WO2023111048A1 - Elektromagnetventil, insbesondere zum schalten eines kraftstoffinjektors - Google Patents

Elektromagnetventil, insbesondere zum schalten eines kraftstoffinjektors Download PDF

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WO2023111048A1
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discs
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Carina Rauscher
Martin Seidl
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Liebherr-Components Deggendorf Gmbh
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Definitions

  • Electromagnetic valve in particular for switching a fuel injector
  • the present invention relates to an electromagnetic valve, in particular an electromagnetic valve for switching a fuel injector, such as a fuel injector for injecting gaseous fuel, in particular hydrogen.
  • a fuel injector such as a fuel injector for injecting gaseous fuel, in particular hydrogen.
  • the fuel is injected into the combustion chamber of an internal combustion engine, in which it is used to move a piston through combustion and the resulting expansion.
  • the present invention is not limited to valves for fuel injectors, but extends to all technical areas in which electromagnetic valves are used.
  • electromagnetic switching valves are known, in particular from the injection of fuel into the combustion chamber of an engine, in which a connection between two volumes filled with fluid is released or closed with a linearly movable valve member (armature) inside an injector.
  • the closing delay during which a valve remains in its open position, although the coil that lifts the armature (by means of magnetic force) out of its closed position is already de-energized is particularly troublesome when controlling such valves.
  • the dynamics of the solenoid valve are particularly influenced by eddy currents in the solid, ferromagnetic components (e.g. magnetic core and armature), which impede the build-up and breakdown of the magnetic field generated by the coil and thus the magnetic force, and thus delay it.
  • the present invention which comprises an electromagnetic valve and a fuel injector which includes this electromagnetic valve and which overcomes or at least alleviates the aforementioned problems.
  • the present invention focuses on reducing the closing delay time and shows the advantages that can be achieved with the invention on the basis of this, although the invention is also advantageous for the opening delay.
  • an electromagnetic valve is therefore provided, in particular for switching a fuel injector, such as a fuel injector for gaseous fuel, preferably hydrogen, which has an armature which is movably guided in an armature guide in the axial direction of the valve and is designed to, in a closed position, Seal throttle point, a coil which is designed to lift the armature from the closed position by means of magnetic force, and comprises a magnetic core which encloses the coil at least partially.
  • the electromagnetic valve is characterized in that when the armature is in a maximum lifted position from the closed position, an axial residual air gap remains between the magnet core and the armature in order to avoid uninterrupted, i.e.
  • non-continuous, magnetic field lines caused by the coil via a metallic, magnetizable connection of the magnet core and to guide anchor.
  • the closed lines of the magnetic field lines are not guided continuously via a metallic, magnetizable connection.
  • each of the closed lines must perform at least one media jump through a non-magnetizable or only weakly magnetizable material.
  • the closing delay time is significantly influenced by the design of the valve and by an axial residual air gap.
  • the air gap is the distance between a magnetic core face or a magnetic core and an armature face or the armature.
  • the axial residual air gap is now a remaining air gap that occurs when the armature is in a position that is maximally lifted from the closed position, in which the armature is maximally deflected by magnetic force in the direction of the magnet core.
  • the armature does not lie flat on the magnetic core, but rather an axial residual air gap remains, which the magnetic field lines have to bridge even when the armature is in a maximum attracted state.
  • the air gap is made up of the armature stroke and the remaining axial air gap.
  • the axial residual air gap is the difference between the air gap and the armature stroke.
  • the air gap or the residual air gap is filled with air or fuel and/or non-magnetizable or only weakly magnetizable materials. Ferromagnetic, strongly magnetizable media are not assigned to the air gap.
  • a higher axial residual air gap leads to a reduction in the magnetic force that can act in the upper stop.
  • the inductance of the electromagnet decreases due to a higher axial residual air gap, which means that the influence of eddy currents, which delay the build-up and decay of the magnetic field and the magnetic force derived from it, is reduced. Both effects, ie the reduction of the magnetic force and the reduction of the eddy currents, lead to an earlier closing of the armature and thus in particular to a reduction in the closing delay.
  • the axial residual air gap can be implemented using various implementations. It is important that the axial residual air gap between the armature and the magnetic core is filled with a non-magnetic or only (very) weakly magnetizable medium (e.g.
  • the axial residual air gap can, for example, be implemented using a metallic stop, e.g. a metallic elevation on the armature.
  • the stop should be located as far as possible outside the core area of the magnetic field or at least be designed with a very small stop surface in order to avoid or minimize a "magnetic short circuit", i.e. a direct metallic contact between the armature and the magnetic core, what - how previously described - would lead to a long delay in closing.
  • a further possibility is the coating of the armature end face or the stop face of the magnet core with a non-magnetizable layer.
  • the axial residual air gap between the magnet core and the armature is generated by a disk or a stack of disks, which has at least two disks stacked one on top of the other in the axial direction, preferably with the stack of disks being arranged between the respective end faces of the magnet core and the armature and /or is only weakly or non-magnetizable.
  • a disk or the stack of disks is provided as a spacer between the armature and the magnetic core, which prevents movement of the armature beyond the axial residual air gap defined by the disk or the stack of disks.
  • the design as a stack of disks is advantageous because adding the disks allows a variable spacing of the axial residual air gap to be generated. In a maximum tightened position of the armature, the disk stack is clamped between the magnet core and the armature, so that there is no longer direct contact between the magnet core and the armature, which are each made of a ferromagnetic material.
  • the at least two panes of the stack of panes consist of two different materials, with a first of the at least two panes preferably being a plastic pane, in particular a polyimide film, and/or a second of the at least two discs is a metallic, non-magnetisable sheet metal disc.
  • a (non-metallic) plastic film in particular a polyimide film, has the advantage that it is less rigid than a sheet metal disc, which dampens the impact of the armature on the upper stop when opening and thus reduces the bouncing that typically occurs.
  • a (non-metallic) plastic film in particular a polyimide film
  • there is no continuous metallic contact between the armature and magnetic core in the upper rest position so that in contrast to a variant in which the disk stack is made up of metal disks throughout, there is no flow of electrons between the armature and magnetic core.
  • This also leads to a reduction in eddy currents, which are nothing more than the movement of (negative) charges, i.e. electrons.
  • a first of the at least two panes of the stack of panes is a plastic film or plastic pane, in particular a polyimide film, which is sandwiched between two sheet metal panes.
  • a plastic film or plastic pane in particular a polyimide film
  • This is particularly advantageous in order to reduce the mechanical stress on the plastic pane due to the continuous impact of the armature or the magnet core.
  • this is all the more advantageous, since the punching effect that would otherwise occur puts a lot of strain on the plastic disk and will damage it after a relatively short time.
  • the magnet core touches a sheet metal disc of the stack of discs and/or the armature touches a sheet metal disc of the stack of discs.
  • the outer layer of the stack facing the armature or the magnetic core is a sheet metal layer, since this is best able to withstand the forces that occur due to its material properties.
  • the thickness of the disks of the stack of disks is in the range of 10-100 ⁇ m, preferably in the range of 10-50 ⁇ m. It can also be provided that the plastic disk, in particular the polyimide disk, has a thickness in the range of 10-50 ⁇ m, whereas the at least one metal disk used in the stack has a thickness in the range of 10-100 ⁇ m. Accordingly, it is therefore possible for the discs, which are made of different materials, to also have different thicknesses.
  • the armature has an axially extending slot in order to interrupt a circumferential eddy current, preferably wherein the slot has the shape of a cylinder sector in a cylindrically shaped part of the armature.
  • Eddy currents which negatively affect the dynamics of the solenoid valve, flow primarily in solid (ie non-laminated) electrically conductive materials (eg iron and iron alloys).
  • the armature and/or magnetic core can each be provided with one or more slots (or similar interruptions in the solid armature body or the solid magnetic core body).
  • the slits can be axially continuous or leave a residual web and assume any desired shape in axial cross section, for example rectangular, wedge-shaped, etc.
  • the slits prevent the formation of very large, circular and circumferential eddy currents and thereby improve the closing distortion.
  • An axially continuous slit (without a remainder) is generally more effective than a slit with a remainder.
  • the slot in the armature starts from the end face of the armature facing the magnetic core and preferably extends over the entire axial length of the armature.
  • the slot in the armature extends in the axial direction only as far as a first reduction in cross section.
