DE102016211447A1

DE102016211447A1 - Valve for metering a fluid

Info

Publication number: DE102016211447A1
Application number: DE102016211447.6A
Authority: DE
Inventors: Johannes Gradl; Thomas Wawra
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Ein Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, das insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen elektromagnetischen Aktuator (2) und eine Ventilnadel (15), wobei die Ventilnadel (15) durch eine Betätigung eines Ankers (4) des Aktuators (2) betätigbar ist. Bei und/oder nach einer Betätigung des Ankers (4) wirkt zumindest eine an dem Anker (4) vorgesehene Fläche (30, 31) mit zumindest einer Anschlagfläche (18, 19, 26) zusammen. An zumindest einer an dem Anker (4) vorgesehenen Fläche (30, 31) und/oder zumindest einer Anschlagfläche (18, 19, 26) ist zumindest teilweise eine Oberflächenstruktur (34) ausgebildet, die eine von einer Nanostruktur (38) überlagerte Mikrostruktur (37) aufweist. Ferner können an zumindest einer an dem Anker (4) vorgesehenen Fläche (30, 31) und/oder an zumindest einer Anschlagfläche (18, 19, 26) als Sacklochbohrungen (45, 46) ausgestaltete Fluidbohrungen (45, 46) vorgesehen sein.A valve (1) for metering a fluid, which serves in particular as a fuel injection valve for internal combustion engines, comprises an electromagnetic actuator (2) and a valve needle (15), wherein the valve needle (15) by actuation of an armature (4) of the actuator (2 ) is operable. Upon and / or after an actuation of the armature (4), at least one surface (30, 31) provided on the armature (4) interacts with at least one stop surface (18, 19, 26). At least one surface (30, 31) provided on the armature (4) and / or at least one abutment surface (18, 19, 26) is at least partially formed with a surface structure (34) which has a microstructure (38) superposed by a nanostructure (38). 37). Furthermore, at least one provided on the armature (4) surface (30, 31) and / or on at least one stop surface (18, 19, 26) as blind holes (45, 46) configured fluid bores (45, 46) may be provided.

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen vorzugsweise eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine erfolgt. The invention relates to a valve for metering a fluid, in particular a fuel injection valve for internal combustion engines. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of motor vehicles, in which there is preferably a direct injection of fuel into combustion chambers of an internal combustion engine.

Aus der DE 103 60 330 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst eine Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen mit der Ventilnadel verbundenen Anker, der von einer Rückstellfeder in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und der mit einer Magnetspule zusammen wirkt. Der Anker ist in einer Ausnehmung eines Außenpols des Magnetkreises angeordnet. From the DE 103 60 330 A1 a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines is known. The known fuel injection valve comprises a valve needle, which cooperates with a valve seat surface to a sealing seat, and an armature connected to the valve needle, which is acted upon by a return spring in a closing direction and which cooperates with a magnetic coil. The armature is arranged in a recess of an outer pole of the magnetic circuit.

Aus der DE 10 2008 040 782 A1 ist ein Bauteilverbund für Kraftfahrzeuganwendungen bekannt, der ein erstes Bauteil mit einer ersten Kontaktoberfläche und ein zweites Bauteil mit einer an der ersten Kontaktfläche anliegenden zweiten Kontaktoberfläche umfasst. Hierbei weist die erste Kontaktoberfläche eine mittels elektromagnetischer Strahlung erzeugte Oberflächenstruktur auf, die eine von einer Nanostruktur überlagerte Mikrostruktur aufweist. Ferner ist es bekannt, dass solch eine Oberflächenstruktur mittels eines Lasers mit einer Pulsdauer zwischen 100 fs und 100 ps erzeugt werden kann. Der bekannte Bauteilverbund kann sich durch eine besondere Robustheit auszeichnen und dauerhaft gasdicht sein. Speziell kann ein Bauteil aus einem thermoplastischen Grundstoff sein. From the DE 10 2008 040 782 A1 a component assembly for automotive applications is known, comprising a first component having a first contact surface and a second component having a voltage applied to the first contact surface second contact surface. In this case, the first contact surface has a surface structure generated by means of electromagnetic radiation, which has a microstructure superposed by a nanostructure. Furthermore, it is known that such a surface structure can be generated by means of a laser with a pulse duration between 100 fs and 100 ps. The known component composite can be characterized by a particular robustness and be permanently gas-tight. Specifically, a component may be made of a thermoplastic base material.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere kann eine verbesserte Betätigung der Ventilnadel erzielt werden. Speziell kann hierdurch ein Einspritzverhalten verbessert werden.The valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design and operation are possible. In particular, an improved actuation of the valve needle can be achieved. In particular, this can improve an injection behavior.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the specified in claim 1 valve are possible.

In vorteilhafter Weise können je nach Ausgestaltung des Ventils ein Prellen und ein hydraulisches Kleben unabhängig voneinander vermindert beziehungsweise verhindert werden, indem an zumindest einer diesbezüglich relevanten Fläche und/oder einer diesbezüglich relevanten Anschlagfläche zumindest teilweise eine Oberflächenstruktur ausgebildet ist, die eine von einer Nanostruktur überlagerte Mikrostruktur aufweist. Speziell können hierdurch ein Prellen und ein hydraulisches Kleben zwischen dem Anker und einem Innenpol, an dem eine solche Anschlagsfläche ausgebildet ist, unabhängig voneinander vermindert beziehungsweise verhindert werden. Dadurch können ein unerwünschtes Einspritzverhalten, zeitliche Verzögerungen und zeitliche Verschiebungen vermindert beziehungsweise verhindert werden. Speziell kann eine höhere Dynamik bei der Betätigung des Ankers beziehungsweise der Ventilnadel erreicht werden. Depending on the configuration of the valve, bouncing and hydraulic bonding can advantageously be reduced or prevented independently of one another by forming at least partially a surface structure on at least one relevant surface and / or a relevant stop face, which has a microstructure superposed by a nanostructure having. In particular, bouncing and hydraulic bonding between the armature and an inner pole, on which such a stop surface is formed, can thereby be reduced or prevented independently of one another. As a result, unwanted injection behavior, time delays and time shifts can be reduced or prevented. Specifically, a higher dynamic in the operation of the armature or the valve needle can be achieved.

