, so that the closing forces of the first closing spring 25 on the first armature 13 in comparison to the magnetic and the hydraulic see forces on the first valve element 36 outweighs and the first armature 13 performs a lifting movement in the direction of the valve body 3.
  • the first ball valve 5 moves to the first sealing surface seat 28 and seals with it the connection between the first subspace 39 and the longitudinal bore 31, so that no first outflow cross section can flow away from the first control chamber 16.
  • both the first magnet coil 17 and the second magnet coil are opened to open the second valve element 37 Energized to generate a sufficiently high magnetic field, so that these magnetic forces together with the hydraulic forces of the second supply line 10 to the second valve member 37 are greater than the forces of the first closing spring 25 and the second closing spring 27. predominate the previously described opening forces on the second armature 15, it performs a lifting movement in the direction of the second magnetic core 23 until the second armature 15 abuts the second stroke stop of the second intermediate disc 35.
  • the second ball valve 7 then lifts off from the second sealing surface seat 32 and outputs a second outflow cross section from the second control chamber 18 via the second supply line 10 into the second subspace 40.
  • This second subspace 40 is connected to a second return line 14.
  • the energization of the first solenoid 17 and the second solenoid 21 is interrupted, so that the closing forces of the first closing spring 25 and the second closing spring 27 on the second armature 15 compared to the magnetic forces and the hydraulic forces on the second Valve element 37 outweigh and the second armature 15 performs a lifting movement in the direction of the valve body 3.
  • the second ball valve 7 moves to the second sealing surface seat 32 and seals with this the connection between the second subspace 40 and the second supply line 10 from, so that no second outflow more can flow out of the second control chamber 18.
  • the force of the first closing spring 25 by means of the first armature 13 on the second valve element 37 is caused by a back pressure of the hydraulic fluid, which after opening the first Valve element 36 between the first sealing surface seat 28 and the throttle 33 forms replaced.
  • the throttle 33 therefore prevents immediate outflow into the first return line 12.
  • the second closing spring 27 can be designed so that this closing force is sufficient alone, to keep the second valve element 37 closed.
  • the throttle 33 can be omitted in this case.
  • both the first solenoid 17 and the second solenoid 21 is energized to overcome the sum of the forces of the first closing spring 25 and the second closing spring 27 and thus to keep the magnetic forces of the second solenoid 21 low.
  • the energization of the first solenoid 17 must not be so high that the first valve element 36 also opens.
  • the second valve member 37 opens immediately after reaching the necessary magnetic forces, so that no complete magnetic field structure of the first solenoid 17 must be made.
  • the stroke stop of the first magnet armature 13 and of the second magnet armature 15 takes place in this embodiment in each case on a first intermediate disc 34 and on a second intermediate disc 35.
  • the stroke stop can also be directly on the first magnet core 19 and on the second magnet core
  • the stroke stop can also be formed on a sleeve arranged inside the first magnetic core 19 or the second magnetic core 23.
  • combinations of the aforementioned embodiments are possible.
  • the stroke stop for the second magnet armature 15 can be realized such that it transfers a force via the first valve element 36 to the first magnet armature 13 when the stroke stop is reached.

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Abstract

Magnetventilanordnung (1) für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von flüssi- gem und/oder gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftma- schine mit einem ersten Magnetaktor (20) und einem zweiten Magnetaktor (24), mit einem dem ersten Magnetaktor (20) zugehörigen längsverschiebbaren ersten Magnetanker (13) und einem dem zweiten Magnetaktor (24) zugehörigen längs- verschiebbaren zweiten Magnetanker(15). Dabeiwirkt einmit dem ersten Mag- netanker (13) wirkverbundenes erstes Ventilelement (36) mit einem ersten Dicht- flächensitz (28) und ein mit dem zweiten Magnetanker (24) wirkverbundenes zweites Ventilelement (37) mit einem zweiten Dichtflächensitz (32) so zusam- men, dass ein erster Abströmquerschnitt für einen ersten Kraftstoff in einen ers- ten Steuerraum (16) und ein zweiter Abströmquerschnitt für einen zweiten Kraft- stoff in einen zweiten Steuerraum (18) absteuerbar ist. Darüber hinaus istder erste Magnetanker (13) in einer Ausnehmung (26) des zweiten Magnetankers (15) aufgenommen und geführt und der erste Dichtflächensitz (28) an dem zwei- ten Magnetanker (15) ausgebildet.

