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DE102007020285A1 - Injektorkörper mit integriertem Magnetkreis - Google Patents

Injektorkörper mit integriertem Magnetkreis Download PDF

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DE102007020285A1
DE102007020285A1 DE200710020285 DE102007020285A DE102007020285A1 DE 102007020285 A1 DE102007020285 A1 DE 102007020285A1 DE 200710020285 DE200710020285 DE 200710020285 DE 102007020285 A DE102007020285 A DE 102007020285A DE 102007020285 A1 DE102007020285 A1 DE 102007020285A1
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DE
Germany
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magnetic
pole
fuel injector
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injector body
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DE200710020285
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English (en)
Inventor
Matthias Schnell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0024Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid in combination with permanent magnet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/20Fuel-injection apparatus with permanent magnets

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor für Verbrennungskraftmaschinen mit in den Injektorkörper (3) integriertem Magnetventil (1). Das Magnetventil (1) umfasst im Wesentlichen den Magnetkern (7), die Magnetspule (8) sowie eine Ankerbaugruppe (9), (13). Der Magnetkern (7) ist lagefixiert im Injektorkörper (3) aufgenommen.

Description

  • Stand der Technik
  • Bei modernen direkteinspritzenden Verbrennungsmotoren werden heute häufig Common-Rail-Systeme verwendet, bei denen der Kraftstoff aus einem gemeinsamen Druckspeicher („Common Rail") über Hochdruck-Injektoren direkt in den Brennraum eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Zur Betätigung dieser Injektoren sind Aktoren auf Magnetbasis ebenso gebräuchlich, wie Piezo-Aktoren. Magnetische Antriebe für die Steuerventile dieser Injektoren sind aus Kosten- und Bauraumgründen attraktiv.
  • Zur weiteren Kostenreduktion wird angestrebt, diese Magnetventile als Kugelventile auszuführen. Dem steht jedoch entgegen, dass der Systemdruck des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher, auch „Raildruck" genannt, als öffnende Kraft auf die Ventilfläche innerhalb des Kugelsitzes wirkt und so eine hohe Federkraft benötigt wird, um ein solches Ventil gegen den Raildruck geschlossen zu halten. Entsprechend bedarf es einer hohen Magnetkraft, um das Ventil zu öffnen.
  • Aus Kosten- und Bauraumgründen wird angestrebt, ein solches Magnetventil innerhalb des Injektorkörpers zu platzieren. Auf der Entwicklung kompakter, leistungsstarker und kostengünstiger magnetischer Antriebe liegt daher das Hauptaugenmerk der Entwickler.
  • Bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Magnetventil befindet sich im unteren Teil des Injektorkörpers in unmittelbarer Nähe zum Einspritzventil das Magnetventil. Das Einspritzventilglied ist nadelförmig ausgebildet und in einem Düsenkörper geführt. Bei Magnetventilen gemäß des Standes der Technik sind Kugelsitze gebräuchlich, wobei die diese Kugelsitze verschließenden Schließelemente über das Magnetventil, insbesondere einen Anker betätigt werden. Das Magnetventil umfasst einen Magnetkern, eine in diesen eingebettete Spule sowie eine Ankerbaugruppe. Zur Montage im Kraftstoffinjektor wird der Magnetkern in den Injektorkörper geschoben und liegt auf einem Ventilkörper auf. Der Magnetkern wird durch ein Montageelement gegen eine Auflagefläche am Ventilkörper gedrückt und dadurch fixiert. Die Magnetspule sitzt in einer ringförmig gestalteten Aussparung des Magnetkerns. Durch diese ringförmig konfigurierte Aussparung werden die beiden ringförmigen Pole des Magneten, ein Außenpol und ein Innenpol, gebildet. Über den Magnetkern, der in der Regel aus weichmagnetischen Werkstoff gefertigt wird, wird bei Bestromung der Spule das Magnetfeld auf die beiden Pole, Innenpol und Außenpol derart konzentriert, das auf den Anker des Magnetventiles hohe magnetische Kräfte wirken. Dadurch wird der Anker gegen die Kraft einer Ventilschließfeder gegen den Innenpol und den Außenpol des Magnetkerns gezogen und zieht den in einer Führung geführten Ankerbolzen in Öffnungsrichtung. Dadurch wird die am ventilsitzseitigen Ende der Ankerbaugruppe angeordnete Kugel, welche in diesem Falle das Schließelement bildet, aus ihrem Sitz gehoben, so dass das Ventil öffnet.