Die an dem Anker vorgesehene Fläche und/oder die Anschlagfläche beziehungsweise deren Oberflächenstruktur wird in vorteilhafter Weise so strukturiert, dass in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall eine lipophobe oder hydrophobe Oberflächenstruktur entsteht. Die Oberflächenstruktur ist vorzugsweise als nicht geordnete hierarchische Mikrostruktur mit überlagerter Nanostruktur ausgeführt, welche der entsprechenden Fluidtemperatur des Fluids, in dem die Komponenten betrieben werden, angepasst ist. Die Mikrostruktur kann hierbei in vorteilhafter Weise als Abstandshalter zwischen den betreffenden Komponenten dienen, und die Nanostruktur reduziert die Oberflächenspannung und erhöht den Kontaktwinkel des Fluids zur Oberfläche. Dadurch können sowohl die Adhäsionskräfte zwischen den beiden Komponenten reduziert als auch das Einströmen der Flüssigkeit zwischen die Komponenten verbessert und somit das hydraulische Kleben reduziert werden. The surface provided on the anchor and / or the abutment surface or its surface structure is advantageously structured in such a way that a lipophobic or hydrophobic surface structure arises with respect to the respective application. The surface structure is preferably designed as an unordered hierarchical microstructure with superimposed nanostructure, which is adapted to the corresponding fluid temperature of the fluid in which the components are operated. The microstructure may advantageously serve as a spacer between the respective components, and the nanostructure reduces the surface tension and increases the contact angle of the fluid to the surface. As a result, both the adhesion forces between the two components can be reduced and the inflow of the liquid between the components can be improved and thus the hydraulic bonding can be reduced.

Die Oberflächenstruktur kann mittels Lasermaterialbearbeitung eingebracht werden. Pulsdauern können hierbei im Nanosekunden-, Pikosekunden- oder Femtosekundenbereich liegen. Die Oberflächenstruktur ist vorzugsweise entsprechend gehärtet, damit sich diese während der Funktion nicht einglätten kann und somit ihre Funktion über die Lebensdauer des Ventils erhalten bleibt. Gegebenenfalls können auch noch spezielle Abstandshalter außerhalb der strukturierten Flächen eingebracht werden, um einen direkten Kontakt zu den Oberflächenstrukturen, der diese zerstören könnte, zu vermeiden.The surface structure can be introduced by means of laser material processing. Pulse durations can be in the nanosecond, picosecond or femtosecond range. The surface structure is preferably hardened accordingly, so that it can not flatten during the function and thus their function is maintained over the life of the valve. Optionally, special spacers can also be introduced outside the structured surfaces in order to avoid direct contact with the surface structures which could destroy them.

Durch die Oberflächenbeschaffenheitsänderung hin zu lipophob beziehungsweise hydrophob kann somit das Einströmen der Flüssigkeit erleichtert werden. Dadurch ergibt sich eine geringere Reibung zwischen den betreffenden Bauteilen (Komponenten). Ferner ergibt sich eine Reduktion der Adhäsionskräfte zwischen den betreffenden Flächen, die gegebenenfalls in Kontakt zueinander gelangen, durch gezielte Oberflächenmodifikationen. Hierbei kann auch eine zusätzliche Kraft zum Lösen der kontaktbedingten Verbindung mittels einer Feder eingebracht werden. Zusätzlich oder alternativ ist auch eine hydraulisch/pneumatische Dämpfung und/oder eine geeignete Beschleunigung des Ankers und/oder der Ventilnadel realisierbar. Due to the surface texture change towards lipophobic or hydrophobic thus the inflow of the liquid can be facilitated. This results in a lower friction between the relevant components (components). Furthermore, there is a reduction in the adhesion forces between the surfaces in question, which may come into contact with each other, by targeted surface modifications. In this case, an additional force for releasing the contact-related connection can be introduced by means of a spring. Additionally or alternatively is also a hydraulic / pneumatic damping and / or a suitable acceleration of the armature and / or the valve needle realized.

In vorteilhafter Weise kann ein Prellen durch das Einbringen von Bohrungen oder einer federartigen Komponente in beispielsweise eine Bohrung oder einen Ringspalt gedämpft werden, wobei die federartige Komponente kurz vor dem Zusammentreffen beziehungsweise Zusammenprallen der beteiligten Bauteile aktiv werden kann. Der aktive Weg der federartigen Komponente kann beispielsweise wenige Mikrometer betragen, damit die Magnetkraft oder die Kraft, welche die beiden Komponenten zusammenbringen soll, nicht zu schwach wird. Die federartige Komponente baut hierbei eine zusätzliche Kraft auf, welche das Zusammentreffen abfedert beziehungsweise dämpft. Eine in Bohrungen enthaltene komprimierbare Komponente, wie zum Beispiel Luft oder ein Gummi oder gummiartiger Werkstoff, wird durch das beim Zusammentreffen der Komponenten in die Bohrung eindringende Fluid komprimiert und dämpft die beiden Komponenten damit ab.Advantageously, a bouncing can be damped by the introduction of holes or a spring-like component in, for example, a bore or an annular gap, wherein the spring-like component can be active shortly before the meeting or bouncing of the components involved. The active path of the spring-like component may be, for example, a few microns, so that the magnetic force or force, which is to bring the two components together, not too weak. The spring-like component builds up an additional force that absorbs or dampens the coincidence. A compressible component contained in bores, such as air or a rubber or rubbery material, is compressed by the fluid entering the bore as the components meet, thereby damping the two components therefrom.

Beim Lösen der Komponenten kann die Federkraft dem hydraulischen Kleben dann entgegenwirken und das Loslösen der beiden Komponenten beschleunigen. Die beispielsweise in den Bohrungen beziehungsweise Ausfräsungen in Form eines Überdrucks gespeicherte Energie dient dann zumindest teilweise zum Überwinden der Kapillar- oder Adhäsionskräfte und das gespeicherte Fluid fließt in der Anfangsphase zwischen die Komponenten und erhöht somit den Zufluss in den Spalt zwischen den Komponenten, was wiederum das hydraulische Kleben vermindert. When releasing the components, the spring force can then counteract the hydraulic bonding and accelerate the detachment of the two components. The stored for example in the holes or cutouts in the form of an overpressure energy then serves at least partially to overcome the capillary or adhesion forces and the stored fluid flows in the initial phase between the components and thus increases the inflow into the gap between the components, which in turn reduced hydraulic adhesion.

