DE102009046373A1

DE102009046373A1 - Magnetic valve e.g. pressure-balanced valve for use in common rail-injector for injecting diesel into combustion chamber of diesel internal combustion engine, has damping chamber connected with low-pressure area by connection

Info

Publication number: DE102009046373A1
Application number: DE200910046373
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-05

Abstract

The valve (100) has a closing member (23) pressed against a valve seat (22) limiting a passage (16) in an energized state of a magnetic coil (42) by a compression spring (45). A movement of the closing member is delayable toward the seat by a damping device that has a damping chamber (32). The chamber is formed as a recess (33) between a guiding element (12) and an armature (25), and connected with a low-pressure area (8) by a connection. The connection takes place via a radially circulating throttle gap (37) formed between the guiding element and a facing front surface (36) of the armature.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solenoid valve according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Magnetventil ist bereits durch die nachveröffentlichte DE 10 2009 045 728 A1 bekannt und weist ein mit einem Magnetanker verbundenes, flexibles bzw. plattenförmiges oder alternativ hierzu axial verschiebbares Dämpfungselement auf, welches bei einer Schließbewegung des Magnetventils ein Dämpfungsvolumen aus Kraftstoff verdrängt und dabei ein Prellen des Magnetventils im Ventilsitz verhindert. Das bekannte Magnetventil ist durch das zusätzliche Dämpfungselement relativ aufwändig aufgebaut. Ferner ist die Temperaturempfindlichkeit noch nicht zufriedenstellend, d. h., dass sich die gewünschten Dämpfungseigenschaften nur über einen bestimmten Temperaturbereich optimal einstellen lassen.Such a solenoid valve is already nachveröffentlichte by the DE 10 2009 045 728 A1 known and has a connected to a magnet armature, flexible or plate-shaped or alternatively axially displaceable damping element, which displaces a damping volume of fuel during a closing movement of the solenoid valve and thereby prevents bouncing of the solenoid valve in the valve seat. The known solenoid valve is constructed relatively complicated by the additional damping element. Furthermore, the temperature sensitivity is still not satisfactory, that is, that the desired damping properties can be optimally adjusted only over a certain temperature range.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass es mit relativ geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist und dabei gute Dämpfungseigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird bei einem Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, einen zwischen dem Führungselement und dem Magnetanker angeordneten Dämpfungsraum auszubilden, der über wenigstens eine Verbindung mit einem Niederdruckbereich des Magnetventils verbunden ist und, dass die Verbindung über einen zwischen dem Führungselement und der zugewandten Stirnseite des Magnetankers ausgebildeten, radial umlaufenden Drosselspalt erfolgt.Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a solenoid valve according to the preamble of claim 1 such that it can be produced with relatively little manufacturing effort and has good damping properties. This object is achieved in a solenoid valve having the features of claim 1. The invention is based on the idea to form a arranged between the guide element and the armature damping chamber, which is connected via at least one connection to a low pressure region of the solenoid valve and that the connection formed by a between the guide element and the facing end side of the armature, radially circulating throttle gap occurs.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Magnetventils sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the solenoid valve according to the invention are specified in the subclaims.

Um den Dämpfungsraum dicht auszubilden, ist es in einer besonders bevorzugten konstruktiven Ausführung vorgesehen, dass der Magnetanker in Richtung des Schließgliedes einen im Durchmesser reduzierten Abschnitt aufweist, wobei der Durchmesser des Abschnitts geringer ist als der Durchmesser eines der Magnetspule zugewandten ersten Abschnitts und, dass der im Durchmesser reduzierte Abschnitt dichtend geführt ist.In order to make the damping space dense, it is provided in a particularly preferred structural design that the magnet armature in the direction of the closing member has a reduced diameter portion, wherein the diameter of the portion is smaller than the diameter of the magnetic coil facing the first portion and that the reduced in diameter portion is sealingly guided.

Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass der Drosselspalt durch eine am Führungselement ausgebildete, stegartige Wand gebildet ist. Somit ist es nicht erforderlich, am Magnetanker Bearbeitungsvorgänge vorzusehen. Dies ist insofern fertigungstechnisch vorteilhaft, als am Führungselement bereits eine Vielzahl von Fertigungsschritten bzw. Bearbeitungsvorgängen durchgeführt werden muss.In particular, it is provided that the throttle gap is formed by a guide element formed on the web-like wall. Thus, it is not necessary to provide machining operations on the armature. This is advantageous in terms of manufacturing technology, since a multiplicity of production steps or machining operations must already be carried out on the guide element.