  • the magnet core has a slot running in the axial direction in order to interrupt an eddy current acting in the circumferential direction, the slot preferably having the shape of a cylindrical sector.
  • the slot in the magnet core starts from the end face of the magnet core facing the armature and preferably extends over the entire axial length of the magnet core. As already explained above, however, it is sufficient to improve the closing delay if the slot does not extend over the entire axial length. It is sufficient if the slot is only formed in a region in which eddy currents occur to a greater extent.
  • the valve comprises a spring element which is designed to urge the armature into the closed position. The spring member serves to urge the armature toward its closed position to move the armature from the energized to the closed position (when the coil is in a de-energized state).
  • the disk stack has the shape of a circular ring, in the middle of which there is a recess for the passage of a spring element.
  • the spring element then acts directly on the armature, for example, and is supported by the magnetic core with its end opposite thereto.
  • the armature guide surrounds the armature on the peripheral side and is made of a non-ferromagnetic material. This contributes to the fact that the magnetic field lines formed by the electromagnet can actually only be closed via the air gap.
  • a lower stop of the armature in which the throttle point that can be closed by the armature is arranged, is made of a non-ferromagnetic material. This contributes to the fact that the magnetic field lines formed by the electromagnet can actually only be closed via the air gap.
  • the invention also relates to a fuel injector, in particular a fuel injector for a gaseous fuel, preferably hydrogen, comprising an electromagnetic valve for switching the injector according to one of the variants discussed above.
  • the invention also includes an electromagnetic valve, in particular for switching a fuel injector, which has an armature which is movably guided in an armature guide in the axial direction of the valve and is designed to seal off a throttle point in a closed position, a coil which is designed to to lift the armature from the closed position by means of magnetic force, and having a magnetic core which at least partially encloses the coil, the armature and/or magnetic core having/have a slot running in the axial direction in order to interrupt an eddy current acting in the circumferential direction, preferably wherein the slot has the shape of a sector of a cylinder.
  • Fig. 2 an illustration of the basic switching behavior of a
  • Fig. 3 an illustration to explain the relationship between magnetic force and air gap
  • Fig. 11 a-c perspective representations of an armature, with and without an axially extending slot for interrupting eddy currents.
  • Fig. 1 shows the basic structure of an electromagnetic valve 1 according to the invention. Only a partial sectional view is shown along the longitudinal axis in the axial direction of the valve 1, with the remaining sectional view resulting from a reflection on the axis of symmetry 26, which is not shown for reasons of clarity .
  • the electromagnetic valve 1 comprises a housing 18, a magnetic core 6, which is designed in one or more parts and (at least partially) can be located inside and/or outside of the housing 18.
  • the valve 1 also comprises a coil 5 which is (at least partially) surrounded by the magnetic core 6 and which is optionally surrounded and fixed by a coil casing 19, an armature 2 which is guided in an armature guide 3 and which, when the valve 1 is closed, is guided by a prestressed Spring element 16 is pressed against a first stop 17 (lower stop), so that a throttle point 4 is sealed.
  • at least one shim 23 for setting the pretensioning force of the spring element 16 and at least one shim 22 for setting the armature stroke 24 can be provided.
  • the distance between the magnet core face 14 and the armature face 13 in the closed position of the valve 1 is referred to as the air gap. It is made up of the armature stroke 24 and the axial residual air gap 7.
  • the axial residual air gap 7 is the difference between the air gap and the armature stroke 24.
  • the air gap can be filled with air or fuel and/or non-magnetizable or only weakly magnetizable materials. Ferromagnetic, strongly magnetizable media are not assigned to the air gap.
  • valve 1 shows the basic switching behavior (opening phase and closing phase) of the electromagnetic valve 1.
  • valve 1 is in its initial position, so that armature 2 seals throttle point 4 .
  • an electrical control signal is now activated at time to, a magnetic field 8 is formed around the coil 5 due to the current flowing in the coil 5, which is guided and amplified by the ferromagnetic magnetic core 6 and the ferromagnetic armature 2 (see magnetic field line 8 in 1 ).
  • a magnetic force is formed between the armature 2 and the magnet core 6 , which has the effect of reducing the air gap and moving the armature 2 in the direction of the magnet core 6 .
  • the magnetic force has overcome the pretensioning force of the spring 16 (plus any other forces acting such as frictional forces) and the armature 2 begins to move in the direction of the magnetic core 6 (see FIG. 2).
  • the magnetic force generally increases as the air gap decreases (see FIG. 3), with special designs for influencing the magnetic force-stroke characteristic (characteristic influencing) also making deviations from a monotonous curve possible.
  • the armature 2 reaches the upper stop 20 at time t2, it is abruptly decelerated and usually reaches a static rest position after a bouncing phase, so that the throttle point 4 is fully open (see also FIG. 4).
  • the spring force changes during the tightening process depending on the spring rate and the further deformation of the spring. From a certain point in time, the intensity of the electrical control signal can be reduced in order to keep the armature 2 in the open position, which results in a reduction in the magnetic force (point in time ts).
  • the dynamics of the solenoid valve 1 is influenced in particular by eddy currents in the solid, ferromagnetic components (magnetic core 6 and armature 2), which impede the build-up and breakdown of the magnetic field and thus the magnetic force and thus delay it.
  • eddy currents in the solid, ferromagnetic components (magnetic core 6 and armature 2), which impede the build-up and breakdown of the magnetic field and thus the magnetic force and thus delay it.
  • the magnetic force is significantly influenced by the design and the axial residual air gap.
  • a larger axial residual air gap reduces the magnetic force in the upper stop 20.
  • a larger axial residual air gap usually reduces the inductance of the electromagnet, so that the influence of eddy currents, which impede the build-up and decay of the magnetic field and thus the magnetic force, and delay, is reduced. Both effects lead to an earlier closing of the armature and thus to a reduction in the closing delay.
  • the axial residual air gap between the armature 2 and the magnetic core 6 is filled with a non-magnetic or only very weakly magnetizable medium (e.g. air, fuel such as diesel, petrol, natural gas, hydrogen or similar, non-ferromagnetic materials ), so that when the armature 2 is attracted there is no vanishing air gap, as a result of which the magnetic force increases significantly.
  • a non-magnetic or only very weakly magnetizable medium e.g. air, fuel such as diesel, petrol, natural gas, hydrogen or similar, non-ferromagnetic materials
  • the very strong magnetic force prevents the armature 2 from dropping after activation (and leads to a very long closing delay) or even completely prevents it from dropping (due to remanence effects due to the non-linear, hysteresis-prone B-H characteristics of ferromagnetic materials).
  • FIG. 1 the axial residual air gap is implemented via a metallic stop which is designed as an armature elevation 21 .
  • the armature elevation 21, which is located outside the core area of the magnetic field 18, prevents / minimizes a "magnetic short circuit", i.e. a direct metallic contact between the armature 2 and the magnetic core 6, which - as described above - leads to a long delay in closing would lead.
  • FIG. 4 shows the image associated with FIG. 1, in which the electromagnetic valve 1 is in its open position. The armature 2 is attracted to the maximum and contacts the upper stop 20 with its armature elevation 21.
  • the magnetic field lines 8, each of which always forms a closed circle, can therefore not spread continuously via direct contact between the armature 2 and the magnet core 6. It is always necessary for each magnetic field line to overcome the axial residual air gap 7, which has the aforementioned advantages.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of an electromagnetic valve 1 according to the invention, in which the armature elevation 21 of the armature 2 is arranged in the core area of the magnetic field.
  • the anchor elevation 21 is arranged further radially on the outside.
  • Fig. 6 which shows the attracted state of the armature 2, that the magnetic field line 8 (shown as an example) can use a direct metallic contact between the components at its radially inner transition from the armature 2 to the magnet core 6, whereas the radially outer transition from the magnetic core 6 to the armature 2 can still only take place via the axial residual air gap 7.
  • the magnetic field line 8 shown as an example
  • magnetic field lines 8 shown have an orientation that corresponds to the clockwise direction.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the electromagnetic valve 1 according to the invention.
  • the armature end face 13 is provided with a non-magnetizable (or only weakly magnetizable) coating 27, the thickness of which covers the axial residual air gap
  • the coating 27 ensures that the distance between these components cannot fall below a minimum.
  • the coating 27 to the armature end face 13 to be arranged on the opposite end face on the magnetic core 6 and/or the coil casing 19 .