Somit können ein Prellverhalten und ein hydraulisches Kleben bei Bauteilen in Flüssigkeiten, welche schnell geschaltet werden müssen, wie es zum Beispiel bei Injektorkomponenten der Fall ist, verbessert werden. Solch ein Prellen wird beispielsweise verursacht, wenn zwei Bauteile, die zum Beispiel durch eine magnetische Kraft angezogen werden, das Fluid zwischen den beiden Komponenten verdrängen und dann aufeinander prallen, so dass entsprechend der Härte der beiden Bauteile ein mehr oder minder langes Prellen verursacht wird. Hierbei kann ein undefiniertes Verhalten der Bauteile stattfinden. Dies kann beispielsweise in einem unerwünschten Einspritzvorgang resultieren. Somit kann diesbezüglich eine Verbesserung der Funktionsweise des Ventils erreicht werden. Ein hydraulisches Kleben kann auftreten, wenn beim Lösen der Bauteile das Fluid wieder zwischen die beiden Komponenten beziehungsweise an die aneinander angrenzenden Flächen einströmen soll und dies beispielsweise durch Adhäsion oder Kapillarkräfte behindert wird. Dies kann ein Lösen der Bauteile voneinander verzögern, was wiederum ein zeitliches Verzögern der Komponenten bewirkt. Auch diesbezüglich kann somit eine verbesserte Funktionsweise erzielt werden.Thus, a bounce and a hydraulic sticking can be improved for components in liquids, which must be switched quickly, as is the case for example with injector components. Such a bouncing is caused, for example, when two components, which are attracted by, for example, a magnetic force, displace the fluid between the two components and then collide, causing a more or less long bounce according to the hardness of the two components. In this case, an undefined behavior of the components take place. This can, for example, result in an undesirable injection process. Thus, in this regard, an improvement of the operation of the valve can be achieved. Hydraulic bonding can occur if, during the release of the components, the fluid should again flow between the two components or on the adjoining surfaces and this is hindered, for example, by adhesion or capillary forces. This can delay a release of the components from each other, which in turn causes a time delay of the components. Also in this regard, therefore, an improved operation can be achieved.

Prinzipiell sind ein Prellen und ein hydraulisches Kleben von den in Kontakt kommenden Flächen der beiden Komponenten abhängig, wobei sich eine gegenseitige Beeinflussung ergibt. Wird die Fläche zwischen den beiden Komponenten größer, wirkt sich dies zwar positiv auf das Prellen aus, welches dadurch mehr gedämpft wird, dann verstärkt sich allerdings das hydraulische Kleben. Durch die vorgeschlagene Oberflächenstruktur können das Prellen und das hydraulische Kleben unabhängig voneinander vermindert beziehungsweise verhindert werden.In principle, bouncing and hydraulic adhesion depend on the surfaces in contact of the two components, resulting in mutual interference. If the area between the two components increases, this has a positive effect on the bouncing, which is therefore more dampened, but then the hydraulic bonding increases. The proposed surface structure, the bouncing and the hydraulic bonding can be independently reduced or prevented.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Betätigung des Ankers erfolgen kann. Beispielsweise kann beim Betätigen des Ankers in einer zum Öffnen des Ventils dienenden Richtung zunächst ein Prellen an der Anschlagfläche, die beispielsweise an einem Innenpol ausgebildet ist, reduziert werden. Wenn der Anker ortsfest an der Ventilnadel befestigt ist, dann werden dadurch unerwünschte Reduzierungen des Öffnungsquerschnitts an einem Dichtsitz der Ventilnadel vermieden. Bei einer fliegenden Lagerung des Ankers an der Ventilnadel wird ein Rückprellen während des Geöffnethaltens des Ventils vermieden, so dass eine Einspritzverlaufsteuerung verbessert ist, da sich der Anker dann im Moment der gewünschten Bewegungsumkehr an der Anschlagsfläche befindet. Ferner wird ein Lösen des Ankers von der Anschlagfläche des Innenpols oder dergleichen verbessert.The development according to claim 2 has the advantage that an improved actuation of the anchor can be done. For example, upon actuation of the armature in a direction used to open the valve, first a bounce on the abutment surface, which is formed, for example, on an inner pole, can be reduced. If the anchor is fixedly attached to the valve needle, then unwanted reductions in the opening cross section are avoided at a sealing seat of the valve needle. In a flying mounting of the armature on the valve needle a rebounding during the Geöffhaltenhaltens the valve is avoided, so that an injection progress control is improved because the armature is then at the moment of the desired reversal of motion at the stop surface. Further, detachment of the armature from the abutment surface of the inner pole or the like is improved.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil, dass bei einer fliegenden Lagerung des Ankers an der Ventilnadel Vorteile hinsichtlich der Anschlagflächen realisierbar sind, die die Bewegung des Ankers relativ zu der Ventilnadel begrenzen.The development according to claim 3 has the advantage that in a flying mounting of the armature on the valve needle advantages in terms of stop surfaces can be realized, which limit the movement of the armature relative to the valve needle.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 hat den Vorteil, dass eine Beschädigung oder Einebnung der Oberflächenstruktur über die Lebensdauer verhindert ist, indem ein direkter Kontakt beziehungsweise ein Anschlagen an ein oder mehreren Abstandselementen und nicht an der Oberflächenstruktur erfolgt. Vorteilhafte Ausgestaltungen zumindest eines solchen Abstandselements sind unter anderem nach Anspruch 5 möglich.The development according to claim 4 has the advantage that damage or flatness of the surface structure over the lifetime is prevented by a direct contact or a beating takes place on one or more spacer elements and not on the surface structure. Advantageous embodiments of at least one such spacer element are possible inter alia according to claim 5.

Gemäß Anspruch 6 ist durch eine Härtung der Oberflächenstruktur insbesondere eine Einebnung der Oberflächenstruktur über die Lebensdauer verhinderbar. Ferner können die angegebenen Vorteile der Oberflächenstruktur durch eine Ausgestaltung der hierarchischen Mikrostruktur in Form einer nicht geordneten hierarchischen Mikrostruktur in besonders guter Weise realisiert werden.In particular, a leveling of the surface structure over the service life can be prevented by hardening the surface structure. Furthermore, the stated advantages of the surface structure can be realized in a particularly good manner by designing the hierarchical microstructure in the form of a non-ordered hierarchical microstructure.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 7 ist es beispielsweise möglich, eine in den Fluidbohrungen enthaltene komprimierbare Komponente, wie zum Beispiel Luft oder einen komprimierbaren Werkstoff, durch eindringendes Fluid zu komprimieren und somit eine Dämpfung zu erzielen. In an advantageous development according to claim 7, it is for example possible to compress a contained in the fluid bores compressible component, such as air or a compressible material, by penetrating fluid and thus to achieve a damping.