  • Die Fixierung des Magnetkerns im Injektorkörper über einer Montagefeder und eine Anschlagfläche ist aufwendig und reduziert die Polfläche, insbesondere des Außenpoles des Magnetkerns. Aufgrund der Reduktion der Polfläche wird der magnetische Fluss zur Ankerbaugruppe verschlechtert, was die erreichbare Hubkraft des Magneten reduziert. Der Magnetkern wird vollständig aus relativ teurem weichmagnetischem Werkstoff gefertigt. Aufgrund der herrschenden magnetischen Flüsse treten jedoch nur am Außenpol, dort insbesondere im Bereich der Ankerbaugruppe und am Innenpol des Magnetventiles sehr hohe magnetische Flussdichten auf. Bei diesen lokal auftretenden hohen Flussdichten ist bei vorgegebenen Bauraum der Einsatz teurer weichmagnetischer Werkstoffe mit hoher Sättigungspolarisation zum Erzielen ausreichend hoher Magnetkräfte erforderlich.
  • Offenbahrung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über die Darstellung hoher Magnetkräfte bei möglichst kleinen Bauraum mit minimalen Einsatz teurer Magnetwerkstoffen eine betriebsicheren Einsatz preiswert herstellbar Kugelsitzventile zur Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Magnetkern im Gegensatz zu den Ausführungsformen des Standes der Technik nicht als ein Bauteil in den Injektorkörper eines Kraftstoffinjektors einzusetzen, sondern in den Innenpol und den Außenpol direkt in das Material des Injektorkörpers, bzw. in dort vorgesehene entsprechende Ausnehmungen einzupressen und den Magnetkreis als solchen durch das Material des Injektorkörpers unmittelbar zu schließen.
  • Dadurch kann hochwertiger und teurer weichmagnetischer Werkstoff nur an den Stellen im Magnetkreis des Kraftstoffinjektors verwendet werden, an denen eine hohe Flussdichte zu realisieren ist. Damit wird der erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung folgend ein hochwertiger weichmagnetischer Werkstoff nur an den Stellen im Magnetkreis eingesetzt, an denen hohe magnetische Flussdichten auftreten.
  • Des Weiteren wird, der erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung folgend, keine Auflagefläche des Magnetkerns auf dem Ventilkörper mehr benötigt, gegen welche der Magnet durch ein Federelement angestellt ist. Dadurch ergibt sich wiederum die Möglichkeit, die Fläche des Ankers der Magnetventilbaugruppe bei gleichbleibenden Durchmesser des Magnetkerns zu erhöhen, da nun eine Aussparung im Ventilkörper denselben Durchmesser aufweisen kann, wie die Bohrung zur Aufnahme des Magnetkerns im Injektor.
  • In einer ersten Ausführungsform des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens können der Innenpol und der Außenpol einer erfindungsgemäß ausgeführten Magnetbaugruppe jeweils in Hülsenform hergestellt werden. Der Injektorkörper kann eine gestufte ausgebildete Bohrung zu Aufnahme des Innenpoles und des Außenpoles aufweisen. Die beiden entsprechenden Durchmesser im Inneren des Injektorkörpers sind kleiner ausgebildet als der Außendurchmesser von Außenpol und Innenpol, so dass diese nach dem Fügen über eine Presspassung ohne weitere Befestigungselemente im Injektorkörper fixiert sind. Alternativ können der Außen- und der Innenpol auch in die entsprechenden Aussparungen im Injektorkörper eingeklebt werden oder auch in diesem verrastet werden. Nach dem Fügen wird die Unterseite des Injektorkörpers gemeinsam mit den Polflächen berarbeitet und geschliffen, um die Maßhaltigkeit herzustellen.