  • a plastic layer for example a polyimide layer, is particularly suitable as the coating.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the electromagnetic valve 1 according to the invention, in which a disk 9 is arranged between the armature 2 and the magnet core 6 instead of a coating.
  • the advantage of providing a disk 9 lies in the simplified manufacturability of the electromagnetic valve 1 , since no coating, which is expensive to apply, is required, but only the insertion of a disk between the armature 2 and the magnetic core 6 .
  • any non-magnetizable (or only weakly magnetizable) material can be used as the material for the disk 9, for example a plastic disk, in particular a polyimide disk, or a metallic, non-magnetizable sheet metal. It is advantageous if the thickness of the pane is in the range from 20 to 500 ⁇ m.
  • non-metallic polyimide discs or foils has the advantage that they are less rigid than metal sheet metal, which dampens the impact of the armature 2 on the upper stop when opening and thus reduces bouncing.
  • the use of a material that prevents the conduction of electrons reduces eddy currents, which are nothing more than the movement of (negative) charges, i.e. electrons. Therefore, the use of plastic or polyimide is particularly suitable as a disk or part of a disk stack or coating between the armature 2 and the magnetic core 6.
  • Fig. 10 shows a disc stack 10 arranged between the armature 2 and the magnet core 6, in which several discs 11, 12 are stacked one on top of the other in the axial direction in order to maintain a distance from the magnet armature 6 defined by the thickness of the discs 11, 12 stacked on top of one another when the armature 2 is attracted not to be undercut.
  • the at least two panes 11, 12 are firmly connected to one another, so that the individual panes 11, 12 of the pane stack 10 not only rest loosely on one another, but are fastened to one another, for example glued or the like.
  • the stack of discs 10 can also be attached to an end face 13 of the armature 2 or an end face 14 of the magnet core 6 .
  • the disk stack 10 has a sheet metal disk 11 on its flat sides facing the magnet core end face 14 and the armature end face 13, and a plastic disk 12, in particular a polyimide disk, is provided between the sheet metal disks 11.
  • FIGS. 11a-c Such a slot 15 is shown in FIGS. 11a-c, with an armature 2 without a slot 15 being shown in FIG. 11a in order to show the eddy currents that form in the process. These are shown with a circle that closes in the circumferential direction of the armature 2 and characterizes the basic characteristics of the eddy currents occurring in the armature 2 . Eddy currents, which negatively affect the dynamics of the solenoid valve 1, flow primarily in solid (ie non-laminated) electrically conductive materials (eg iron and iron alloys). In order to prevent or at least reduce the influence of eddy currents, armature 2 and/or magnetic core 6 can each be provided with one or more slots (or similar interruptions in the solid body) (see FIGS. 11 b & 11 c). The at least one slot 15 prevents the formation of very large, circular eddy currents and thereby improves the closing delay.
  • solid electrically conductive materials eg iron and iron alloys
  • a slot 15 can be provided which prevents the eddy current circuit from closing.
  • a slot is shown, for example, in FIG. 11b, which in the present case has the exemplary shape of a cylinder sector.
  • Other configurations of the slot 15 can be subject to any shape in their axial cross section, ie, for example, rectangular, wedge-shaped or the like. It is also not necessary for the slot to be smaller than or equal to half the diameter of the width of the armature 2.
  • Fig. 11b the slot 15 is present only in the upper part of the armature 2, which is characterized towards the lower part of the armature 2 by an enlarged cross-section.
  • the slit it is also possible for the slit to also run into the lower part, as long as the sealing of the throttle point 4 is ensured.
  • the at least one slot 15 can be axially continuous (in the upper part of the armature 2) or leave a residual web 30, see FIG.
  • An axially continuous slit (without a residual web 30) is usually more effective than a slit with a residual web 30.
  • the slot 15 means that the armature face 13 no longer has the cross section of a circle.
  • a disc made of plastic, in particular polyimide is provided between the armature 2 and the magnet core 6 . through the permanent If the face of the armature hits this disc, a punching effect is produced which leads to damage to the disc.
  • plastic discs, in particular polyimide discs in combination with a slotted armature 2 and/or magnetic core 6 leads to the disadvantage that the at least one slot 15 present in the armature 2 and/or magnetic core 6 acts on the plastic disc like the stamp of a punching machine and destroy them. It is therefore advantageous if the disk of a stack of disks 10 that comes into direct contact with an end face is a sheet metal disk, since this offers the advantage of significantly increased robustness and can better withstand the punching effect.
  • the slot 15 provided in the armature 2 and/or the magnetic core 6 is filled with a non-magnetizable material, so that at least the end face of the armature 2 or the magnetic body 6 is flat and the punching effect is not occurs.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere zum Schalten eines Kraftstoffinjektors, wie einen Kraftstoffinjektor für gasförmigen Kraftstoff, vorzugsweise Wasserstoff, und umfasst einen Anker, der in einer Ankerführung in Axialrichtung des Ventils bewegbar geführt ist und dazu ausgelegt ist, in einer Schließstellung eine Drosselstelle abzudichten, eine Spule, die dazu ausgelegt ist, den Anker mittels Magnetkraft von der Schließstellung abzuheben, undeinen Magnetkern, der die Spule zumindest teilweise umschließt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer maximal abgehobenen Stellung des Ankers von der Schließstellung ein axialer Restluftspalt zwischen dem Magnetkern und dem Anker verbleibt, um von der Spule hervorgerufene Magnetfeldlinien nicht unterbrechungsfrei über eine metallische, magnetisierbare Verbindung von Magnetkern und Anker zu führen.

Description

Elektromagnetventil, insbesondere zum Schalten eines Kraftstoffinjektors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere ein Elektromagnetventil zum Schalten eines Kraftstoffinjektors, wie einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von gasförmigem Kraftstoff, im Besonderen Wasserstoff. Typischerweise wird der Kraftstoff dabei in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine eingespritzt, in dem dieser durch Verbrennung und der sich daraus ergebenden Expansion dazu genutzt wird, einen Kolben zu bewegen. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf Ventil für Kraftstoffinjektoren beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle technischen Bereiche, in denen elektromagnetische Ventile zum Einsatz kommen.
Nichtsdestotrotz sind insbesondere aus der Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum eines Motors elektromagnetische Schaltventile bekannt, bei denen mit einem linear beweglichen Ventilglied (Anker) im Inneren eines Injektors eine Verbindung von zwei mit Fluid gefüllten Volumen freigegeben oder verschlossen wird.
Störend bei einer Ansteuerung solcher Ventile ist insbesondere der Schließverzug, währenddem ein Ventil noch in seiner Offenstellung verbleibt, obwohl die den Anker (mittels Magnetkraft) aus seiner Schließstellung abhebende Spule bereits stromlos ist. Die Dynamik des Magnetventils wird insbesondere durch Wirbelströme in den massiven, ferromagnetischen Bauteilen (bspw.: Magnetkern und Anker) beeinflusst, welche den Auf- und Abbau des durch die Spule erzeugten Magnetfeldes und damit der Magnetkraft behindern und dadurch zeitlich verzögern. Um ein verbessertes, insbesondere ein dynamisches, rascher ansprechendes Schaltverhalten des Aktuators zu erzielen, ist es wünschenswert Wirbelströme und damit den Öffnungs- und/oder der Schließverzug zu minimieren.
Dies gelingt mit der vorliegenden Erfindung, die ein Elektromagnetventil sowie einen dieses Elektromagnetventil umfassenden Kraftstoffinjektor umfasst, das die vorgenannten Probleme überwindet oder zumindest abmildert. Schwerpunktmäßig nimmt die vorliegende Erfindung dabei eine Verringerung der Schließverzugszeit in den Fokus und zeigt die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile auch anhand dieser, obwohl die Erfindung auch vorteilhaft für den Öffnungsverzug ist.
Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 umgesetzt, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen festgelegt sind.