Bei einer Weiterbildung gemäß Anspruch 8 kann in vorteilhafter Weise über einen kurzen Weg eine zusätzliche Dämpfung über ein oder mehrere federnde Elemente erzielt werden. Dies kann beispielsweise über wenige Mikrometer erfolgen. Vorteilhafte Ausgestaltungen, die im Anspruch 9 angegeben sind, können gegebenenfalls auch in kombinierter Weise zum Einsatz kommen.In a further development according to claim 8, an additional damping over one or more resilient elements can be achieved over a short distance in an advantageous manner. This can be done for example over a few micrometers. Advantageous embodiments, which are specified in claim 9, may optionally also be used in a combined manner.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 10 hat den Vorteil, dass eine Abstimmung in Bezug auf das zum Einsatz kommende Fluid möglich ist. Hierbei kann es sich bei dem Fluid in vorteilhafter Weise um das von dem Ventil zugemessene Fluid handeln, wenn das zuzumessende Fluid beispielsweise den Innenraum, in dem sich der Anker befindet, durchströmt. Insbesondere kann es sich bei dem Fluid um einen Brennstoff handeln. The development according to claim 10 has the advantage that a vote in relation to the fluid used is possible. In this case, the fluid can advantageously be the fluid metered by the valve, for example when the fluid to be metered flows through the interior space in which the armature is located. In particular, the fluid may be a fuel.

Die Oberflächenstruktur kann mittels eines Lasers mit einer Pulsdauer von typischerweise zwischen 100 fs und 100 ps erzeugt werden. Die Wellenlänge des Lasers kann je nach dem gewählten Herstellungsverfahren länger oder kürzer sein. Die Oberflächenstruktur kann auch mittels Interferenzen von zwei Laserstrahlen erzeugt werden. Somit kann die Oberflächenstruktur in vorteilhafter Weise durch eine direkte Laserinterferenzstrukturierung erzeugt werden.The surface structure can be generated by means of a laser with a pulse duration of typically between 100 fs and 100 ps. The wavelength of the laser may be longer or shorter depending on the manufacturing process chosen. The surface structure can also be generated by interference from two laser beams. Thus, the surface structure can be advantageously produced by direct laser interference patterning.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with identical reference numerals. Show it:

1 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung; 1 a valve in an excerpt, schematic sectional view according to a possible embodiment of the invention;

2 eine mögliche Ausgestaltung einer Fläche oder Anschlagfläche mit einer Oberflächenstruktur, die bei dem in 1 dargestellten Ventil realisiert sein kann; 2 a possible embodiment of a surface or abutment surface with a surface structure, which in the in 1 valve shown can be realized;

3 eine Modifikation an einer Fläche oder Anschlagfläche eines Ventils entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel; 3 a modification to a surface or abutment surface of a valve according to a first embodiment;

4 eine Modifikation an einer Fläche oder Anschlagfläche entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel; 4 a modification to a surface or abutment surface according to a second embodiment;

5 eine Modifikation an einer Fläche oder Anschlagfläche entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel und 5 a modification to a surface or abutment surface according to a third embodiment and

6 eine Modifikation an einer Fläche oder Anschlagfläche entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. 6 a modification to a surface or abutment surface according to a fourth embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung. Das Ventil 1 kann insbesondere als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet sein. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist eine Brennstoffeinspritzanlage, bei der solche Brennstoffeinspritzventile 1 als Hochdruckeinspritzventile 1 ausgebildet sind und zur direkten Einspritzung von Brennstoff in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine dienen. Als Brennstoff können hierbei flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Einsatz kommen. Besonders eignet sich die Ausgestaltung des Ventils 1 für flüssige Fluide, insbesondere flüssige Brennstoffe, wie Benzin und Diesel. 1 shows a valve 1 for metering a fluid in an excerptive, schematic sectional view according to a possible embodiment. The valve 1 especially as a fuel injector 1 be educated. A preferred application is a fuel injection system, wherein such fuel injection valves 1 as high-pressure injection valves 1 are formed and are used for direct injection of fuel into the associated combustion chambers of the internal combustion engine. In this case, liquid or gaseous fuels can be used as the fuel. Particularly suitable is the design of the valve 1 for liquid fluids, especially liquid fuels, such as gasoline and diesel.

Das Ventil 1 weist einen elektromagnetischen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3 und einen Anker 4 umfasst. Beim Bestromen der Magnetspule 3 wird ein Magnetkreis über einen Innenpol 5 geschlossen, wodurch eine Betätigung des Ankers 4 in einer Öffnungsrichtung 6 entlang einer Längsachse 7 eines Ventilgehäuses 8 erfolgt. Das Ventilgehäuse 8 umfasst hierbei einen Ventilsitzkörper 9 und Gehäuseteile 10, 11. The valve 1 has an electromagnetic actuator 2 on, which is a magnetic coil 3 and an anchor 4 includes. When energizing the solenoid 3 becomes a magnetic circuit via an inner pole 5 closed, causing an actuation of the anchor 4 in an opening direction 6 along a longitudinal axis 7 a valve housing 8th he follows. The valve housing 8th in this case comprises a valve seat body 9 and housing parts 10 . 11 ,

Der Anker 4 ist an einer Ventilnadel 15 angeordnet, wobei in dieser Ausgestaltung eine fliegende Lagerung des Ankers 4 an der Ventilnadel 15 realisiert ist. Hierfür sind an der Ventilnadel 15 Anschläge 16, 17 vorgesehen, die ortsfest an der Ventilnadel 15 angeordnet sind. Die Anschläge 16, 17 können als mit der Ventilnadel 15 verbundene Bauteile 16, 17 und/oder einstückig mit der Ventilnadel 15 ausgestaltet sein. An den Anschlägen 16, 17 sind dem Anker 4 zugewandte Anschlagflächen 18, 19 ausgebildet, die entsprechend ortsfest zu der Ventilnadel 15 angeordnet sind.The anchor 4 is on a valve needle 15 arranged, wherein in this embodiment, a flying mounting of the armature 4 at the valve needle 15 is realized. This is due to the valve needle 15 attacks 16 . 17 provided, which is fixed to the valve needle 15 are arranged. The attacks 16 . 17 can as with the valve needle 15 connected components 16 . 17 and / or integral with the valve needle 15 be designed. At the attacks 16 . 17 are the anchor 4 facing stop surfaces 18 . 19 formed, which are correspondingly stationary to the valve needle 15 are arranged.