Um einerseits Kavitationseffekte möglichst gering zu halten und andererseits die Dämpfungswirkung möglichst temperaturunabhängig zu gestalten, ist es darüber hinaus in einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass in der Schließstellung des Schließgliedes zwischen dem Wandabschnitt und der zugewandten Stirnseite des Magnetankers der Drosselspalt ausgebildet ist, dass der Dämpfungsraum eine Dämpfungsfläche aufweist und, dass die Größe des Drosselspalts zwischen 10 μm und 30 μm bei einer Dämpfungsfläche größer als 40 mm² beträgt.On the one hand to keep cavitation effects as low as possible and on the other hand to make the damping effect as independent of temperature, it is also provided in a further advantageous embodiment of the invention that in the closed position of the closing member between the wall portion and the facing end face of the armature of the throttle gap is formed the damping chamber has a damping surface and that the size of the throttle gap between 10 .mu.m and 30 .mu.m is greater than 40 mm ^{2 for} a damping surface.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dämpfungseinrichtung lässt sich insbesondere bei schnell schaltenden Ventilen einsetzen, da dort die Problematik des Prellens des Schließgliedes an seinem Ventilsitz besonders stark ausgebildet ist. Derartige Magnetventile sind insbesondere als druckausgeglichene Ventile ausgebildet.The inventively proposed damping device can be used in particular in fast-switching valves, since there is the problem of bouncing of the closure member is particularly strong at its valve seat. Such solenoid valves are designed in particular as pressure-balanced valves.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in der einzigenThis shows in the only one

Figur einen Kraftstoff-Injektor mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung in einem vereinfachten Längsschnitt.Figure shows a fuel injector with a damping device according to the invention in a simplified longitudinal section.

In der einzigen Figur ist ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 vereinfacht dargestellt. Bei dem Kraftstoff-Injektor 1 handelt es sich um einen sogenannten leckagefreien, d. h. keine dauerhafte Niederdruckstufe an der Düsennadel 10 aufweisenden Injektor. Der Kraftstoff-Injektor 1, genauer ein Druckraum 2 des Kraftstoff-Injektors 1, ist neben anderen, nicht gezeigten Kraftstoff-Injektoren über eine Versorgungsleitung 3 mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher 4 (Rail) verbunden. In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Beispiel mehr als 2000 bar (bei Dieselbrennkraftmaschinen) gespeichert. Eine als Radialkolbenpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe 5 fördert Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 6 in diesen Kraftstoffhochdruckspeicher 4. Mittels einer Rücklaufleitung 7 ist ein Niederdruckbereich 8 des Kraftstoff-Injektors 1 an den Vorratsbehälter 6 angeschlossen. Über die Rücklaufleitung 7 kann eine Steuermenge an Kraftstoff sowie Leckagemengen von dem Kraftstoff-Injektor 1 zu dem Vorratsbehälter 6 abfließen.In the single figure is designed as a common rail injector fuel injector 1 shown in simplified form. At the fuel injector 1 it is a so-called leak-free, ie no permanent low-pressure stage on the nozzle needle 10 having injector. The fuel injector 1 , more precisely, a pressure room 2 of the fuel injector 1 , is, among other fuel injectors, not shown, via a supply line 3 with a high-pressure fuel storage 4 (Rail) connected. In this is fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, stored in this example, more than 2000 bar (diesel internal combustion engines). A designed as a radial piston pump high-pressure pump 5 Promotes fuel from a reservoir 6 in this high-pressure fuel storage 4 , By means of a return line 7 is a low pressure area 8th of the fuel injector 1 to the reservoir 6 connected. About the return line 7 can control a quantity of fuel as well as leakage quantities from the fuel injector 1 to the reservoir 6 flow away.