Nach der Erfindung ist demnach ein Elektromagnetventil, insbesondere zum Schalten eines Kraftstoffinjektors, wie ein Kraftstoffinjektor für gasförmigen Kraftstoff, vorzugsweise Wasserstoff, vorgesehen, das einen Anker, der in einer Ankerführung in Axialrichtung des Ventils bewegbar geführt ist und dazu ausgelegt ist, in einer Schließstellung eine Drosselstelle abzudichten, eine Spule, die dazu ausgelegt ist, den Anker mittels Magnetkraft von der Schließstellung abzuheben, und einen Magnetkern umfasst, der die Spule zumindest teilweise umschließt. Das Elektromagnetventil ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer maximal abgehobenen Stellung des Ankers von der Schließstellung ein axialer Restluftspalt zwischen dem Magnetkern und dem Anker verbleibt, um von der Spule hervorgerufene Magnetfeldlinien nicht unterbrechungsfrei, also nicht durchgehend, über eine metallische, magnetisierbare Verbindung von Magnetkern und Anker zu führen. Dabei werden also die geschlossenen Linien der Magnetfeldlinien nicht durchgängig über eine metallische, magnetisierbare Verbindung geführt. Vorzugsweise muss jede der geschlossenen Linien dabei mindestens einmal einen Mediensprung durch ein nicht bzw. nur schwach-magnetisierbares Material vollziehen.
Die Schließverzugszeit wird maßgeblich vom Design des Ventils und von einem axialen Restluftspalt beeinflusst. Dem Fachmann ist klar, dass als Luftspalt der Abstand zwischen einer Magnetkernstirnfläche bzw. einem Magnetkern und einer Ankerstirnfläche bzw. dem Anker bezeichnet wird. Der axiale Restluftspalt ist nun ein verbleibender Luftspalt, der sich in einer maximal von der Schließstellung abgehobenen Position des Ankers einstellt, bei dem der Anker durch Magnetkraft in Richtung Magnetkern maximal ausgelenkt ist. So kommt es, anders als im Stand der Technik, nicht zu einem flächigen Auflegen von Anker an dem Magnetkern, sondern es verbleibt ein axialer Restluftspalt, den die Magnetfeldlinien auch in einem maximal angezogenen Zustand des Ankers überbrücken müssen.
Hieraus ergibt sich, dass sich der Luftspalt aus dem Ankerhub und dem axialen Restluftspalt zusammensetzt. Der axiale Restluftspalt ist dabei die Differenz von Luftspalt und Ankerhub. Der Luftspalt bzw. der Restluftspalt ist mit Luft bzw. Kraftstoff und/oder nicht bzw. nur schwach magnetisierbaren Materialen gefüllt. Ferromagnetische, stark magnetisierbare Medien werden nicht dem Luftspalt zugeordnet.
Ein höherer axialer Restluftspalt führt zu einer Verringerung der Magnetkraft, die im oberen Anschlag wirken kann. Zudem verringert sich durch einen höheren axialen Restluftspalt die Induktivität des Elektromagneten, was dazu führt, dass der Einfluss von Wirbelströmen, welche den Auf- und Abbau des magnetischen Feldes und der davon abgeleiteten Magnetkraft verzögern, reduziert wird. Beide Effekte, also das Verringern der Magnetkraft und die Verringerung der Wirbelströme, führen zu einem früheren Ankerschließen und damit insbesondere zu einer Verringerung des Schließverzugs. Der axiale Restluftspalt kann über verschiedene Umsetzungen realisiert werden. Wichtig ist, dass der axiale Restluftspalt zwischen Anker und Magnetkern durch ein unmagnetisches bzw. nur (sehr) schwach magnetisierbares Medium gefüllt ist (z.B. Luft, Kraftstoff, nicht-ferromagnetische Werkstoffe), so dass sich im angezogenen Zustand des Ankers kein verschwindender Luftspalt einstellt, wodurch die Magnetkraft sehr stark ansteigt und ein Abfallen des Ankers nach der Ansteuerung behindert (sehr langer Schließverzug) oder gar ganz verhindert wird (durch Remanenzeffekte aufgrund der nichtlinearen, hysteresebehafteten B-H-Kennlinien von ferromagnetischen Werkstoffen).
Der axiale Restluftspalt kann beispielhaft über einen metallischen Anschlag, z.B. eine metallische Erhebung auf dem Anker realisiert werden. Der Anschlag sollte sich dabei möglichst außerhalb des Kernbereichs des magnetischen Feldes befinden oder zumindest mit einer sehr geringen Anschlagfläche ausgeführt sein, um einen „magnetischen Kurzschluss“, also einen direkten metallischen Kontakt zwischen Anker und Magnetkern, zu vermeiden bzw. zu minimieren, was - wie zuvor beschrieben - zu einem langen Schließverzug führen würde.
Eine weitere Möglichkeit ist die Beschichtung der Ankerstirnfläche bzw. der Anschlagfläche des Magnetkerns mit einer nicht-magnetisierbaren Schicht.
Ferner kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der axiale Restluftspalt zwischen Magnetkern und Anker über eine Scheibe oder einen Scheibenstapel erzeugt ist, der mindestens zwei in Axialrichtung übereinander gestapelte Scheiben aufweist, vorzugsweise wobei der Scheibenstapel zwischen den jeweiligen Stirnseiten von Magnetkern und Anker angeordnet ist und/oder nur schwach oder nicht-magnetisierbar ist.
Dem Fachmann das klar, dass die Scheibe bzw. die Scheiben auch in einer Schicht bzw. in Schichten aufgetragen werden können, wobei der Einfachheit halber nachfolgend lediglich von Scheibe bzw. Scheiben gesprochen wird. Dabei ist eine Scheibe bzw. der Scheibenstapel als Abstandshalter zwischen dem Anker und dem Magnetkern vorgesehen, der eine Bewegung des Ankers über den durch die Scheibe bzw. den Scheibenstapel definierten axialen Restluftspalt hinaus verhindert. Die Ausführung als Scheibenstapel ist dabei von Vorteil, da durch das Beilegen der Scheiben ein variierbarer Abstand des axialen Restluftspalts erzeugbar ist. In einer maximal angezogenen Stellung des Ankers ist der Scheibenstapel dabei zwischen dem Magnetkern und dem Anker geklemmt, sodass es nicht mehr zu einem direkten Kontaktieren von Magnetkern und Anker kommt, die jeweils aus einem ferromagnetischen Material sind.
Nach einer optionalen Fortbildung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Scheiben des Scheibenstapels aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei vorzugsweise eine erste der mindestens zwei Scheiben eine Kunststoff-Scheibe, insbesondere eine Polyimid-Folie, und/oder eine zweite der mindestens zwei Scheiben eine metallische, nicht-magnetisierbare Blechscheibe ist.
Die Verwendung einer (nichtmetallischen) Kunststoff-Folie, insbesondere einer Polyimid-Folie, hat den Vorteil, dass diese eine geringere Steifigkeit als eine Blechscheibe aufweist, was den Aufprall des Ankers am oberen Anschlag beim Öffnen dämpft und damit das typischerweise auftretende Prellen reduziert. Zudem besteht in der oberen Ruhelage kein durchgehender metallischer Kontakt zwischen Anker und Magnetkern, so dass im Gegensatz zu einer Variante, bei der der Scheibenstapel durchgängig aus Blechscheiben aufgebaut ist, kein Elektronenfluss zwischen Anker und Magnetkern stattfindet. Auch dies führt zu einer Verringerung von Wirbelströmen, welche nichts Anderes als Bewegung von (negativen) Ladungen, also Elektronen sind.
Nach einer vorteilhaften Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine erste der mindestens zwei Scheiben des Scheibenstapels eine Kunststoff-Folie bzw. Kunststoffscheibe, insbesondere eine Polyimid-Folie ist, die sandwichartig zwischen zwei Blechscheiben aufgenommen ist. In diesem Fall müssen natürlich mindestens drei Scheiben vorhanden sein. Dies ist insbesondere von Vorteil, um die mechanische Belastung der Kunststoff- Scheibe durch das kontinuierliche Einschlagen des Ankers bzw. des Magnetkerns zu verringern. In Verbindung mit einer geschlitzten Ausführung des Ankers bzw. des Magnetkerns ist dies umso vorteilhafter, da die sonst auftretende Stanzwirkung die Kunststoff-Scheibe stark beansprucht und nach relativ kurzer Zeit beschädigt.
Vorteilhafterweise kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass in einem angezogenen Zustand des Ankers der Magnetkern eine Blechscheibe des Scheibenstapels berührt und/oder der Anker eine Blechscheibe des Scheibenstapels berührt.
Demnach ist es also von Vorteil, wenn jeweils die äußere dem Anker bzw. dem Magnetkern zugewandte Schicht des Stapels eine Blechschicht ist, da diese aufgrund ihrer Materialeigenschaften den auftretenden Kräften am besten widerstehen kann.