Description

Beschreibung
Magnetventilanordnung für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem Kraftstoff
Die Erfindung betrifft eine Magnetventilanordnung, welche vorzugsweise in einem Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine Verwendung findet.
Stand der Technik
Aus der nicht vorveröffentlichten Schrift DE 10 2016 205 361 ist eine Aktorbaugruppe für ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Zur Steuerung einer ersten hubbeweglichen Ventilnadel, über deren Bewegung mindestens eine Einspritzöffnung für den gasförmigen Kraftstoff freigebbar und verschließbar ist, umfasst die Aktorbaugruppe einen Magnetaktor mit einer ringförmigen Magnetspule. Zur Steuerung einer weiteren hubbeweglichen Ventilnadel, deren Bewegung mindestens eine Einspritzöffnung für den flüssigen Kraftstoff freigebbar und verschließbar ist, umfasst die Aktorbaugruppe einen weiteren Aktor. Darüber hinaus ist der weitere Aktor koaxial in Bezug auf eine Längsachse des Magnetaktors angeordnet.
Durch diese koaxiale Anordnung der beiden Aktoren ist die Realisierung eines schlanken und kompakten Aufbaus eines Injektors möglich. Durch die nähere Anordnung der Aktorbaugruppe an den Ventilnadeln ist eine hohe Dynamik erzielbar.
Ähnlich wie im vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zwei unabhängig schaltbare Ventile in einem Kraftstoffinjektor anzuordnen, sodass die jeweiligen Ventilsitze nah an der Düse und somit nah an den jeweiligen Steuerräumen für gasförmigen und flüssigen Kraftstoff angeordnet sind, was kurze Steuerleitungen und damit ein schnelles Schalten der jeweiligen Düsennadeln ermöglicht.
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Magnetventilanordnung für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei weist die erfindungsgemäße Magnetventilanordnung einen ersten Magnetaktor und einen zweiten Magnetaktor auf, wobei dem ersten Magnetaktor ein längsverschiebbarer erster Magnetanker und dem zweiten Magnetaktor ein längsverschiebbarer zweiter Magnetanker zugeordnet ist. Weiterhin wirkt ein mit dem ersten Magnetanker wirkverbundenes erstes Ventilelement mit einem ersten Dichtflächensitz und ein mit dem zweiten Magnetanker wirkverbundenes zweites Ventilelement mit einem zweiten Dichtflächensitz so zusammen, dass ein erster Abströmquerschnitt in einen ersten Steuerraum zur Steuerung einer Einspritzung eines ersten Kraftstoffs und ein zweiter Abströmquerschnitt in einen zweiten Steuerraum zur Steuerung einer Einspritzung eines zweiten Kraftstoffs absteuerbar ist. Erfindungsgemäß ist der erste Magnetanker in einer Ausnehmung des zweiten Magnetankers aufgenommen und geführt, und der erste Dichtflächensitz ist an dem zweiten Magnetanker ausgebildet.
Durch die konzentrische und platzsparende Anordnung des ersten Ventilelements und des zweiten Ventilelements sind der erste Abtsrömquerschnitt und der zweite Abströmquerschnitt nah beieinander angeordnet, wobei eine unabhängige Schaltung des ersten Ventilelements und des zweiten Ventilelements möglich ist.