Innerhalb eines Injektorkörpers 9 ist die ein- oder mehrteilige Düsennadel 10 axial verstellbar angeordnet. Die Düsennadel 10 ist mit ihrem in der Zeichnungsebene oberen Ende in einem hülsenförmigen Abschnitt 11 eines im Injektorkörper 9 aufgenommenen, ein- oder mehrteiligem Ventilkörpers 12 geführt. Die Düsennadel 10 wirkt mit ihrer Spitze mit einem an einem Düsenkörper ausgebildeten Düsennadelsitz zusammen. Wenn die Düsennadel 10 an ihrem Düsennadelsitz anliegt, d. h. sich in der Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung gesperrt. Ist die Düsennadel 10 dagegen von ihrem Düsennadelsitz abgehoben, kann Kraftstoff aus dem Druckraum 2 durch die Düsenlochanordnung, im Wesentlichen unter Hochdruck (Raildruck) stehend, in den Brennraum gespritzt werden. Within an injector body 9 is the one- or multi-part nozzle needle 10 arranged axially adjustable. The nozzle needle 10 is with her in the drawing plane upper end in a sleeve-shaped portion 11 one in the injector body 9 recorded, one or more parts valve body 12 guided. The nozzle needle 10 acts with its tip with a formed on a nozzle body nozzle needle seat together. If the nozzle needle 10 abuts on its nozzle needle seat, that is, is in the closed position, the fuel outlet is blocked from a nozzle hole arrangement. Is the nozzle needle 10 on the other hand lifted from their nozzle needle seat, fuel from the pressure chamber 2 through the nozzle hole arrangement, standing substantially under high pressure (rail pressure), injected into the combustion chamber.

Von einer oberen Stirnseite 13 der Düsennadel 10 und dem in der Zeichnungsebene unteren, hülsenförmigen Abschnitt 11 des Ventilkörpers 12 wird eine Steuerkammer 14 begrenzt. Die Steuerkammer 14 ist über eine radial in dem hülsenförmigen Abschnitt verlaufende Zulaufdrossel 15 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 2 versorgt. Die Steuerkammer 14 ist über einen im Ventilkörper 12 angeordneten Ablaufkanal 16 mit Ablaufdrossel 17 mit einer Ventilkammer 18 verbunden. Die Ventilkammer 18 wird von einer Ausnehmung 19 des Ventilkörpers 12 gebildet. In einer Wand in der Ausnehmung 19 ist ein Abströmkanal 21 ausgebildet, der die Ventilkammer 18 mit dem Niederdruckbereich 8 verbindet.From an upper front side 13 the nozzle needle 10 and the lower in the drawing plane, sleeve-shaped section 11 of the valve body 12 becomes a control chamber 14 limited. The control chamber 14 is via a radially extending in the sleeve-shaped portion inlet throttle 15 with high-pressure fuel from the pressure chamber 2 provided. The control chamber 14 is about one in the valve body 12 arranged drainage channel 16 with outlet throttle 17 with a valve chamber 18 connected. The valve chamber 18 is from a recess 19 of the valve body 12 educated. In a wall in the recess 19 is a discharge channel 21 formed, which the valve chamber 18 with the low pressure area 8th combines.

An dem der Steuerkammer 14 gegenüberliegenden Ende des Ablaufkanals 16 ist in dem Ventilkörper 12 ein Sitz 22 ausgebildet. Der Sitz 22 wirkt im Ausführungsbeispiel mit einer Stirnfläche 20 eines als Schließglied wirkenden Ankerstifts 23 zusammen, welcher in Wirkverbindung mit einem gestuften Anker 25 angeordnet ist.At the control chamber 14 opposite end of the drainage channel 16 is in the valve body 12 a seat 22 educated. The seat 22 acts in the embodiment with an end face 20 an acting as a closing member anchor pin 23 together, which in operative connection with a stepped anchor 25 is arranged.

Hierbei ist der Anker 25 von einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrung 24 durchsetzt, in der der Ankerstift 23 druckfest, jedoch axial verschieblich aufgenommen ist. Der Durchmesser des Ankerstifts 23 entspricht dabei auf der dem Ablaufkanal 16 zugewandten Seite im Wesentlichen dem Durchmesser des Ablaufkanals 16 im Bereich des Sitzes 22, sodass das Magnetventil 100 als druckausgeglichenes Magnetventil 100 ausgebildet ist.Here is the anchor 25 from a longitudinal through-hole 24 interspersed, in the anchor pin 23 pressure-resistant, but is axially displaceable added. The diameter of the anchor pin 23 corresponds to the drainage channel 16 facing side substantially the diameter of the drainage channel 16 in the area of the seat 22 so the solenoid valve 100 as a pressure compensated solenoid valve 100 is trained.