  • Alternativ kann der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, lediglich der Innenpol in den Injektorköper eingepresst werden, wobei der Außenpol zusammen mit dem Magnetspule als Baugruppe gefügt und durch ein Federelement niedergehalten wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens kann die Magnetbaugruppe als Baugruppe komplett in den Injektorkörper eingepresst werden, wobei die Polflächen anschließend gemeinsam mit dem Material des Injektorkörpers bearbeitet werden. Damit entfiele zwar der Vorteil einer Materialersparnis hinsichtlich der einzusetzenden Menge teuren weichmagnetischen Werkstoffes, jedoch verbliebe der Vorteil, dass die Auflagefläche am Ventilkörper nicht mehr benötigt ist und somit der Anker zu Erhöhung der Magnetkraft hinsichtlich seines Durchmessers vergrößert werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Ansicht eines Kraftstoffinjektors mit düsennahangeordnetem Aktor in Form eines Magnetventiles,
  • 2 entsteht durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Magnetventil,
  • 3 die Verläufe von magnetischen Fluss die die Verteilung von magnetischen Flussdichten in der Ankerbaugruppe,
  • 4a eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventilbaugruppe,
  • 4b eine weitere, zweite Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventilbaugruppe und
  • 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventilbaugruppe.
  • Ein Kraftstoffinjektor mit integriertem Magnetventil gemäß des Standes der Technik ist der Darstellung gemäß 1 zu entnehmen.
  • Ein Magnetventil 1 zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors befindet sich um unteren Teil des Injektorkörpers 3 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Einspritzdüse. Die Einspritzdüse wird im Wesentlichen aus einem Düsenkörper 4 und einem in vertikaler Richtung beweglichen geführten, vorzugsweise nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglied 5 gebildet. Des Weiteren erstreckt sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufend durch den Injektorköper 3 eine Hochdruckbohrung 2. Über diese steht unter einem Systemdruck stehender Kraftstoff am Injektorkörper 3 an. Der Systemdruck wird zum Beispiel durch eine Hochdruckförderpumpe in einem Hochdruckspeicherraum (Common-rail) eines Hochdruckspeichereinspritzsystems für Verbrennungskraftmaschinen erzeugt.
  • 2 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Magnetventil mit einem kugelförmig ausgebildeten Schließelement.
  • Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass das dort dargestellte Magnetventil 1 im Wesentlichen einen Magnetkern 7, in den eine Magnetspule 8 eingebettet ist und eine Ankerbaugruppe 9 umfasst. Zur Montage im Injektorkörper 3 des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in 1, wird der Magnetkern 7 in den Injektorkörper 3 geschoben und liegt auf einem Ventilstück 10 auf. Der Magnetkern 7 ist in einer entsprechenden Ausnehmung in Injektorkörper 3 aufgenommen, in die vor dem Einstecken des Magnetkerns 7 ein Montageelement 