Nach einer optionalen Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Scheiben des Scheibenstapels im Bereich von 10-100 pm, vorzugsweise im Bereich von 10-50 pm liegen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Kunststoff-Scheibe, insbesondere die Polyimid-Scheibe eine Dicke im Bereich von 10-50 pm besitzt, wohingegen die in dem Stapel verwendete mindestens eine Blechscheibe eine Dicke im Bereich von 10-100 pm aufweist. Demnach ist es also möglich, dass die aus unterschiedlichem Material bestehenden Scheiben auch unterschiedlich dick ausgestaltet sind.
Nach einer vorteilhaften Variation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Anker einen in Axialrichtung verlaufenden Schlitz aufweist, um einen in Umfangsrichtung wirkenden Wirbelstrom zu unterbrechen, vorzugsweise wobei der Schlitz die Form eines Zylindersektors in einem zylindrisch geformten Teil des Ankers aufweist. Wirbelströme, welche die Dynamik des Magnetventils negativ beeinflussen, fließen vor allem in massiven (d.h. nicht-geblechten) elektrisch leitfähigen Materialien (z.B. Eisen und Eisenlegierungen). Um den Einfluss von Wirbelströmen zu unterbinden oder zumindest zu reduzieren, können Anker und/oder Magnetkern mit jeweils einem oder mehreren Schlitzen (oder ähnlichen Unterbrechungen des Anker-Vollkörpers bzw. des Magnetkern-Vollkörpers) versehen werden. Die Schlitze können dabei axial durchgängig sein oder einen Reststeg belassen und im axialen Querschnitt eine beliebige Form einnehmen, beispielsweise rechteckig, keilförmig etc. sein. Die Schlitze verhindern das Ausbilden sehr großer, kreisförmiger und in Umfangsrichtung verlaufender Wirbelströme und verbessern dadurch den Schließverzug. Eine axial durchgängige Schlitzung (ohne Reststeg) ist dabei in der Regel effektiver als eine Schlitzung mit Reststeg.
Demnach kann also vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Schlitz in dem Anker von der zum Magnetkern zugewandten Stirnseite des Ankers ausgeht und sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Ankers erstreckt. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass sich der Schlitz in dem Anker in Axialrichtung nur bis zu einer ersten Querschnittsverminderung erstreckt.
Ebenfalls kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der Magnetkern einen in Axialrichtung verlaufenden Schlitz aufweist, um einen in Umfangsrichtung wirkenden Wirbelstrom zu unterbrechen, vorzugsweise wobei der Schlitz die Form eines Zylindersektors aufweist.
Dabei ist auch möglich, dass der Schlitz in dem Magnetkern von der zum Anker zugewandten Stirnseite des Magnetkerns ausgeht und sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Magnetkerns erstreckt. Wie oben bereits erläutert, ist es aber für eine Verbesserung des Schließverzugs ausreichen, wenn sich der Schlitz nicht über die gesamte axiale Länge erstreckt. So ist es ausreichend, wenn sich der Schlitz lediglich in einem Bereich, in dem verstärkt Wirbelströme auftreten, ausgebildet ist. Nach der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das Ventil ein Federelement umfasst, das dazu ausgelegt ist, den Anker in die Schließstellung zu drängen. Das Federelement dient dazu, den Anker in seine Schließstellung zu drängen, um den Anker aus dem angezogenen Zustand in die Schließstellung zu überführen (wenn die Spule in einem unbestromten Zustand ist).
Nach der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass der Scheibenstapel eine Kreisringform aufweist, in deren Mitte eine Ausnehmung zum Durchführen eines Federelements vorgesehen ist. Das Federelement greift dann beispielsweise direkt an dem Anker an und stützt sich mit seinem dazu gegenüberliegenden Ende vom Magnetkern ab.
Die Form einer durchgehenden Kreisscheibe ist ebenso möglich, wobei das Federelement dann direkt an dem Scheibenstapel angreift.
Nach einer weiteren vorteilhaften Modifikation kann vorgesehen sein, dass die Ankerführung den Anker umfangsseitig umgibt und aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff ist. Dies trägt dazu bei, dass die vom Elektromagneten gebildeten Magnetfeldlinien tatsächlich nur über den Luftspalt geschlossen werden können.
Ferner kann nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass ein unterer Anschlag des Ankers, in dem die durch den Anker verschließbare Drosselstelle angeordnet ist, aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff ist. Dies trägt dazu bei, dass die vom Elektromagneten gebildeten Magnetfeldlinien tatsächlich nur über den Luftspalt geschlossen werden können.
Die Erfindung betrifft ferner einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Kraftstoffinjektor für einen gasförmigen Kraftstoff, vorzugsweise Wasserstoff, umfassend ein Elektromagnetventil zum Schalten des Injektors nach einer der vorstehend diskutierten Varianten. Von der Erfindung ebenfalls umfasst ist ein Elektromagnetventil, insbesondere zum Schalten eines Kraftstoffinjektors, das einen Anker, der in einer Ankerführung in Axialrichtung des Ventils bewegbar geführt ist und dazu ausgelegt ist, in einer Schließstellung eine Drosselstelle abzudichten, eine Spule, die dazu ausgelegt ist, den Anker mittels Magnetkraft von der Schließstellung abzuheben, und einen Magnetkern aufweist, der die Spule zumindest teilweise umschließt, wobei der Anker und/oder Magnetkern einen in Axialrichtung verlaufenden Schlitz aufweist/aufweisen, um einen in Umfangsrichtung wirkenden Wirbelstrom zu unterbrechen, vorzugsweise wobei der Schlitz die Form eines Zylindersektors aufweist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:
Fig. 1 : eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach einer ersten Ausführungsform in Schließstellung,
Fig. 2: eine Darstellung des prinzipiellen Schaltverhaltens eines
Elektromagnetventils,
Fig. 3: eine Darstellung zum Erläutern des Zusammenhangs von Magnetkraft und Luftspalt,
Fig. 4: eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach der ersten Ausführungsform in Offenstellung,
Fig. 5: eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach einer zweiten Ausführungsform in Schließstellung,
Fig. 6: eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach der zweiten Ausführungsform in Offenstellung, Fig. 7: eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach einer dritten Ausführungsform in Schließstellung,
Fig. 8: eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach einer vierten Ausführungsform in Schließstellung,
Fig. 9: eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach der vierten Ausführungsform in Offenstellung,
Fig. 10: eine teilweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils nach einer fünften Ausführungsform in Schließstellung, und
Fig. 11 a-c: perspektivische Darstellungen eines Ankers, mit und ohne einen axial verlaufenden Schlitz zum Unterbrechen von Wirbelströmen.
Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 1. Dargestellt ist dabei lediglich eine Teilschnittansicht entlang der Längsachse in Axialrichtung des Ventils 1 , wobei sich die restliche Schnittansicht über eine Spiegelung an der Symmetrieachse 26 ergibt, die aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt ist.
Das elektromagnetische Ventil 1 umfasst ein Gehäuse 18, einen Magnetkern 6, welcher ein- oder mehrteilig ausgeführt und (zumindest teilweise) innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses 18 liegen kann. Ferner umfasst das Ventil 1 eine vom Magnetkern 6 (zumindest teilweise) umschlossene Spule 5, welche optional von einer Spulenummantelung 19 umgeben und fixiert ist, einen Anker 2, welcher in einer Ankerführung 3 geführt ist und welcher im geschlossenen Zustand des Ventils 1 von einem vorgespannten Federelement 16 gegen einen ersten Anschlag 17 (unterer Anschlag) gedrückt wird, so dass eine Drosselstelle 4 abgedichtet wird. Optional kann mindestens eine Einstellscheibe 23 zum Einstellen der Vorspannkraft des Federelements 16 und mindestens eine Einstellscheibe 22 zum Einstellen des Ankerhubs 24 vorgesehen sein. Der Ankerhub ist dabei die maximal mögliche axiale Bewegung des Ankers 2 aus seiner Schließstellung bis zum zweiten Anschlag 20 (=oberer Anschlag), wobei der zweite Anschlag 20 vorzugsweise der Magnetkernstirnfläche 14 entsprechen kann.