Für den Anker 4 ist ein Ankerfreiweg 20 vorgegeben. Bei einer Betätigung des Ankers 4 durchläuft der Anker 4 zunächst den Ankerfreiweg 20, bis der Anker 4 an der Anschlagfläche 19 anschlägt. Anschließend nimmt der Anker 4 die Ventilnadel 15 in der Öffnungsrichtung 6 mit. Hierdurch steht ein größerer Öffnungsimpuls zur Verfügung, um das Ventil 1 zu öffnen. Beim Öffnen des Ventils 1 hebt sich ein mit der Ventilnadel 15 verbundener Ventilschließkörper 21 von einer an dem Ventilsitzkörper 9 ausgebildeten Ventilsitzfläche 22 ab, so dass ein Brennstoff aus einem Innenraum 23 des Ventilgehäuses 8 über den geöffneten Dichtsitz zwischen dem Ventilschließkörper 21 und der Ventilsitzfläche 22 und über in dem Ventilsitzkörper 9 ausgebildete Düsenlöcher 24, 25 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine oder dergleichen eingespritzt werden kann.For the anchor 4 is an anchor free way 20 specified. Upon actuation of the anchor 4 the anchor goes through 4 first the Ankerfreiweg 20 until the anchor 4 at the stop surface 19 strikes. Then the anchor takes 4 the valve needle 15 in the opening direction 6 With. As a result, a larger opening pulse is available to the valve 1 to open. When opening the valve 1 rises with the valve needle 15 connected valve closing body 21 from one to the valve seat body 9 trained valve seat surface 22 off, leaving a fuel from an interior 23 of the valve housing 8th over the open sealing seat between the valve closing body 21 and the valve seat surface 22 and in the valve seat body 9 trained nozzle holes 24 . 25 can be injected into a combustion chamber of an internal combustion engine or the like.

Beim Öffnen des Ventils 1 schlägt der Anker 4 dann an einer Anschlagfläche 26 an, die in dieser Ausgestaltung an dem Innenpol 5 ausgestaltet ist. Die Anschlagfläche 26 begrenzt die Bewegung des Ankers 4 relativ zu dem Ventilgehäuse 8. Hierbei ist ein Durchschwingen der Ventilnadel 15 relativ zu dem Anker 4 möglich. Nach dem Durchschwingen kommt die Ventilnadel 15 im geöffneten Zustand zur Ruhe, wobei der Anschlag 17 mit seiner Anschlagfläche 19 an dem Anker 4 anliegt, wenn das Ventil 1 entsprechend lange offengehalten und somit der Anker 4 weiterhin von der Magnetspule 3 betätigt ist, indem die Magnetspule 3 bestromt wird. Zum Schließen des Ventils 1 wird die Magnetspule 3 stromlos geschaltet, so dass die Ventilnadel 15 von der Schließfeder 27 wieder in die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung verstellt wird. Hierbei wird der Anker 4 von der Ventilnadel 15 über den Anschlag 17 entgegen der Öffnungsrichtung 6 mitgenommen. Im geschlossenen Zustand wird die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung des Ankers 4, bei der der Anker 4 an der Anschlagfläche 18 anliegt, beispielsweise über ein nicht dargestelltes Federelement, das beispielsweise in einem Federkäfig angeordnet ist, gewährleistet. When opening the valve 1 the anchor beats 4 then on a stop surface 26 on, in this embodiment, at the inner pole 5 is designed. The stop surface 26 limits the movement of the anchor 4 relative to the valve housing 8th , This is a swinging of the valve needle 15 relative to the anchor 4 possible. After swinging through the valve needle comes 15 in the open state to rest, the stop 17 with its stop surface 19 at the anchor 4 abuts when the valve 1 held open accordingly and thus the anchor 4 continue from the solenoid 3 is actuated by the solenoid coil 3 is energized. To close the valve 1 becomes the magnetic coil 3 de-energized, leaving the valve needle 15 from the closing spring 27 again in the in the 1 shown initial position is adjusted. This becomes the anchor 4 from the valve needle 15 about the stop 17 against the opening direction 6 taken. When closed, the in the 1 illustrated starting position of the armature 4 in which the anchor 4 at the stop surface 18 is applied, for example, via a spring element, not shown, which is arranged for example in a spring cage guaranteed.

An dem Anker 4 sind Flächen 30, 31 ausgebildet, die bei dieser Ausgestaltung als Stirnflächen 30, 31 des Ankers 4 ausgebildet sind. At the anchor 4 are surfaces 30 . 31 formed, which in this embodiment as end faces 30 . 31 of the anchor 4 are formed.

Bei der in 1 dargestellten möglichen Ausgestaltung des Ventils 1 wird der hier als flüssiges Fluid dienende Brennstoff über eine sich entlang der Längsachse 7 erstreckende Bohrung 32 des Innenpols 5 in einen Innenraum 33, in dem sich unter anderem der Anker 4 befindet, und dann weiter in den Innenraum 23 geführt. Bei der Betätigung des Ventils 1 kommt es zur Zusammenwirkung von Flächen 30, 31 und Anschlagflächen 18, 19, 26, wobei das flüssige Fluid bei zunehmenden Annäherung verdrängt und anschließend, insbesondere nach einem Kontakt, wieder zwischen diese einströmt. Hierbei sind ein oder mehrere geeignete Maßnahmen vorgesehen, die insbesondere ein Prellen bei einem Kontakt und ein hydraulisches Kleben bei einem anschließenden Lösen des Kontakts vermeiden. Dies ist nachfolgend insbesondere in Bezug auf die Fläche 31 des Ankers 4 und die Anschlagfläche 26 an dem Innenpol 5 beschrieben. Derartige Maßnahmen können allerdings auch in Bezug auf die Fläche 30 und/oder zumindest eine der Anschlagflächen 18, 19 realisiert sein.At the in 1 illustrated possible embodiment of the valve 1 For example, the fuel serving as a liquid fluid will travel along the longitudinal axis 7 extending bore 32 of the inner pole 5 in an interior 33 in which, among other things, the anchor 4 and then into the interior 23 guided. When operating the valve 1 it comes to the interaction of surfaces 30 . 31 and stop surfaces 18 . 19 . 26 , wherein the liquid fluid displaces with increasing approach and then, in particular after a contact, re-flows between them. Here, one or more suitable measures are provided, which in particular avoid bouncing in contact and hydraulic bonding in a subsequent release of the contact. This is below in particular with respect to the area 31 of the anchor 4 and the stop surface 26 at the inner pole 5 described. Such measures can, however, also in terms of area 30 and / or at least one of the stop surfaces 18 . 19 be realized.