Der Anker 25 weist zwei Abschnitte 26 und 27 mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Der erste Abschnitt 26, der auf der der Steuerkammer 14 abgewandten Seite angeordnet ist, weist hierbei den größeren Durchmesser auf. Hieran schließt sich der Abschnitt 27 an, welcher in einem oberhalb der Ventilkammer 18 angeordneten Wandabschnitt 29 im Ventilkörper 12 dichtend geführt ist.The anchor 25 has two sections 26 and 27 with different diameters. The first paragraph 26 on the control chamber 14 is arranged opposite side, in this case has the larger diameter. This is followed by the section 27 which is in one above the valve chamber 18 arranged wall section 29 in the valve body 12 is guided sealingly.

Der Ventilkörper 12 weist auf der dem ersten Abschnitt 26 des Ankers 25 zugewandten Seite eine stegartig radial umlaufende Wand 30 auf. Die Wand 30 wird insbesondere durch eine als Dämpfungsraum 32 wirkende Ausnehmung 33 gebildet, die in der oberen Stirnfläche 35 des Ventilkörpers 12 ausgebildet ist. Der Dämpfungsraum 32 wird somit begrenzt von der Stirnfläche 35 und der Wand 30 im Ventilkörper 12, sowie der zugewandten Stirnfläche 36 des Ankers 12.The valve body 12 points to the first section 26 of the anchor 25 facing side a web-like radial circumferential wall 30 on. The wall 30 is in particular by a damping space 32 acting recess 33 formed in the upper face 35 of the valve body 12 is trained. The damping chamber 32 is thus limited by the face 35 and the wall 30 in the valve body 12 , as well as the facing end face 36 of the anchor 12 ,

In der in der 3 dargestellten Schließstellung des Magnetventils 100 ist zwischen der Wand 30 und der Stirnfläche 36 des Ankers 25 ein Spalt 37 ausgebildet, welcher als Drosselspalt wirkt. Vorzugsweise weist der Spalt 37 eine Größe zwischen 10 μm und 30 μm auf, wenn die ringförmige Dämpfungsfläche 38 mehr als 40 mm² beträgt.In the in the 3 shown closed position of the solenoid valve 100 is between the wall 30 and the face 36 of the anchor 25 A gap 37 formed, which acts as a throttle gap. Preferably, the gap 37 a size between 10 microns and 30 microns, when the annular damping surface 38 more than 40 mm ² .

Der Anker 25 wirkt mit einem Magneten 40 zusammen. Der Magnet 40 weist einen Magnetkern 41 mit darin eingebetteter Spule 42 auf. Der Magnet 40 ist mittels einer Spannschraube 43 gegen eine Stufe 44 im Injektorkörper 9 axial verspannt.The anchor 25 acts with a magnet 40 together. The magnet 40 has a magnetic core 41 with coil embedded therein 42 on. The magnet 40 is by means of a clamping screw 43 against a step 44 in the injector body 9 axially braced.

Über die Bewegung des Ankers 25 lässt sich die Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Schließgliedes bzw. des Ankerstifts 23 steuern. Im unbestromten Zustand des Magneten 40 wird der Anker 25 mittels einer in einer Durchgangsbohrung des Magnetkerns 41 angeordneten Druckfeder 45 mit seiner Stirnfläche 20 auf dem Sitz 22 anliegt und somit den Ablaufkanal 16 verschließt. Wird nun der Magnet 40 bestromt, so wird der Anker 25 in Richtung des Magnetkerns 41 gezogen. Daraus resultiert eine Öffnungsbewegung des Ankers 25. Die Bewegungscharakteristik des Ankers 25 wird hierbei durch das in dem Dämpfungsraum 32 unter niedrigem Druck stehende Dämpfungsmittel (Kraftstoff) sowie ggf. durch die Dimensionierung des Abströmkanals 23 bestimmt. So wird beim Schließen des Ankers 25 das zwischenzeitlich in dem Dämpfungsraum 32 über den Spalt 37 eingeströmte Kraftstoffvolumen über den Spalt 37 aus dem Dämpfungsraum 32 verdrängt. Hierdurch wird die Schließbewegung des Ankers 25 und somit auch des Ankerstifts 23 gedämpft.About the movement of the anchor 25 can be the opening or closing movement of the closing member or the anchor pin 23 Taxes. In the de-energized state of the magnet 40 becomes the anchor 25 by means of a through hole in the magnetic core 41 arranged compression spring 45 with his face 20 on the seat 22 is applied and thus the drainage channel 16 closes. Will now be the magnet 40 energized, it becomes the anchor 25 in the direction of the magnetic core 41 drawn. This results in an opening movement of the armature 25 , The movement characteristic of the anchor 25 is in this case by the in the damping chamber 32 under low pressure damping means (fuel) and possibly by the dimensioning of the outflow channel 23 certainly. So when closing the anchor 25 that in the meantime in the muffling room 32 over the gap 37 Inflowed fuel volume over the gap 37 from the damping chamber 32 repressed. As a result, the closing movement of the armature 25 and thus also the anchor pin 23 attenuated.