Der Abstand zwischen Magnetkernstirnfläche 14 und Ankerstirnfläche 13 in Schließstellung des Ventils 1 wird als Luftspalt bezeichnet. Er setzt sich zusammen aus dem Ankerhub 24 und dem axialen Restluftspalt 7. Der axiale Restluftspalt 7 ist dabei die Differenz von Luftspalt und Ankerhub 24. Der Luftspalt kann mit Luft bzw. Kraftstoff und/oder nicht bzw. nur schwach magnetisierbaren Materialen gefüllt sein. Ferromagnetische, stark magnetisierbare Medien werden nicht dem Luftspalt zugeordnet.
Nachfolgend wird die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Ventils 1 anhand von Fig. 2 erläutert, die das prinzipielle Schaltverhalten (Öffnungsphase und Schließphase) des elektromagnetischen Ventils 1 zeigt. Zum Zeitpunkt to befindet sich das Ventil 1 in Ausgangsstellung, so dass der Anker 2 die Drosselstelle 4 abdichtet. Wird nun zur Zeit to ein elektrisches Ansteuersignal aktiviert, bildet sich aufgrund des in der Spule 5 fließenden Stroms ein Magnetfeld 8 um die Spule 5 herum aus, welches durch den ferromagnetischen Magnetkern 6 und den ferromagnetischen Anker 2 geführt und verstärkt wird (siehe Magnetfeldlinie 8 in Fig. 1 ).
Dadurch bildet sich zwischen Anker 2 und Magnetkern 6 eine magnetische Kraft aus, welche darauf hinwirkt, den Luftspalt zu verkleinern und den Anker 2 in Richtung Magnetkern 6 zu bewegen. Zum Zeitpunkt ti hat die Magnetkraft die Vorspannkraft der Feder 16 (plus ggf. weitere, angreifende Kräfte wie Reibkräfte) überwunden und der Anker 2 beginnt sich in Richtung Magnetkern 6 zu bewegen (siehe Fig. 2). Die Magnetkraft nimmt dabei in der Regel mit kleiner werdendem Luftspalt zu (siehe Fig. 3), wobei durch spezielle Designs zur Beeinflussung der Magnetkraft-Hub- Kennlinie (Kennlinienbeeinflussung) auch Abweichungen von einem monotonen Verlauf möglich sind. Erreicht der Anker 2 zur Zeit t2 den oberen Anschlag 20, wird dieser abrupt abgebremst und erreicht in der Regel nach einer Phase des Prellens eine statische Ruheposition, so dass die Drosselstelle 4 vollständig geöffnet ist (siehe auch Fig.4). Die Federkraft ändert sich während des Anzugvorgangs abhängig von der Federrate und der weiteren Verformung der Feder. Ab einem gewissen Zeitpunkt kann die Intensität des elektrischen Ansteuersignals reduziert werden, um den Anker 2 in der geöffneten Position zu halten, wodurch es zu einer Verringerung der Magnetkraft kommt (Zeitpunkt ts).
Im Anschluss daran kommt es zu einem Schließvorgang, bei dem das Ansteuersignal zum Zeitpunkt t4 beendet wird. Infolgedessen sinkt die Magnetkraft ab und der Anker 2 verbleibt zunächst in seiner oberen Ruhelage, bis die Magnetkraft auf einen Wert unterhalb der rückstellenden Federkraft (plus ggf. gegenwirkender Reibkräfte) abgefallen ist (Zeitpunkt ts). Daraufhin wird der Anker 2 von der Feder 16 wieder zurück in den unteren Anschlag 17 gedrückt und trifft auf die Drosselstelle 4 auf (Zeitpunkt te), welche er ggf. nach einer Phase des Prellens wieder verschließt (Zeitpunkt t?). Die Magnetkraft nimmt im Laufe der Zeit weiter ab, bis sie (fast) komplett abgebaut ist und der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt ist.
Die Zeitspanne zwischen Beginn des Ansteuersignals (Zeitpunkt to) und Beginn der Ankerbewegung zum oberen Anschlag 20 hin (Zeitpunkt ti) wird als Öffnungsverzug bezeichnet (engl.: OD = opening delay). Die Zeitspanne zwischen Ende des Ansteuersignals (Zeitpunkt t4) und Auftreffen des Ankers 2 am unteren Anschlag 17 (Zeitpunkt te) wird als Schließverzug bezeichnet (engl.: CD = closing delay). Sowohl die Phase des Schließverzugs wie auch des Öffnungsverzugs sind in Fig. 2 durch einen Doppelpfeil in der Zeitachse hervorgehoben.
Die Dynamik des Magnetventils 1 wird insbesondere durch Wirbelströme in den massiven, ferromagnetischen Bauteilen (Magnetkern 6 und Anker 2) beeinflusst, welche den Auf- und Abbau des Magnetfeldes und damit der Magnetkraft behindern und damit zeitlich verzögern. Um ein dynamisches Schaltverhalten des Aktuators zu erzielen, ist es von Vorteil Wirbelströme zu minimieren, um den Öffnungs- und Schließverzug zu verbessern.
Die Magnetkraft wird maßgeblich vom Design und vom axialen Restluftspalt beeinflusst. Ein höherer axialer Restluftspalt verringert die Magnetkraft im oberen Anschlag 20. Zudem verringert sich durch einen höheren axialen Restluftspalt in der Regel die Induktivität des Elektromagneten, so dass der Einfluss von Wirbelströmen, welche den Auf- und Abbau des magnetischen Feldes und damit der Magnetkraft behindern und verzögern, reduziert wird. Beide Effekte führen zu einem früheren Ankerschließen und damit zu einer Verringerung des Schließverzugs.
Fig. 1 zeigt dabei eine exemplarische Umsetzung für einen axialen Restluftspalt, der über verschiedene Designmöglichkeiten realisiert werden kann. Wichtig ist, dass der axialer Restluftspalt-Spalt zwischen Anker 2 und Magnetkern 6 durch ein unmagnetisches bzw. nur sehr schwach magnetisierbares Medium gefüllt ist (z.B. Luft, Kraftstoff, wie Diesel, Benzin, Erdgas, Wasserstoff o.Ä., nicht-ferromagnetische Werkstoffe), so dass sich im angezogenen Zustand des Ankers 2 kein verschwindender Luftspalt einstellt, wodurch die Magnetkraft sehr stark ansteigt. Fig. 3 zeigt dabei den Zusammenhang bei einem Verkleinern des Luftspalts und des damit einhergehenden Ansteigens der Magnetkraft. Die sehr stark ausgeprägte Magnetkraft führt zu einem Behindern beim Abfallen des Ankers 2 nach der Ansteuerung (und führt zu einem sehr langen Schließverzug) oder verhindert ein Abfallen sogar ganz (durch Remanenzeffekte aufgrund der nichtlinearen, hysteresebehafteten B-H-Kennlinien von ferromagnetischen Werkstoffen).
In Fig. 1 ist der axiale Restluftspalt über einen metallischen Anschlag umgesetzt, der als Ankererhebung 21 ausgebildet ist. Die Ankererhebung 21 , welche sich dabei außerhalb des Kernbereichs des magnetischen Feldes 18 befindet, verhindert einen „magnetischen Kurzschluss“, also einen direkten metallischen Kontakt zwischen Anker 2 und Magnetkern 6, zu vermeiden / minimieren, was - wie zuvor beschrieben - zu einem langen Schließverzug führen würde. Fig. 4 zeigt dabei das zu Fig. 1 zugehörige Bild, bei dem das Elektromagnetventil 1 in seiner Offenstellung ist. Der Anker 2 ist dabei maximal angezogen und kontaktiert mit seiner Ankererhebung 21 den oberen Anschlag 20. Die Magnetfeldlinien 8, von denen jede immer einen geschlossenen Kreis bildet, können sich daher nicht kontinuierlich über einen direkten Kontakt von Anker 2 und Magnetkern 6 ausbreiten. Es ist immer erforderlich, dass eine jede Magnetfeldlinie den axialen Restluftspalt 7 überwindet, was die vorgenannten Vorteile mit sich bringt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 1 , bei dem die Ankererhebung 21 des Ankers 2 im Kernbereich des magnetischen Feldes angeordnet ist. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform in Figur 1 und 4 ist die Ankererhebung 21 weiter radial außen angeordnet.