2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Fläche 31 mit einer Oberflächenstruktur 34, die bei dem in 1 dargestellten Ventil 1 realisiert sein kann. In entsprechender Weise kann auch die Fläche 30 des Ankers 4 oder eine Anschlagfläche 18, 19, 26 ausgestaltet sein. Die Oberflächenstruktur 34 ist bei dieser möglichen Ausgestaltung in einem Teil 34 der Fläche 31 ausgebildet. In einem anderen Teil 35 der Fläche 31 sind ein oder mehrere ebene Stirnflächen 35 an ein oder mehreren Abstandselementen 36 ausgebildet. Solche Abstandselemente 36 sind optional vorgesehen und können gegebenenfalls auch entfallen. Dann kann sich die Oberflächenstruktur 34 gegebenenfalls auch über die gesamte Fläche 31 erstrecken. 2 shows a possible configuration of the area 31 with a surface structure 34 which at the in 1 illustrated valve 1 can be realized. In a similar way, the area 30 of the anchor 4 or a stop surface 18 . 19 . 26 be designed. The surface structure 34 is in this possible embodiment in one part 34 the area 31 educated. In another part 35 the area 31 are one or more flat faces 35 at one or more spacers 36 educated. Such spacers 36 are optional and may also be omitted. Then the surface structure can become 34 possibly also over the entire area 31 extend.

Die Oberflächenstruktur 34 weist eine Mikrostruktur 37 auf, die über eine durchschnittliche Tiefe 37 in das Material des Ankers 4 eingearbeitet wird. Ferner weist die Oberflächenstruktur 34 eine der Mikrostruktur 37 überlagerte Nanostruktur 38 auf, die als Sub-Mikrostruktur 38 bezüglich der Mikrostruktur 37 dient. Die Einarbeitung in das Material des Ankers 4 kann beispielsweise durch einen gepulsten Laser erfolgen. The surface structure 34 has a microstructure 37 on that over an average depth 37 in the material of the anchor 4 is incorporated. Furthermore, the surface structure 34 one of the microstructure 37 superimposed nanostructure 38 on that as a sub-microstructure 38 in terms of microstructure 37 serves. The incorporation into the material of the anchor 4 can be done for example by a pulsed laser.

Die Oberflächenstruktur 34 wird vorzugsweise gehärtet. Somit ist der Anker 4 vorzugsweise zumindest im Bereich der Oberflächenstruktur 34 gehärtet ausgeführt. Solch eine Ausführung ist besonders vorteilhaft, wenn Abstandselemente 36 entfallen, um dann eine Einebnung der Oberflächenstruktur 34 über die Lebensdauer zu vermeiden. The surface structure 34 is preferably cured. Thus, the anchor 4 preferably at least in the area of the surface structure 34 hardened. Such an embodiment is particularly advantageous when spacers 36 eliminated, then a leveling of the surface structure 34 over the lifetime to avoid.

Wenn Abstandselemente 36 vorgesehen sind, dann kann über diese ein Schutz der Oberflächenstruktur 34 erzielt werden. Hierfür wird die Fläche 31 so ausgeführt, dass der direkte Kontakt beim Anprallen an der Anschlagfläche 26 des Innenpols nur an der zumindest einen Stirnfläche 35 des zumindest einen Abstandselements 36 erfolgt, während an der Oberflächenstruktur 34 kein direkter Kontakt erfolgt. Bei dieser Ausgestaltung, bei der die Anschlagfläche 26 eben ausgeführt ist, wird dies dadurch erreicht, dass sich das zumindest eine Abstandselement 36 mit einem vorgegebenen Abstand 40 über die Oberflächenstruktur 34 erhebt. Die Stirnfläche 35 kann hierbei eben ausgestaltet sein. Die Ausgestaltung der Mikrostruktur 37 ist durch eine Tiefe 37 von Vertiefungen 41A bis 41C veranschaulicht. Je nach Ausgestaltung der Oberflächenstruktur 34 kann die Mikrostruktur 37 allerdings auch mit variierend ausgestalteten Vertiefungen 41A bis 41C ausgestaltet werden. Ferner wird die Mikrostruktur 37 vorzugsweise als nicht geordnete hierarchische Mikrostruktur 37 ausgebildet. Die Nanostruktur 38 ist durch eine durchschnittliche Tiefe 38 von Vertiefungen 42A, 42B veranschaulicht. Hierbei ist es auch möglich, dass sich die Tiefe 38 der Nanostruktur 38 von Vertiefung 42A zur Vertiefung 42B verändert. Zu Erläuterung der Darstellung sind hierbei nur die Vertiefungen 42A, 42B der Nanostruktur 38 gekennzeichnet.When spacers 36 are provided, then this can be a protection of the surface structure 34 be achieved. For this the area becomes 31 designed so that the direct contact when bouncing against the stop surface 26 the inner pole only on the at least one end face 35 the at least one spacer element 36 takes place while at the surface structure 34 no direct contact. In this embodiment, in which the stop surface 26 just executed, this is achieved in that the at least one spacer element 36 with a given distance 40 about the surface structure 34 rises. The face 35 can be configured just here. The design of the microstructure 37 is through a depth 37 of depressions 41A to 41C illustrated. Depending on the design of the surface structure 34 can the microstructure 37 but also with varying wells 41A to 41C be designed. Further, the microstructure becomes 37 preferably as an unordered hierarchical microstructure 37 educated. The nanostructure 38 is through one average depth 38 of depressions 42A . 42B illustrated. It is also possible that the depth 38 the nanostructure 38 from deepening 42A for deepening 42B changed. For explanation of the representation here are only the wells 42A . 42B the nanostructure 38 characterized.