In einer ersten Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die Magnetventilanordnung einen Ventilkörper umfasst, in welchem der zweite Dichtflächensitz ausgebildet ist. Somit wird ein platzsparender und kompakter Aufbau der Magnetventilanordnung erzielt, was zu einer einfachen und kostengünstigen Montage in den Kraftstoff injektor führt.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst das erste Ventilelement ein erstes Kugelventil und eine erste Kugelventilführung. Vorteilhafterweise umfasst das zweite Ventilelement ein zweites Kugelventil und eine zweite Kugelventilführung. Durch die Verwendung eines Kugelventils ist die Robustheit gegen Partikelverschleiß durch vorhandene Partikel im Kraftstoff gesichert. Außerdem gewährleistet der Einsatz eines Kugelventils eine hohe Dichtheit zwischen dem ersten Kugelventil und dem ersten Dichtflächensitz sowie dem zweiten Kugelventil und dem zweiten Dichtflächensitz. Neben einer günstigen Herstellung des Kugelventils ist diese in ihrer Ausführung robust gegen Winkelfehler und radiale Versätze. Alternativ kann statt einem Kugelventil auch ein Kegelventil verwendet werden.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist es vorgesehen, dass der kreisförmige Sitzdurchmesser des zweiten Kugelventils an dem zweiten
Dichtflächensitz größer ist als der kreisförmige Sitzdurchmesser des ersten Kugelventils an dem ersten Dichtflächensitz. Für einen Kraftstoffinjektor mit zwei konzentrischen Düsennadeln ist der Steuerraumdurchmesser für die äußere Düsennadel (zur Steuerung der Einspritzung des zweiten Kraftstoffs) größer als der Steuerraumdurchmesser für die innere Düsennadel (zur Steuerung der Einspritzung des ersten Kraftstoffs). Somit wird aufgrund des größeren zweiten Steuerraums, im Vergleich zum ersten Steuerraum, ein größerer zweiter Abströmquerschnitt über das zweite Kugelventil abgesteuert, was ein größeres zweites Kugelventil zur Folge hat.
In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass der erste Magnetanker und der zweite Magnetanker koaxial zueinander angeordnet sind und somit eine identische Längsachse aufweisen, wobei das erste Ventilelement und das zweite Ventilelement in Bewegungsrichtung nach dem ersten Magnetanker und dem zweiten Magnetanker angeordnet sind. Durch diese kompakte Bauweise ist es möglich, dass für die Hubbewegung des zweiten Magnetankers der erste Magnetaktor und der zweite Magnetaktor zum Einsatz kommen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist eine erste Schließfeder vorhanden, welche den ersten Magnetanker mit einer Kraft in Richtung des ersten Ventilelements beaufschlagt. Dadurch ist die Dichtheit des ersten Kugelventils an dem ersten Dichtflächensitz, welcher an dem zweiten Magnetanker ausgebildet ist, gesichert. Vorteilhafter- weise ist eine zweite Schließfeder vorhanden, welche den zweiten Magnetanker mit einer Kraft in Richtung des zweiten Ventilelements beaufschlagt. Somit ist auch die Dichtheit des zweiten Kugelventils an dem zweiten Dichtflächensitz, welche an dem Ventilkörper ausgebildet ist, gewährleistet, wobei der zweite Magnetanker bedingt durch die Ineinanderführung des ersten Magnetankers in den zweiten Magnetanker so- wohl von der ersten Schließfeder als auch von der zweiten Schließfeder mit einer Kraft in Richtung des zweiten Ventilelements beaufschlagt ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass in dem Ventilkörper eine erste Zulaufleitung, eine zweite Zulaufleitung, eine erste Rücklaufleitung und eine zweite Rücklaufleitung ausgebildet sind, durch welche eine hydraulische Flüssigkeit von dem ersten Steuerraum bzw. dem zweiten Steuerraum zu dem ersten Dichtflächensitz bzw. dem zweiten Dichtflächensitz leitbar ist. Vorteilhafterweise sind in dem zweiten Magnetanker eine Querbohrung, eine Drossel und eine Längsbohrung ausgebildet, wobei dadurch der erste Dichtflächensitz mit der ersten Zulaufleitung verbunden ist. Vorteilhafterweise ist in der Magnetventilanordnung ein Ringraum ausgebildet, wobei die Querbohrung in dem Ringraum ausgebildet und mit der ersten Zulaufleitung verbunden ist. Durch diesen Aufbau wird in kompakter und einfacher Weise eine Verbindung zwischen dem ersten Steuerraum und dem ersten Dichtflächensitz bzw. dem zweiten Steuerraum und dem zweiten Dichtflächensitz hergestellt, über welche hydraulische Flüssigkeit leitbar ist.