6 eingelassen wird. Durch dieses wird der Magnetkern 7 nach der Montage in Injektorkörper 3 und dem Fügen mit dem Ventilstück 10 gegen eine Anlagefläche 18 an der dem Injektorkörper 3 zuweisenden Stirnseite des Ventilstückes 10 gedrückt und dadurch fixiert. Die Magnetspule 8 ist in einer im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Aussparung des Magnetkerns 7 aufgenommen. Durch diese Aussparung bilden sich beidseitig der ringförmig ausgebildeten Magnetspule 8 zwei ringförmige Pole des Magnetventiles 1, nämlich ein Außenpol 16 und ein Innenpol 17. Über dem Magnetkern 7, der bevorzugt aus einem weichmagnetischen Werkstoff gefertigt ist, wird bei Bestromung der Magnetspule 8 das Magnetfeld auf die beiden Pole, nämlich den Innenpol 17 und dem Außenpol 16 derart konzentriert, so dass hohe magnetische Kräfte auf den Anker 9 und dort insbesondere auf die Ankerplatte wirken. Dadurch wird der Anker 9 gegen die Kraft einer Ventilschließfeder 11 an den Außenpol 16 und den Innenpol 17 des Magnetkernes 7 gezogen, wodurch der mit der Ankerplatte des Ankers 9 verbundene Ankerbolzen 13 in einer Führung 12 in vertikaler Richtung nach oben gezogen wird. Ein mit dem Ankerbolzen 13 verbundenes Schließelement, welches zum Beispiel als Ventilkugel 14 ausgebildet sein kann, wird so aus einem Ventilsitz 15, der im Ventilstück 10 ausgebildet ist, gehoben. Dadurch ist ein Ablaufkanal 30, über den ein Steuerraum des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in 1 druckentlastbar ist, geöffnet, so dass der Druck im Steuerraum abnimmt und ein bevorzugt nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied betätigt wird.
  • Ausführungsformen:
  • Der in 3 dargestellten magnetischen Flussanalyse ist zu entnehmen, dass nur im Bereich des Außenpoles 16 und des Innenpoles 17 in Bezug auf die obere Planseite der Ankerplatte hohe Flussdichten 33 bzw. 34 auftreten. Sowohl der Innenpol 17 als auch der Außenpol 16 des Magnetkerns 7 sind aus teurem weichmagnetischen Material mit hoher Sättigungspolarisation zum Erzielen ausreichend hoher Magnetkräfte gefertigt. Gemäß der Darstellung in 3 ist die Stirnseite des Außenpoles 16 von der Anlagefläche 18 überdecket. Dadurch ist die hohe Flussdichte 33 an dieser Stelle beeinträchtigt. Auf Grund des Erfordernisses der Anlagefläche 18 besteht auch eine Durchmesserbegrenzung der Ankerplatte des Ankers 9.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt im Injektorkörper 3 des Kraftstoffinjektors die Lagefixierung des Magnetkerns 7 durch einen Schrumpf- oder Presssitz; die als Auflage erforderliche Anlagefläche 18 für die an der Stirnseite des Magnetkerns 7 zur Einstellung des magnetisch wirksamen Nutzquerschnitts zum Anker 9 und damit zur Einschnürung der magnetischen Feldlinien in diesem Bereich, insbesondere im radial ausliegenden Bereich im Bereich der ersten hohen Flussdichte 33 entfällt.
  • Der Darstellung gemäß 4a ist eine erste Ausführungsform der erkennungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventilbaugruppe entnehmen.