3 zeigt eine Modifikation der Anschlagfläche 26 des Innenpols 5 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei kann in entsprechender Weise zusätzlich oder alternativ an zumindest einer Anschlagfläche 18, 19 und/oder an zumindest einer Fläche 30, 31 des Ankers 4 solch eine Modifikation realisiert werden. Dies gilt auch für die weiteren Modifikationen, die anhand der 4, 5 und 6 beschrieben sind, wobei auch eine oder mehrere der dargestellten Modifikationen in Kombination oder einzeln an zumindest einer Anschlagfläche 18, 19, 26 und/oder zumindest einer Fläche 30, 31 realisiert sein können. Bei dem anhand der 3 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind an der Anschlagfläche 26 Fluidbohrungen 45, 46 vorgesehen, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur die Fluidbohrungen 45, 46 gekennzeichnet sind. Die Fluidbohrungen 45, 46 sind als Sacklochbohrungen 45, 46 ausgestaltet. Die Fluidbohrung 45 ist zum Teil mit Luft 47 und zum Teil mit dem Fluid 48 aus dem Innenraum 44 gefüllt. Hierbei kommt vorzugsweise ein flüssiges Fluid 48 aus dem Innenraum zum Einsatz, bei dem es sich je nach Ausgestaltung des Ventils 1 in der Regel um das zuzumessende Fluid handelt. Entsprechend ist die Fluidbohrung 46 zum Teil mit Luft 49 und zum Teil mit dem Fluid 50 gefüllt. Der jeweilige Anteil an Luft 47, 49 beziehungsweise flüssigem Fluid 48, 50 variiert hierbei mit dem Betriebszustand, wobei sich unter anderem auch zufallsbedingte Abweichungen zwischen den einzelnen Fluidbohrungen 45, 46 ergeben können. Der Anteil an Luft 47, 49 ermöglicht eine gewisse Dämpfung, da sich im Betrieb durch eine Komprimierung der Luft 47, 49 und eine anschließende Entspannung ein Effekt wie bei einem Federelement ergibt. Die Fluidbohrungen 45, 46 können insbesondere so klein bemessen sein, dass das Fluid aus dem Innenraum 33 aufgrund einer Kapillarwirkung in die Fluidbohrungen 45, 46 gezogen wird, so dass die jeweils eingeschlossene Luft 47, 49 als Pufferelement wirken kann. 3 shows a modification of the stop surface 26 of the inner pole 5 according to a first embodiment. Here, in a corresponding manner additionally or alternatively on at least one stop surface 18 . 19 and / or on at least one surface 30 . 31 of the anchor 4 such a modification can be realized. This also applies to the other modifications, based on the 4 . 5 and 6 wherein one or more of the illustrated modifications in combination or individually on at least one stop surface 18 . 19 . 26 and / or at least one surface 30 . 31 can be realized. In the case of the 3 described first embodiment are on the stop surface 26 drilling fluid 45 . 46 provided, for simplicity of illustration, only the fluid holes 45 . 46 Marked are. The fluid holes 45 . 46 are as blind holes 45 . 46 designed. The fluid hole 45 is partly with air 47 and partly with the fluid 48 from the interior 44 filled. This is preferably a liquid fluid 48 used from the interior, in which it depends on the design of the valve 1 usually is the fluid to be metered. Accordingly, the fluid hole 46 partly with air 49 and partly with the fluid 50 filled. The respective share of air 47 . 49 or liquid fluid 48 . 50 varies with the operating state, which includes, among other things, random deviations between the individual fluid holes 45 . 46 can result. The proportion of air 47 . 49 allows a certain damping, since in operation by a compression of the air 47 . 49 and a subsequent relaxation an effect as a spring element results. The fluid holes 45 . 46 In particular, they may be dimensioned so small that the fluid from the interior 33 due to capillary action in the fluid bores 45 . 46 is pulled, so that each trapped air 47 . 49 can act as a buffer element.

4 zeigt eine Modifikation an der Anschlagfläche 26 des Innenpols 5 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist an der Anschlagfläche 26 eine Vertiefung 51 ausgestaltet. Die Vertiefung 51 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ringförmige Vertiefung 51, insbesondere ringförmige Einfräsung 51, in der Anschlagfläche 26 ausgestaltet. Je nach Anwendungsfall können auch mehrere solcher Vertiefungen 51, insbesondere ringförmige Vertiefungen 51, vorgesehen sein. In die Vertiefung 51 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein ringförmiges federndes Element 52 eingesetzt, das im entspannten Ausgangszustand aus der Vertiefung 51 heraus über die Anschlagfläche 26 ragt. Das federnde Element 52 stützt sich hierbei an einem Grund 53 der Vertiefung 51 ab. Wenn der Anker 4 bei einer Betätigung des Ventils 1 gegen die Anschlagfläche 26 bewegt wird, dann erfolgt über das federnde Element 52 eine Bewegungsdämpfung. Ein Prellen zwischen dem Anker 4 und dem Innenpol 5 ist hierbei vermindert oder verhindert. 4 shows a modification to the stop surface 26 of the inner pole 5 according to a second embodiment. In this embodiment is at the stop surface 26 a depression 51 designed. The depression 51 is in this embodiment as an annular recess 51 , in particular annular milled 51 , in the stop area 26 designed. Depending on the application, several such depressions 51 , in particular annular depressions 51 , be provided. In the depression 51 is an annular resilient element in this embodiment 52 used in the relaxed initial state of the depression 51 out over the stop surface 26 protrudes. The springy element 52 relies on a reason 53 the depression 51 from. If the anchor 4 upon actuation of the valve 1 against the stop surface 26 is moved, then takes place via the resilient element 52 a motion damping. A bouncing between the anchor 4 and the inner pole 5 is reduced or prevented.

Das ringförmige federnde Element 52 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Ausgangszustand mit einem kreisförmigen Profil beziehungsweise Querschnitt 54 ausgebildet. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann allerdings auch ein anderes elliptisches Profil 54 zum Einsatz kommen.The annular resilient element 52 is in this embodiment in the initial state with a circular profile or cross section 54 educated. In a modified embodiment, however, also a different elliptical profile 54 be used.

5 zeigt eine Modifikation an der Anschlagfläche 26 des Innenpols 5 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist das ringförmige federnde Element 52 mit einem trapezförmigen Profil 54 ausgestaltet, das sich entgegen der Öffnungsrichtung 6, in der der Anker 4 gegen den Innenpol 5 beschleunigt wird, verjüngt. Durch das in die ringförmige Vertiefung 51 eingesetzte federnde Element 52 wird ebenfalls eine Dämpfung des Ankers 4 kurz vor dem Anprallen an die Anschlagfläche 26 erzielt. 5 shows a modification to the stop surface 26 of the inner pole 5 according to a third embodiment. In this embodiment, the annular resilient element 52 with a trapezoidal profile 54 designed, which is opposite to the opening direction 6 in which the anchor 4 against the inner pole 5 is accelerated, rejuvenated. Through the into the annular recess 51 inserted resilient element 52 is also an attenuation of the anchor 4 just before it hits the stop surface 26 achieved.