In vorteilhafter Weiterbildung umfasst der erste Magnetaktor eine erste Magnetspule und einen ersten Magnetkern, wobei zwischen dem ersten Magnetkern und dem ersten Magnetanker eine erste Zwischenscheibe angeordnet ist, welche erste Zwischen- scheibe als Hubanschlag für den ersten Magnetanker ausgebildet ist. Vorteilhafterweise umfasst der zweite Magnetaktor eine zweite Magnetspule und einen zweiten Magnetkern, wobei zwischen dem zweiten Magnetkern und dem zweiten Magnetanker eine zweite Zwischenscheibe angeordnet ist, welche zweite Zwischenscheibe als Hub- anschlag für den zweiten Magnetanker ausgebildet ist. Alternativ kann vorteilhafterweise auch eine in dem ersten Magnetkern bzw. dem zweiten Magnetkern angeordnete Hülse als Hubanschlag für den ersten Magnetanker bzw. den zweiten Magnetanker ausgebildet sein. Durch den Einsatz der ersten Zwischenscheibe und der zweiten Zwischenscheibe oder der Hülse wird ein direkter Kontakt zwischen dem ersten Magnetkern und dem ersten Magnetanker sowie zwischen dem zweiten Magnetkern und dem zweiten Magnetanker vermieden, so dass eine störungsfreie Funktionsweise des ersten Magnetaktors und des zweiten Magnetaktors erzielt wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Magnetventilanordnung für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und aufgrund ihrer kompakten Bauweise zu einem effizienten und optimierten Einspritzvorgang beiträgt.
Zeichnungen
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Kraftstoffs dargestellt. Es zeigt in
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung mit einem ersten Ventilelement und einem zweiten Ventilelement im Längsschnitt,
Fig. 2 ein vergrößerter Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung im Bereich des ersten Ventilelements und des zweiten Ventilelements im Längsschnitt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig.l zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung 1 für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen eines flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoffs. Die Magnetventilanordnung 1 umfasst einen ersten Magnetaktor 20, einen zweiten Magnetaktor 24, einen längsverschiebbaren ersten Magnetanker 13 und einen längsverschiebbaren zweiten Magnetanker 15 sowie einen Ventilkörper 3, wobei der Ventilkörper 3 einen Teil des Kraftstoffinjektorge- häuses bildet. Der erste Magnetaktor 20 wirkt dabei mit dem ersten Magnetanker 13 zusammen und der zweite Magnetaktor 24 mit dem zweiten Magnetanker 15. Weiterhin umfasst der erste Magnetaktor 20 eine erste Magnetspule 17 und einen ersten Magnetkern 19. Zwischen dem ersten Magnetkern 19 und dem ersten Magnetanker 13 ist eine erste Zwischenscheibe 34 angeordnet, welche als Hubanschlag für den ersten Magnetanker 13 ausgebildet ist. Der zweite Magnetaktor 24 umfasst eine zweite Magnetspule 21 und einen zweiten Magnetkern 23. Zwischen dem zweiten Magnetkern 23 und dem zweiten Magnetanker 15 ist eine zweite Zwischenscheibe 35 angeordnet, welche als Hubanschlag für den zweiten Magnetanker 15 ausgebildet ist. Der erste Magnetaktor 20, der zweite Magnetaktor 24, der erste Magnetanker 13 und der zweite Magnetanker 15 sind koaxial zueinander angeordnet, das heißt, dass sie eine identische Längsachse 22 besitzen.
In dem ersten Magnetkern 19 ist eine erste Schließfeder 25 angeordnet, welche sich einerseits an dem ersten Magnetkern 19 und andererseits an dem ersten Magnetanker 13 abstützt, wodurch der erste Magnetanker 13 mit einer Kraft in Richtung des Ventilkörpers 3 beaufschlagt ist. In dem zweiten Magnetkern 23 ist eine zweite Schließfeder 27 angeordnet, wobei diese sich zwischen dem zweiten Magnetkern 23 und dem zweiten Magnetanker 15 abstützt, so dass der zweite Magnetanker 15 mit einer Kraft in Richtung des Ventilkörpers 3 beaufschlagt ist.