  • Die in 4a dargestellte erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausführung eines Kraftstoffinjektors zeichnet sich dadurch aus, dass der Magnetkern 7 in Rahmen eines Schrumpfsitzes 43 bzw. eines Presssitzes 43 in den Injektorkörper 3 eingepresst, eingeschrumpft oder über ein anderes Fügeverfahren in den Injektorkörper 3 eingebracht ist. Nach Abschluss dieses Fügevorganges, sei es Einpressen, Einschrumpfen oder dergleichen, ist der Magnetkern 7 lagefixiert mit dem Injektorkörper 3 verbunden. Dadurch ergibt sich einerseits in vorteilhafter Weise, dass das Montagefederelement 6 entfällt und andererseits die Anschlagfläche 18, die bisher zur Lagefixierung des Magnetkerns 7 im Ventilstück 10 auszubilden war, entfallen kann. Die erforderliche axiale Lagegenauigkeit der Polflächen von Innenpol 17 und Außenpol 16 gegenüber dem Anker 9 wird dadurch erreicht, das erst nach dem Fügevorgang, d. h. dem Einbringen des Magnetkerns 7 in den Injektorkörper 3 und dem dort erfolgenden Ausbilden eines Schrumpfsitzes, bzw. eines Presssitzes 43 die gemeinsame Stirnfläche 19 endbearbeitet wird. Durch die in der Ausführungsform gemäß 4a vorgeschlagene Ausführungsform der Integration des Magnetkerns 7 in den Injektorköper 3 ist es möglich, den Anker 9 hinsichtlich seines Durchmessers 40 auf einen in 4b dargestellten, zweiten größeren Durchmesser 41 zu vergrößern. Dadurch kann erreicht werden, dass die Planseite 39 der Ankerplatte 9 die gesamte Polfläche des Außenpoles 16 in radiale Richtung fast vollständig überdeckt, in 4b durch Bezugszeichen 35 hervorgehoben. Ein Vergleich der 4a und 4b zeigt, das durch den Wegfall der Anschlagfläche 18 im Ventilstück 10 Raum gewonnen wird, der zur radialen Vergrößerung, d. h. zur Ausbildung des zweiten Außendurchmessers 41 der Ankerplatte 9 genutzt werden kann, angedeutet durch die vergrößerte Überdeckung 35 in 4b. Dies bedeutet wiederum, das die in 3 dargestellte erste hohe Flussdichte 33 zwischen der Planseite der Ankerplatte 9 und dem Außenpol 16 vergrößert wird und die bisher durch die Anlagefläche 18 erzeugte Einschnürung des magnetisch wirksamen Nutzquerschnittes und eine damit einhergehende Einschnürung der magnetischen Feldlinien in diesem Bereich entfallen ist.
  • Insbesondere aus der Darstellung gemäß 4b – in direkter Gegenüberstellung mit der darüberliegenden 4a – geht der durch die vergrößerte Überdeckung 35 erzielbare Flächengewinn hervor, der durch die Lagefixierung der Magnetspule 8 ohne Anschlagfläche 18 sondern mit Press- bzw. Schrumpfsitz 43 im Magnetkern 7 erreicht werden kann.
  • Durch die vergrößerte Überdeckung 35 bezüglich des Ankers 9 und der dadurch erzielten Verbesserung des magnetischen Flusses, kann die magnetische Kraft des Magnetventiles 1 erhöht werden. Dies wiederum gestattet eine Vergrößerung der durch die Feder 11 aufzubringenden Rückstellkraft.
  • Im Zusammenhang mit den 4a und 4b ist noch zu erwähnen, dass die Magnetspule 8, die in den Magnetkern 7 eingebettet ist, über Spurenkontaktierungen 32 bestromt wird. Mit Bezugszeichen 37 ist eine Stoßfuge bezeichnet, die sich bei der Montage des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in 1 zwischen dem Injektorkörper 3 und dem Ventilstück 10 ergibt. Sowohl durch den Injektorkörper 3 als auch durch das Ventilstück 10 verläuft die Hochdruckbohrung 2 – vergleiche 1.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventilbaugruppe.
  • Wie aus 3 hervorgeht, ist die magnetische Flussdichte 34 im Magnetkern 7 ungleichmäßig verteilt. Die höchsten Flussdichten 33, 34 treten im Bereich des Außenpoles 16 und des Innenpoles 17 auf, vergleiche Darstellung gemäß 3, dort erste hohe Flussdichte 33 und zweite hohe Flussdichte (34). In den Bereichen des Magnetkerns 7, die vom Anker 9 weiter entfernt liegen, ist die magnetische Flussdichte so weit reduziert, das auf den Einsatz teurer weichmagnetischer Werkstoffe mit hoher Sättigungspolarisation verzichtet werden kann, in 5 angedeutet durch Position 42. In denen mit Position 42 bezeichneten Bereichen liegt eine verringerte Flussdichte 42 vor, im Vergleich zu ersten hohen Flussdichte 33 und der zweiten hohen Flussdichte 34 gemäß der Flussdichtenanalyse in 3.