Der soweit dargestellte und beschriebene Kraftstoff-Injektor 1 bzw. Magnetventil 100 lässt sich in vielfältiger Art und Weise modifizieren bzw. abwandeln, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht in einer Ausbildung eines Dämpfungsraums zwischen einem insbesondere als Führungselement wirkenden Ventilkörper und einem mit dem Ventilkörper zusammenwirkenden Anker. Insbesondere ist es auch denkbar, dass der Dämpfungsraum 32 zum Beispiel über zwei umlaufende Wände (entsprechend der Wand 30) ausgebildet wird. In diesem Fall muss zum Beispiel der Abschnitt 27 des Ankers 25 nicht dichtend geführt sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Abschnitt 26 ggf. dichtend geführt ist.The far as shown and described fuel injector 1 or solenoid valve 100 can be modified or modified in many ways without deviating from the inventive idea. This consists in a formation of a damping space between a valve body acting in particular as a guide element and an armature cooperating with the valve body. In particular, it is also conceivable that the damping chamber 32 for example, over two surrounding walls ( according to the wall 30 ) is formed. In this case, for example, the section 27 of the anchor 25 Do not be led sealingly. In principle, it is also conceivable that the section 26 possibly guided sealing.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009045728 A1 [0002]

Claims

Magnetic valve ( 100 ), with one of a magnetic coil ( 42 ) actuatable armature ( 25 ), which directly or indirectly with a closing member ( 23 ) cooperates or acts as a closing member having a passage ( 16 ) for a fluid, with a guide element ( 12 ) for the magnet armature ( 25 ), wherein the closing member ( 23 ) in the de-energized state of the magnetic coil ( 42 ) by means of a compression spring ( 45 ) against a passage ( 16 ) limiting valve seat ( 22 ) is pressed and closes it and wherein a movement of the closing member ( 23 ) at least in the direction of the valve seat ( 22 ) is delayable by means of a damping device, characterized in that the damping device is a damping chamber ( 32 ), which between the guide element ( 12 ) and the magnet armature ( 25 ) and that the damping chamber ( 32 ) via at least one compound ( 37 ) with a low pressure area ( 8th ) and that the connection via one between the guide element ( 12 ) and the facing end face ( 36 ) of the magnet armature ( 25 ) formed, radially circumferential throttle gap ( 37 ) he follows.

Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the damping chamber ( 32 ) as a recess ( 33 ) is trained.

Solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that the magnet armature ( 25 ) in the direction of the closing member ( 23 ) a reduced diameter section ( 27 ), wherein the diameter of the section ( 27 ) is less than the diameter of one of the magnetic coil ( 42 ) facing the first section ( 26 ) and that either the reduced diameter portion (FIG. 27 ) or the first section ( 26 ) is guided sealing.

Solenoid valve according to claim 3, characterized in that the reduced diameter portion ( 27 ) in the guide element ( 12 ) is guided sealing.

Solenoid valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the throttle gap ( 37 ) by a on the guide element ( 12 ) formed, web-like wall ( 30 ) is formed.

Solenoid valve according to claim 1 to 5, characterized in that in the closed position of the closing member ( 23 ) between the wall ( 30 ) and the facing end face ( 36 ) of the magnet armature ( 25 ) the throttle gap ( 67 ) is formed such that the damping chamber ( 32 ) a damping surface ( 38 ) and that the size of the throttle gap ( 37 ) between 10 μm and 30 μm in the case of a damping surface ( 38 ) of more than 40 mm ² .

Solenoid valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the solenoid valve ( 100 ) is designed as a pressure balanced valve.

Fuel injector ( 1 ), in particular common-rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine with a solenoid valve ( 100 ) according to one of claims 1 to 7.