Fig.2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung 1 im Bereich des Ventilkörpers 3. Der zweite Magnetanker 15 ist in einer Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 3 aufgenommen. In dem zweiten Magnetanker 15 ist eine Ausnehmung 26 ausgebildet, in welchem der erste Magnetanker 13 mit seinem dem ersten Magnetaktor 20 abgewandten Ende aufgenommen und geführt ist. In der Ausnehmung 26 ist weiterhin in einem ersten Teilraum 39 ein erstes Ventilelement 36 angeordnet, welches ein erstes Kugelventil 5 und eine erste Kugelventilführung 9 umfasst. Das erste Ventilelement 36 ist dabei mit dem ersten Magnetanker 13 wirkverbunden. Eine in dem zweiten Magnetanker 15 ausgebildete Drossel 33 verbindet den ersten Teilraum 39 mit einer in dem Ventilkörper 3 ausgebildeten ersten Rücklaufleitung 12.
Bei abgeschalteter erster Magnetspule 17 und bei abgeschalteter zweiter Magnetspule 21 drückt der erste Magnetanker 13, bedingt durch die erste Schließfeder 25, das erste Kugelventil 5 an einen ersten Dichtflächensitz 28, welcher in dem zweiten Magnetanker 15 ausgebildet ist. Durch das Abdichten des ersten Dichtflächensitzes 28 mittels des ersten Kugelventils 5 ist eine Verbindung zwischen dem ersten Teilraum 39 und einer Längsbohrung 31 in dem zweiten Magnetanker 15 gesperrt. Die Längsbohrung 31 mündet mit ihrem dem Dichtflächensitz 28 abgewandten Ende in einen in dem zweiten Magnetanker 15 ausgebildeten Ringraum 30, in welchem eine Querbohrung 29 ausgebildet ist. Diese Querbohrung 29 verbindet den Ringraum 30 mit einer in dem Ventilkörper 3 ausgebildeten ersten Zulaufleitung 8.
In der zylinderförmigen Ausnehmung 38 des Ventilkörpers 3 wird durch den zweiten Magnetanker 15 ein zweiter Teilraum 40 begrenzt, in welchem ein zweites Ventilelement 37, umfassend ein zweites Kugelventil 7 und eine zweite Kugelventilführung 11, angeordnet ist. Das zweite Kugelventil 7 wird bei abgeschalteter erster Magnetspule 17 und abgeschalteter zweiter Magnetspule 21 durch den zweiten Magnetanker 15 sowie zusätzlich dem ersten Magnetanker 13, bedingt durch die zweite Schließfeder 27 und die erste Schließfeder 25, an einen in dem Ventilkörper 3 ausgebildeten zweiten Dichtflächensitz 32 gedrückt, so dass eine Verbindung zwischen dem zweiten Teilraum 40 und einer in dem Ventilkörper 3 ausgebildeten zweiten Zulaufleitung 10 gesperrt ist. Der zweite Ringraum 40 ist zudem mit einer zweiten Rücklaufleitung 14 verbunden.
Der kreisförmige Sitzdurchmesser des zweiten Kugelventils 7 an dem Dichtflächensitz 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel größer als der kreisförmige Sitzdurchmesser des ersten Kugelventils 5 an dem ersten Dichtflächensitz 28. Die erste Zulaufleitung 8 und die zweite Zulaufleitung 10 münden jeweils in einen ersten Steuerraum 16 vorzugsweise für die Einspritzung von einem ersten Kraftstoff und in einen zweiten Steuerraum 18 vorzugsweise für die Eindüsung von einem zweiten Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Der erste Steuerraum 16 und der zweite Steuerraum 18 sind mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt. Dabei kann der erste Kraftstoff beispielsweise einem flüssigen Kraftstoff und der zweite Kraftstoff einem gasförmigen Kraftstoff entsprechen. Es ist auch möglich, dass der zweite Kraftstoff ebenfalls flüssig ist. Weiterhin kann die hydraulische Flüssigkeit dem flüssigen Kraftstoff entsprechen.
Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
Wird die erste Magnetspule 17 bestromt, so wird ein magnetisches Feld erzeugt, wodurch der erste Magnetanker 13 eine magnetische Kraft in Richtung des ersten Magnetkerns 19 erfährt. Außerdem wirken durch die Längsbohrung 31 hydraulische Kräfte auf das erste Ventilelement 36. Übertreffen die magnetischen Kräfte und die hydraulischen Kräfte die Kraft der ersten Schließfeder 25, so führt der erste Magnetanker 13 eine Hubbewegung in Richtung des ersten Magnetkerns 19 aus, bis der erste Magnetanker 13 an dem ersten Hubanschlag der ersten Zwischenscheibe 34 anliegt. Das erste Kugelventil 5 hebt dann von dem ersten Dichtflächensitz 28 ab und gibt einen ersten Abströmquerschnitt aus dem ersten Steuerraum 16 über die erste Zulaufleitung 8, die Querbohrung 29 und damit dem Ringraum 30, über die Längsbohrung 31 in den ersten Teilraum 39 frei. Die hydraulische Flüssigkeit kann über eine erste Rücklaufleitung 12 aus dem ersten Teilraum 39 abgeleitet werden. Durch die Absteuerung eines ersten Abströmquerschnitts aus dem ersten Steuerraum 16 werden hydraulische Kräfte beispielsweise auf eine erste Düsennadel vermindert, so dass der Einspritzvorgang des ersten Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine gestartet wird.
Zum Schließen des Ventils wird die Bestromung der ersten Magnetspule 17 unterbrochen, so dass die schließenden Kräfte der ersten Schließfeder 25 auf den ersten Magnetanker 13 im Vergleich zu den magnetischen und den hydrauli- sehen Kräften auf das erste Ventilelement 36 überwiegt und der erste Magnetanker 13 eine Hubbewegung in Richtung des Ventilkörpers 3 ausführt. Das erste Kugelventil 5 bewegt sich zu dem ersten Dichtflächensitz 28 und dichtet mit diesem die Verbindung zwischen dem ersten Teilraum 39 und der Längsbohrung 31 ab, so dass kein erster Abströmquerschnitt mehr aus dem ersten Steuerraum 16 abfließen kann.
Auf den zweiten Magnetanker 15 wirkt neben der Kraft der zweiten Schließfeder 27 auch die Kraft der ersten Schließfeder 25 mittels des in dem zweiten Magnetanker 15 aufgenommenen ersten Magnetankers 13. Daher wird zur Öffnung des zweiten Ventilelements 37 sowohl die erste Magnetspule 17 als auch die zweite Magnetspule 21 bestromt, um ein ausreichend hohes magnetisches Feld zu erzeugen, so dass diese magnetischen Kräfte zusammen mit den hydraulischen Kräften der zweiten Zulaufleitung 10 auf das zweite Ventilelement 37 größer sind als die Kräfte der ersten Schließfeder 25 und der zweiten Schließfeder 27. Überwiegen die zuvor beschriebenen öffnenden Kräfte auf den zweiten Magnetanker 15, so vollführt dieser eine Hubbewegung in Richtung des zweiten Magnetkerns 23 aus bis der zweite Magnetanker 15 an dem zweiten Hubanschlag der zweiten Zwischenscheibe 35 anliegt. Das zweite Kugelventil 7 hebt dann von dem zweiten Dichtflächensitz 32 ab und gibt einen zweiten Abströmquerschnitt aus dem zweiten Steuerraum 18 über die zweite Zulaufleitung 10 in den zweiten Teilraum 40 ab. Dieser zweite Teilraum 40 ist mit einer zweiten Rücklaufleitung 14 verbunden. Durch die Absteuerung eines zweiten Abströmquerschnitts aus dem zweiten Steuerraum 18 werden hydraulische Kräfte beispielsweise auf eine zweite Düsennadel vermindert, so dass der Einspritzvorgang des zweiten Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine gestartet wird.
Zum Schließen des Ventils wird die Bestromung der ersten Magnetspule 17 und der zweiten Magnetspule 21 unterbrochen, so dass die schließenden Kräfte der ersten Schließfeder 25 und der zweiten Schließfeder 27 auf den zweiten Magnetanker 15 im Vergleich zu den magnetischen Kräften und den hydraulischen Kräften auf das zweite Ventilelement 37 überwiegen und der zweite Magnetanker 15 eine Hubbewegung in Richtung des Ventilkörpers 3 ausführt. Das zweite Kugelventil 7 bewegt sich zu dem zweiten Dichtflächensitz 32 und dichtet mit diesem die Verbindung zwischen dem zweiten Teilraum 40 und der zweiten Zulaufleitung 10 ab, so dass kein zweiter Abströmquerschnitt mehr aus dem zweiten Steuerraum 18 abfließen kann.