Man erkennt in Fig. 6, die den angezogenen Zustand des Ankers 2 zeigt, dass die (exemplarisch dargestellte) Magnetfeldlinie 8 an ihrem radial inneren Übertritt von Anker 2 zu Magnetkern 6 einen direkten metallischen Kontakt zwischen den Bauteilen nutzen kann, wohingegen der radial äußere Übertritt von Magnetkern 6 zum Anker 2 weiterhin nur über den axialen Restluftspalt 7 erfolgen kann. Die in Fig.
6 dargestellten Magnetfeldlinien 8 haben dabei eine Orientierung, die dem Uhrzeigersinn entspricht.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 1. Im Unterschied zu der vorhergehenden Ausführungsform ist die Ankerstirnfläche 13 mit einer nicht-magnetisierbaren (bzw. nur schwach magnetisierbaren) Beschichtung 27 versehen, deren Dicke den axialen Restluftspalt
7 definiert. Werden Anker 2 und Magnetkern 6 aufeinander zu bewegt, sorgt die Beschichtung 27 dafür, dass ein minimaler Abstand zwischen diesen Bauteilen nicht unterschritten werden kann.
Dabei ist dem Fachmann klar, dass es zum Erreichen der Vorteile der vorliegenden Erfindung auch möglich ist, die Beschichtung 27 auf der der Ankerstirnfläche 13 gegenüberliegenden Stirnfläche am Magnetkern 6 und/oder der Spulenummantelung 19 anzuordnen. Als Beschichtung kommt dabei insbesondere eine Kunststoffschicht, beispielsweise eine Polyimid-Schicht infrage.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 1 , bei dem anstelle einer Beschichtung eine Scheibe 9 zwischen Anker 2 und Magnetkern 6 angeordnet ist. Der Vorteil des Vorsehens einer Scheibe 9 liegt in der vereinfachten Herstellbarkeit des Elektromagnetventils 1 , da keine aufwendig anzubringende Beschichtung, sondern lediglich das Einlegen einer Scheibe zwischen Anker 2 und Magnetkern 6 erforderlich ist.
Als Material für die Scheibe 9 kommt dabei jedes nicht-magnetisierbare (bzw. nur schwach magnetisierbare) Material infrage, beispielsweise also eine Kunststoff-, insbesondere eine Polyimid-Scheibe oder ein metallisches, nicht-magnetisierbares Blech. Von Vorteil ist dabei, wenn die Dicke der Scheibe im Bereich von 20 bis 500 pm liegt.
Insbesondere die Verwendung von (nichtmetallischen) Polyimid-Scheiben bzw. - folien hat den Vorteil, dass diese eine geringere Steifigkeit als metallisches Blech aufweisen, was den Aufprall des Ankers 2 am oberen Anschlag beim Öffnen dämpft und damit das Prellen reduziert. Zudem besteht in der oberen Ruhelage kein direkter metallischer Kontakt zwischen Anker 2 und Magnetkern 6, so dass im Gegenzug zur Variante mit Blechscheiben kein Elektronenfluss zwischen Anker und Magnetkern stattfindet.
Fig. 9 zeigt dabei -beispielhaft für eine Umsetzung der Scheibe 9 mit einem (nichtmagnetisierbaren) metallischen Material in Form einer Blechscheibe 28- einen Elektronenfluss 29, der über die Blechscheibe 28 stattfinden kann. Die Verwendung eines Materials, dass das Leiten von Elektronen unterbindet, reduziert Wirbelströme, welche nichts Anderes als Bewegung von (negativen) Ladungen, also Elektronen sind. Daher bietet sich insbesondere die Verwendung von Kunststoff bzw. Polyimid als Scheibe oder Bestandteil eines Scheibenstapels bzw. Beschichtung zwischen dem Anker 2 und die Magnetkern 6 an.
Fig. 10 zeigt dabei einen zwischen Anker 2 und Magnetkern 6 angeordneten Scheibenstapel 10, bei dem mehrere Scheiben 11 , 12 in Axialrichtung übereinandergestapelt sind, um bei einem angezogenen Anker 2 einen durch die Dicke der übereinander gestapelten Scheiben 11 , 12 definierten Abstand zum Magnetanker 6 nicht zu unterschreiten. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Scheiben 11 , 12 miteinander fest verbunden sind, sodass die einzelnen Scheiben 11 , 12 des Scheibenstapels 10 nicht nur lose aneinander aufliegen, sondern miteinander befestigt, beispielsweise verklebt oder dergleichen, sind. Ferner kann der Scheibenstapel 10 auch an einer Stirnseite 13 des Ankers 2 oder einer Stirnseite 14 des Magnetkerns 6 befestigt sein.
Von Vorteil ist dabei insbesondere wenn, wie in Fig. 10 dargestellt, der Scheibenstapel 10 an seinen der Magnetkernstirnfläche 14 und der Ankerstirnfläche 13 zugewandten flächigen Seiten eine Blechscheibe 11 aufweist, und zwischen den Blechscheiben 11 eine Kunststoffscheibe 12, insbesondere eine Polyimidscheibe, vorgesehen ist.
Die mechanische Beanspruchung beim Klemmen zwischen dem Anker 2 und dem Magnetkern 6 wird von einer Blechscheibe besser vertragen, insbesondere wenn der Anker 2 bzw. der Magnetkern 6 einen in Axialrichtung verlaufenden Schlitz 15 aufweist, der sich hin zu einer jeweiligen Stirnfläche 13, 14 erstreckt.
Beispielhaft ist ein solcher Schlitz 15 in den Figs. 11 a-c dargestellt, wobei in Fig. 11a ein Anker 2 ohne Schlitz 15 abgebildet ist, um die sich dabei ausbildenden Wirbelströme darzustellen. Diese sind mit einem in Umfangsrichtung des Ankers 2 sich schließenden Kreis dargestellt, der die grundsätzliche Charakteristik der in dem Anker 2 auftretenden Wirbelströme charakterisiert. Wirbelströme, welche die Dynamik des Magnetventils 1 negativ beeinflussen, fließen vor allem in massiven (d.h. nicht-geblechten) elektrisch leitfähigen Materialien (z.B. Eisen und Eisenlegierungen). Um den Einfluss von Wirbelströmen zu unterbinden oder zumindest zu reduzieren, können Anker 2 und/oder Magnetkern 6 mit jeweils einem oder mehreren Schlitzen (oder ähnlichen Unterbrechungen des Vollkörpers) versehen werden (siehe Figs. 11 b & 11 c). Der mindestens eine Schlitz 15 verhindert das Ausbilden sehr großer, kreisförmiger Wirbelströme und verbessert dadurch den Schließverzug.
Um einen solchen Wirbelstrom zu unterbrechen, kann also ein Schlitz 15 vorgesehen sein, der das Schließen des Wirbelstromkreises verhindert. Ein solcher Schlitz ist dabei beispielsweise in Fig. 11 b dargestellt, der vorliegend die beispielhafte Form eines Zylindersektors aufweist. Andere Ausgestaltungen des Schlitzes 15, können dabei in ihrem axialen Querschnitt einer beliebigen Formgebung unterworfen sein, also beispielsweise rechteckig, keilförmig oder dergleichen sein. Es ist auch nicht erforderlich, dass der Schlitz kleiner oder gleich als der halbe Breitendurchmesser des Ankers 2 ist.
In Fig. 11 b ist der Schlitz 15 nur in dem oberen Teil des Ankers 2 vorhanden, der sich zum unteren Teil des Ankers 2 durch einen vergrößerten Querschnitt auszeichnet. Dabei ist es aber auch möglich, dass der Schlitz auch in den unteren Teil verläuft, solange das Abdichten der Drosselstelle 4 gewährleistet ist.
Der mindestens eine Schlitz 15 kann dabei (im oberen Teil des Ankers 2) axial durchgängig sein oder einen Reststeg 30 belassen, vgl. Fig. 11 c. Eine axial durchgängige Schlitzung (ohne Reststeg 30) ist dabei in der Regel effektiver als eine Schlitzung mit Reststeg 30.