  • 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit deutlicher Reduzierung des Materialseinsatzes teuren weichmagnetischen Werkstoffes mit hoher Sättigungspolarisation. Statt eines Bauteiles Magnetkerns 7, werden ringförmige Einzelpole 21, 20 eingesetzt, die als Innenpol und als Außenpol dienen und mit geeigneten Fügeverfahren, so z. B. dem Pressen, Schrumpfen oder Kleben in den Injektorkörper 3 eingebracht werden. Der magnetische Kreis wird durch das Material des Injektorköpers 3 geschlossen, insbesondere in den Bereichen, in denen verringerte Flussdichte 42 herrscht. Dies ist ohne wesentliche Abstriche hinsichtlich der Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventi les 1 möglich. Die erforderliche axiale Lagegenauigkeit der Polflächen des hier als Einzelpol ausgebildeten Außenpoles 20 bzw. des als Einzelpol ausgebildeten Innenpoles 21 in Bezug auf den Anker 9 wird dadurch erreicht, dass nach dem Fügevorgang von Einzelinnenpol 21 und Einzelaußenpol 20 in den Injektorkörper 3, die gemeinsame Stirnfläche 19 endbearbeitet wird. Durch diese Integration des Magnetkreises in den Injektorkörper 3 wird gegenüber der in 4b dargestellten Variante eine zusätzliche Kostenreduzierung erzielt, da der Einsatz teurer weichmagnetischer Werkstoffe reduziert ist.
  • Die Aufnahmebohrung zur Aufnahme des als Einzelpoles ausgebildeten Außenpols 20 bzw. des als Einzelpoles ausgebildeten Innenpols 21 wird bevorzugt als gestufte Bohrung in einem Arbeitsgang gefertigt, in die auch eine Stufe zur Aufnahme des Magnetkerns 7 eingebracht werden kann.
  • Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass auch die in eine Stufenbohrung der gemeinsamen Stirnfläche 19 eingelassene Magnetspule 8 durch eine den Injektorkörper 3 durchziehende Spulenkontaktierung 32 bestromt wird. Der als Einzelpol ausgebildete Innenpol 21 umfasst eine Durchgangsbohrung 31, in welche die Feder 11 eingelassen ist. Zwischen dem Außenmantel des Innenpoles 21 und dem Material des Injektorkörpers 3 wird ein Schrumpfsitz bzw. Presssitz 43 erzeugt, gleiches gilt für die Außenmantelfläche des Außenpoles 20 in Bezug auf dessen Aufnahmebohrungsabschnitt an der dem Anker 9 zuweisenden Stirnseite des Magnetkerns 7.
  • Mit Bezugzeichen 38 ist die Achse des Kraftstoffinjektors bezeichnet, Bezugszeichen 39 bezeichnet die der gemeinsamen Stirnfläche 19 zuweisende Planseite der Ankerplatte 9. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Anker 9 neben der Ankerplatte auch den Ankerbolzen 13 umfasst, an dessen unterem, dem Steuerraum zuweisenden Ende sich ein kugelförmig ausgebildetes Schließelement befindet – ausgebildet als Ventilkugel.
  • Wie aus 3 ersichtlich, ist die magnetische Flussdichte im Magnetkern 7 ungleichmäßig verteilt. Die höchste Flussdichte wird an den Magnetpolen 16 und 17 erreicht. In den Bereichen des Magnetkerns 7, die vom Anker 9 weiter entfernt liegen, ist die magnetische Flussdichte 42 so weit reduziert, dass auf den Einsatz teurer weichmagnetischer Werkstoffe mit hoher Sättigungspolarisation verzichtet werden kann.