Je nach Stärke der Bestromung der ersten Magnetspule 17 und der zweiten Magnetspule 21 ist eine separate Öffnung des ersten Ventilelements 36 und des zweiten Ventilelements 37, aber auch eine gleichzeitige Öffnung sowie Teilöffnungen möglich.
Bei einer separaten Öffnung des ersten Ventilelements 36 entfällt bei Öffnung des ersten Ventilelements 36 die Kraft der ersten Schließfeder 25 mittels des ersten Magnetankers 13 auf das zweite Ventilelement 37. Diese fehlende Schließkraft wird durch einen Staudruck der hydraulischen Flüssigkeit, welcher sich nach dem Öffnen des ersten Ventilelements 36 zwischen dem ersten Dichtflächensitz 28 und der Drossel 33 bildet, ersetzt. Die Drossel 33 verhindert daher ein sofortiges Abströmen in die erste Rücklaufleitung 12. Bei Anwendungen mit geringeren Drücken oder durch eine Wahl von geringerem Sitzdurchmesser des zweiten Ventilelements 37 an dem zweiten Dichtflächensitz 32 kann die zweite Schließfeder 27 so ausgelegt werden, dass diese Schließkraft allein ausreicht, um das zweite Ventilelement 37 geschlossen zu halten. Die Drossel 33 kann in diesem Fall entfallen.
Für die Öffnung des zweiten Ventilements 37 wird sowohl die erste Magnetspule 17 als auch die zweite Magnetspule 21 bestromt, um die Summe der Kräfte der ersten Schließfeder 25 und der zweiten Schließfeder 27 zu überwinden und damit die magnetischen Kräfte der zweiten Magnetspule 21 gering zu halten. Die Bestromung der ersten Magnetspule 17 darf jedoch nicht so hoch gewählt werden, dass das erste Ventilelement 36 ebenfalls öffnet. Somit ist es von Vorteil, zuerst die zweite Magnetspule 21 zu bestromen und zu einem späteren Zeitpunkt die erste Magnetspule 17 zu bestromen, so dass der Magnetfeldaufbau der zweiten Magnetspule 21 bereits erfolgt ist und der Magnetfeldaufbau der ersten Magnetspule 17 erst noch erfolgt. Somit öffnet das zweite Ventilelement 37 unmittelbar nach Erreichen der nötigen magnetischen Kräfte, so dass kein kompletter Magnetfeldaufbau der ersten Magnetspule 17 erfolgen muss. Der Hubanschlag des ersten Magnetankers 13 und des zweiten Magnetankers 15 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel jeweils an einer ersten Zwischenscheibe 34 und an einer zweiten Zwischenscheibe 35. Der Hubanschlag kann je- doch auch direkt an dem ersten Magnetkern 19 und an dem zweiten Magnetkern
23 erfolgen, so dass die Zwischenscheiben 34, 35 entfallen können. Alternativ kann der Hubanschlag auch an einer innerhalb des ersten Magnetkerns 19 bzw. des zweiten Magnetkerns 23 angeordneten Hülse ausgebildet sein. Darüber hinaus sind auch Kombinationen aus den bereits genannten Ausführungen möglich.
Des Weiteren kann der Hubanschlag für den zweiten Magnetanker 15 so realisiert werden, dass dieser bei Erreichen des Hubanschlags eine Kraft über das erste Ventilelement 36 an den ersten Magnetanker 13 überträgt.