Man erkennt, dass der Schlitz 15 dazu führt, dass die Ankerstirnfläche 13 nun nicht mehr den Querschnitt eines Kreises aufweist. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn zwischen dem Anker 2 und die Magnetkern 6 eine Scheibe aus Kunststoff, insbesondere Polyimid vorgesehen ist. Durch das permanente Einschlagen der Ankerstirnfläche auf diese Scheibe wird eine Stanzwirkung erzeugt, die zu einer Beschädigung der Scheibe führt. Somit führt die Verwendung von Kunststoffscheiben, insbesondere Polyimidscheiben in Kombination mit einem geschlitzten Anker 2 und/oder Magnetkern 6 zu dem Nachteil, dass der im Anker 2 und/oder Magnetkern 6 vorhandene mindestens eine Schlitz 15 wie der Stempel einer Stanzmaschine auf die Kunststoffscheibe wirkt und diese zerstören. Von daher ist es von Vorteil, wenn die unmittelbar mit einer Stirnfläche in Kontakt tretende Scheibe eines Scheibenstapels 10 eine Blechscheibe ist, da diese den Vorteil einer deutlich erhöhten Robustheit bietet und der Stanzwirkung besser widerstehen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der in dem Anker 2 und/oder die Magnetkern 6 vorgesehene Schlitz 15 mit einem nicht-magnetisierbaren Material aufgefüllt ist, sodass zumindest die Stirnfläche des Ankers 2 bzw. des Magnetkörpers 6 eben ausgebildet ist und die Stanzwirkung nicht auftritt.
Bezugszeichenliste:
1 Elektromagnetventil
2 Anker
3 Ankerführung
4 Drosselstelle
5 Spule
6 Magnetkern
7 axialer Restluftspalt
8 Magnetfeldlinien
9 Scheibe
10 Scheibenstapel
11 erste Scheibe; insbes. Kunststoff-Folie
12 zweite Scheibe; insbes. nicht-magnetisierbare Blechscheibe
13 Ankerstirnfläche
14 Magnetkernstirnfläche
15 Schlitz
16 Federelement
17 unterer Ankeranschlag
18 Gehäuse
19 Spulenummantelung
20 oberer Anschlag
21 Ankererhebung
22 Ankerhub-Einstellscheibe
23 Federkraft-Einstellscheibe
24 Hub
25 Dichtfläche
26 Symmetrieachse
27 Beschichtung
28 Blechscheibe
29 Elektronenfluss
30 Reststeg
X Axialrichtung

Claims

Ansprüche Elektromagnetventil (1 ), insbesondere zum Schalten eines Kraftstoffinjektors, umfassend: einen Anker (2), der in einer Ankerführung (3) in Axialrichtung (X) des Ventils (1 ) bewegbar geführt ist und dazu ausgelegt ist, in einer Schließstellung eine Drosselstelle (4) abzudichten, eine Spule (5), die dazu ausgelegt ist, den Anker (2) mittels Magnetkraft von der Schließstellung abzuheben, und einen Magnetkern (6), der die Spule (5) zumindest teilweise umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer maximal abgehobenen Stellung des Ankers (2) von der Schließstellung ein axialer Restluftspalt (7) zwischen dem Magnetkern (6) und dem Anker (2) verbleibt, um von der Spule (5) hervorgerufene Magnetfeldlinien (8) nicht unterbrechungsfrei über eine metallische, magnetisierbare Verbindung von Magnetkern (6) und Anker (2) zu führen. Ventil (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der axiale Restluftspalt (7) zwischen Magnetkern (6) und Anker (2) über eine Scheibe (9) oder einen Scheibenstapel (10) erzeugt ist, der mindestens zwei in Axialrichtung (X) übereinander gestapelte Scheiben (11 , 12) aufweist, vorzugsweise wobei der Scheibenstapel (10) zwischen den jeweiligen Stirnseiten (13, 14) von Magnetkern (6) und Anker
(2) angeordnet ist und/oder nicht-magnetisierbar ist.
3. Ventil (1 ) nach Anspruch 2, wobei die mindestens zwei Scheiben (11 , 12) des Scheibenstapels (10) aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei vorzugsweise eine erste Scheibe (11 ) der mindestens zwei Scheiben (11 , 12) eine Kunststoff-Folie, insbesondere eine Polyimid-Folie, und/oder eine zweite Scheibe (12) der mindestens zwei Scheiben (11 , 12) eine metallische, nichtmagnetisierbare Blechscheibe ist.
4. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei eine erste Scheibe (11 ) der mindestens zwei Scheiben (11 , 12) des Scheibenstapels (10) eine Kunststoff-Folie, insbesondere eine Polyimid-Folie ist, die sandwichartig zwischen zwei Blechscheiben (12) aufgenommen ist.
5. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, wobei in einem angezogenen Zustand des Ankers (2) der Magnetkern (6) eine Blechscheibe (12) des Scheibenstapels (10) berührt und/oder der Anker (2) eine Blechscheibe (12) des Scheibenstapels (10) berührt.
6. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-4, wobei die Dicke der Scheiben (11 , 12) des Scheibenstapels (10) im Bereich von 10-100 pm, vorzugsweise im Bereich von 10-50 pm liegt.
7. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anker (2) einen in Axialrichtung (X) verlaufenden Schlitz (15) aufweist, um einen in Umfangsrichtung wirkenden Wirbelstrom zu unterbrechen, vorzugsweise wobei der Schlitz (15) die Form eines Zylindersektors aufweist.
8. Ventil (1 ) nach Anspruch 7, wobei der Schlitz (15) in dem Anker (2) von der zum Magnetkern (6) zugewandten Stirnseite (13) des Ankers (2) ausgeht und sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Ankers (2) erstreckt.
9. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetkern (6) einen in Axialrichtung (X) verlaufenden Schlitz (15) aufweist, um einen in Umfangsrichtung wirkenden Wirbelstrom zu unterbrechen, vorzugsweise wobei der Schlitz (15) die Form eines Zylindersektors aufweist.
10. Ventil (1 ) nach Anspruch 9, wobei der Schlitz (15) in dem Magnetkern (6) von der zum Anker (2) zugewandten Stirnseite (14) des Magnetkerns (6) ausgeht und sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Magnetkerns (6) erstreckt.
11. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Federelement (16), das dazu ausgelegt ist, den Anker (2) in die Schließstellung zu drängen.
12. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-11 , wobei der Scheibenstapel (10) eine Kreisringform aufweist, in deren Mitte eine Ausnehmung zum Durchführen eines Federelements (16) vorgesehen ist.
13. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ankerführung (3) den Anker (2) umfangsseitig umgibt und aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff ist.
14. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein unterer Anschlag (17) des Ankers (2), in dem die durch den Anker (2) verschließbare Drosselstelle (4) angeordnet ist, aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff ist.
15. Kraftstoffinjektor, insbesondere Kraftstoffinjektor für einen gasförmigen Kraftstoff, vorzugsweise Wasserstoff, umfassend ein Elektromagnetventil (1 ) zum Schalten des Injektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281469A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Denso Corp リニアソレノイド
DE102010030393A1 (de) * 2010-06-23 2011-12-29 Robert Bosch Gmbh Ankerelement sowie Einspritzventil mit einem solchen Ankerelement
DE102011089127A1 (de) * 2011-12-20 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Magnetbaugruppe mit einer Restluftspaltscheibe für ein Magnetventil, Magnetventil sowie Verfahren zur Herstellung einer Restluftspaltscheibe
EP2905460A1 (de) * 2014-02-10 2015-08-12 Robert Bosch Gmbh Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils und Verfahren zum Herstellen einer Restluftspaltscheibe
DE102018122250A1 (de) * 2018-09-12 2020-03-12 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Ventil eines Kraftstoffinjektors

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011077350A1 (de) 2011-06-10 2012-12-13 Robert Bosch Gmbh Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe
DE202013100643U1 (de) 2013-02-13 2013-02-21 Bürkert Werke GmbH Magnetventil
DE102015213844A1 (de) 2015-07-22 2017-01-26 Robert Bosch Gmbh Stromlos geschlossenes Magnetventil
DE102016225768A1 (de) 2016-12-21 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281469A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Denso Corp リニアソレノイド
DE102010030393A1 (de) * 2010-06-23 2011-12-29 Robert Bosch Gmbh Ankerelement sowie Einspritzventil mit einem solchen Ankerelement
DE102011089127A1 (de) * 2011-12-20 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Magnetbaugruppe mit einer Restluftspaltscheibe für ein Magnetventil, Magnetventil sowie Verfahren zur Herstellung einer Restluftspaltscheibe
EP2905460A1 (de) * 2014-02-10 2015-08-12 Robert Bosch Gmbh Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils und Verfahren zum Herstellen einer Restluftspaltscheibe
DE102018122250A1 (de) * 2018-09-12 2020-03-12 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Ventil eines Kraftstoffinjektors

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