  • 5 zeigt die erfindungsgemäße Ausführungsform, mit deutlicher Reduzierung des Materialeinsatz dieser teuren Werkstoffe. Statt des Bauteils Magnetkern 7 sind die ringförmigen Einzelpole Innenpol 21 und Außenpol 20 mit einem geeigneten Fügeverfahren (Pressen, Schrumpfen, Kleben etc) lagefixiert in den Injektorkörper 3 eingebracht. Der magnetische Kreis wird über den Injektorkörper 3 geschlossen. Aufgrund der geringeren magnetischen Flussdichte ist dies ohne wesentliche Abstriche an der Leistungsfähigkeit des Magneten möglich. Die erforderliche axiale Lagegenauigkeit der Polflächen von Innenpol 21 und Außenpol 20 gegenüber dem Anker 9 wird dadurch erreicht, dass nach dem Fügevorgang von Innenpol 21, Außenpol 20 in den Injektorkörper 3 die gemeinsame Stirnfläche 19 endbearbeitet wird. Durch diese Integration des Magnetkreises in den Injektor wird gegenüber der in 4b dargestellten Variante eine zusätzliche Kostenreduzierung erzielt, denn der Einsatz teurer weichmagnetischer Werkstoffe kann geringer ausfallen.

Claims (10)

  1. Kraftstoffinjektor für Verbrennungskraftmaschinen mit in den Injektorkörper (3) integriertem Magnetventil (1), welches einen Magnetkern (7), eine Magnetspule (8) und eine Ankerbaugruppe (9, 13) aufweist, mit der ein Einspritzventilglied (5) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, das der die Magnetspule (8) aufnehmende Magnetkern (7) lagefixiert im Injektorkörper (3) aufgenommen ist.
  2. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das der Einsatz weichmagnetischer Werkstoffe mit hoher Sättigungspolarmerisation im Magnetkern (7) auf Bereiche hoher magnetischer Flussdichten (33, 34) beschränkt ist.
  3. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet das, das der magnetische Kreis des Magnetventiles (1) über das Material des Injektorkörpers (3) geschlossen wird.
  4. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer gemeinsamen Stirnfläche (19) des Magnetkerns (7) ein Innenpol (17) und ein Außenpol (16) ausgebildet sind, die einer Planfläche (19) der Ankerbaugruppe (9) gegenüberliegen.
  5. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Material der Injektorkörpers (3) an der einer Planseite (39) der Ankerbaugruppe (9, 13) zuweisenden Stirnseite eine Stufenbohrung ausgebildet ist.
  6. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stufenbohrung ein Einzelinnenpol (21) und ein Einzelaußenpol (20) koaxial zueinander eingelassen sind.
  7. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (7) in den Injekorkörper (3) mit Schrumpf- oder Presssitz (43) aufgenommen ist.
  8. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelirmenpol (21) und der Einzelaußenpol (20) in eine Stufenbohrung an der der Ankerbaugruppe (9) zuweisenden Stirnseite des Injektorkörpers (3) durch einen Press- oder Schrumpfstiz (43) aufgenommen sind.
  9. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Polen (16, 17; 20, 21) und der Planseite (39) der Ankerbaugruppe (9, 13) eine nahezu vollständige Überdeckung (35) zwischen den Polflächen (16, 17, 20 und 21) und der Planseite (39) ohne Einschnürung magnetischer Feldlinien (33) herrscht.
  10. Kraftstoffinjektor gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Lagegenauigkeit von Polflächen der Pole (16, 17, 20, 21) gegenüber der Ankerbaugruppe (9, 13) duch Endbearbeitung des montierten Verbundes aus Magnetkern (7), Innenpol (21) und Außenpol (20) an einer gemeinsamen Stirnfläche erzeugt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019016398A1 (de) * 2017-07-20 2019-01-24 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektor zum einspritzen von kraftstoff

Cited By (2)

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WO2019016398A1 (de) * 2017-07-20 2019-01-24 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektor zum einspritzen von kraftstoff
US11319913B2 (en) 2017-07-20 2022-05-03 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injector for injecting fuel

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