Claims

Ansprüche
1. Magnetventilanordnung (1) für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Magnetaktor (20) und einem zweiten Magnetaktor (24), mit einem dem ersten Magnetaktor (20) zugehörigen längsverschiebbaren ersten Magnetanker (13) und einem dem zweiten Magnetaktor (24) zugehörigen längsverschiebbaren zweiten Magnetanker (15), wobei ein mit dem ersten Magnetanker (13) wirkverbundenes erstes Ventilelement (36) mit einem ersten Dichtflächensitz (28) und ein mit dem zweiten Magnetanker (24) wirkverbundenes zweites Ventilelement (37) mit einem zweiten Dichtflächensitz (32) so zusammenwirkt, dass ein erster Abströmquerschnitt in einen ersten Steuerraum (16) zur Steuerung einer Einspritzung eines ersten Kraftstoffs und ein zweiter Abströmquerschnitt in einen zweiten Steuerraum (18) zur Steuerung einer Einspritzung eines zweiten Kraftstoffs absteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnetanker (13) in einer Ausnehmung (26) des zweiten Magnetankers (15) aufgenommen und geführt ist und der erste Dichtflächensitz (28) an dem zweiten Magnetanker (15) ausgebildet ist.
2. Magnetventilanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventilanordnung (1) einen Ventilkörper (3) umfasst, in welchem der zweite Dichtflächensitz (32) ausgebildet ist.
3. Magnetventilanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (36) ein erstes Kugelventil (5) und eine erste Kugelventilführung (9) umfasst.
4. Magnetventilanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilelement (37) ein zweites Kugelventil (7) und eine zweite Kugelventilführung (11) umfasst.
5. Magnetventilanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Sitzdurchmesser des zweiten Kugelventils (7) an dem zweiten Dichtflächensitz (32) größer ist als der kreisförmige Sitzdurchmesser des ersten Kugelventils (5) an dem ersten Dichtflächensitz (28).
6. IVlagnetventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnetanker (13) und der zweite Magnetanker
(15) koaxial zueinander angeordnet sind und somit eine identische Längsachse (22) aufweisen, wobei das erste Ventilelement (36) und das zweite Ventilelement (37) in Bewegungsrichtung nach dem ersten Magnetanker (13) und dem zweiten Magnetanker (15) angeordnet sind.
7. Magnetventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schließfeder (25) vorhanden ist, wobei die erste Schließfeder (25) den ersten Magnetanker (13) mit einer Kraft in Richtung des ersten Ventilelements (36) beaufschlagt.
8. Magnetventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schließfeder (27) vorhanden ist, wobei die zweite Schließfeder (27) den zweiten Magnetanker (15) in Richtung des zweiten Ventilelements (37) beaufschlagt.
9. Magnetventilanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilkörper (3) eine erste Zulaufleitung (8), eine zweite Zulaufleitung (10), eine erste Rücklaufleitung (12) und eine zweite Rücklaufleitung (14) ausgebildet sind, durch welche eine hydraulische Flüssigkeit von dem ersten Steuerraum
(16) bzw. dem zweiten Steuerraum (18) zu dem ersten Dichtflächensitz (28) bzw. dem zweiten Dichtflächensitz (32) leitbar ist.
10. Magnetventilanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Magnetanker (15) eine Querbohrung (29), eine Drossel (33) und eine Längsbohrung (31) ausgebildet sind, wobei dadurch der erste Dichtflächensitz (28) mit der ersten Zulaufleitung (8) verbunden ist.
11. Magnetventilanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Magnetventilanordnung (1) ein Ringraum (30) ausgebildet ist, wobei die Querbohrung (29) in dem Ringraum (30) ausgebildet und mit der ersten Zulaufleitung (8) verbunden ist.
12. Magnetventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnetaktor (20) eine erste Magnetspule (17) und einen ersten Magnetkern (19) umfasst, wobei zwischen dem ersten Magnetkern (19) und dem ersten Magnetanker (13) eine erste Zwischenscheibe (34) angeordnet ist, welche erste Zwischenscheibe (34) als erster Hubanschlag für den ersten Magnetanker (13) ausgebildet ist.
13. Magnetventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Magnetaktor (24) eine zweite Magnetspule (21) und einen zweiten Magnetkern (23) umfasst, wobei zwischen dem zweiten Magnetkern (23) und dem zweiten Magnetanker (15) eine zweite Zwischenscheibe (35) angeordnet ist, welche zweite Zwischenscheibe (35) als zweiter Hubanschlag für den zweiten Magnetanker (15) ausgebildet ist.
14. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von flüssigem und/oder gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Magnetventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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