6 zeigt eine Modifikation an der Anschlagfläche 26 des Innenpols 5 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel sind Vertiefungen 51, 51A an der Anschlagfläche 26 ausgebildet, die jeweils als Bohrungen 51, 51A ausgestaltet sein können. In die Vertiefungen 51, 51A ist jeweils ein federndes Element 52, 52A in Form einer Spiralfeder 52, 52A eingesetzt. Die Spiralfedern 52, 52A können hierbei mit dem jeweiligen Grund 53, 53A, insbesondere Bohrungsgrund 53, 53A, in Anlage gehalten sein. Hierbei ist auch eine Verbindung mit dem jeweiligen Grund 53, 53A denkbar. Ferner können weitere federnde Elemente in Form von Spiralfedern vorgesehen sein, die vorzugsweise in gleichbleibenden Winkelschritten umfänglich verteilt bezüglich der Längsachse 7 angeordnet sind. 6 shows a modification to the stop surface 26 of the inner pole 5 according to a fourth embodiment. In this embodiment, depressions 51 . 51A at the stop surface 26 formed, each as holes 51 . 51A can be configured. In the wells 51 . 51A is in each case a resilient element 52 . 52A in the form of a spiral spring 52 . 52A used. The spiral springs 52 . 52A can do this with the particular reason 53 . 53A , in particular hole bottom 53 . 53A to be kept in touch. Here is also a connection with the respective reason 53 . 53A conceivable. Furthermore, further resilient elements may be provided in the form of coil springs, which are preferably circumferentially distributed in constant angular increments with respect to the longitudinal axis 7 are arranged.

Bei einer Betätigung des Ventils 1 wird der Aktuator 2 betätigt, indem die Magnetspule 3 bestromt wird. Dies führt zur Betätigung des Ankers 4 des Aktuators 2. Bei und/oder nach solch einer Betätigung des Ankers 4 wirkt zumindest eine an dem Anker 4 vorgesehene Fläche 30, 31 mit zumindest einer Anschlagfläche 18, 19, 26 zusammen, wobei an solch einer Fläche 30, 31 beziehungsweise solch einer Anschlagfläche 18, 19, 26 eine Oberflächenstruktur 34 beziehungsweise eine Modifikation, wie sie anhand der 3 bis 6 beschrieben ist, vorgesehen ist. Die gegebenenfalls über das Fluid, insbesondere den Brennstoff, vermittelte Zusammenwirkung zwischen der zumindest einen an dem Anker 4 vorgesehenen Fläche 30, 31 und der zumindest einen Anschlagfläche 18, 19, 26 ist hierdurch dahingehend verbessert, dass sich eine verbesserte Funktionsweise ergibt. Speziell können ein Prellen und/oder ein hydraulisches Kleben bei der gegebenenfalls über das Fluid vermittelten Zusammenwirkung reduziert werden. Upon actuation of the valve 1 becomes the actuator 2 operated by the solenoid 3 is energized. This leads to the actuation of the anchor 4 of the actuator 2 , At and / or after such actuation of the anchor 4 At least one of them acts on the anchor 4 intended area 30 . 31 with at least one stop surface 18 . 19 . 26 together, being on such a surface 30 . 31 or such a stop surface 18 . 19 . 26 a surface structure 34 or a modification, as they are based on the 3 to 6 is described is provided. The optionally via the fluid, in particular the fuel, mediated interaction between the at least one at the anchor 4 provided area 30 . 31 and the at least one stop surface 18 . 19 . 26 is thereby improved to the effect that results in an improved operation. Specifically, a bounce and / or a hydraulic sticking can be reduced in the possibly mediated via the fluid interaction.

Somit ist bei einer ersten möglichen Ausgestaltung an zumindest an einer an dem Anker 4 vorgesehenen Fläche 30, 31 und/oder an zumindest einer Anschlagfläche 18, 19, 26 zumindest teilweise eine Oberflächenstruktur 34 ausgebildet ist, die eine von einer Nanostruktur 38 überlagerte Mikrostruktur 37 aufweist. Bei einer zweiten möglichen Ausgestaltung sind an zumindest einer an dem Anker 4 vorgesehenen Fläche 30, 31 und/oder an zumindest einer Anschlagfläche 18, 19, 26 als Sacklochbohrungen 45, 46 ausgestaltete Fluidbohrungen 45, 46 vorgesehen. Diese erste mögliche Ausgestaltung und diese zweite mögliche Ausgestaltung stellen zwei mögliche Alternativen dar und es kann in jeweiligen Anwendungsfall auch nur eine dieser Ausgestaltungen realisiert und gegebenenfalls weitergebildet sein. Es ist aber auch eine Kombination dieser Ausgestaltungen denkbar, so dass dann sowohl die erste als auch die zweite Ausgestaltung realisiert sind. Hierbei können sich die erste und die zweite Ausgestaltung auf die gleiche Fläche 30, 31 oder Anschlagfläche 18, 19, 26 beziehen oder auch auf verschiedene Flächen 30, 31 beziehungsweise Anschlagflächen 18, 19, 26. Ferner können generell auch mehrere Flächen 30, 31 und/oder Anschlagflächen 18, 19, 26 mit der ersten und/oder der zweiten Ausgestaltung realisiert sein.Thus, in a first possible embodiment on at least one of the anchors 4 provided area 30 . 31 and / or on at least one stop surface 18 . 19 . 26 at least partially a surface structure 34 is formed, one of a nanostructure 38 superimposed microstructure 37 having. In a second possible embodiment are at least one at the anchor 4 provided area 30 . 31 and / or on at least one stop surface 18 . 19 . 26 as blind holes 45 . 46 designed fluid bores 45 . 46 intended. This first possible embodiment and this second possible embodiment represent two possible alternatives and it can be realized in each case, only one of these embodiments and, where appropriate, further education. But it is also a combination of these embodiments conceivable, so that then both the first and the second embodiment are realized. Here, the first and the second embodiment can on the same surface 30 . 31 or stop surface 18 . 19 . 26 or on different surfaces 30 . 31 or stop surfaces 18 . 19 . 26 , Furthermore, in general, several surfaces 30 . 31 and / or stop surfaces 18 . 19 . 26 be realized with the first and / or the second embodiment.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10360330 A1 [0002]
DE 102008040782 A1 [0003]

Claims

Valve ( 1 ) for metering a fluid, in particular fuel injection valve for internal combustion engines, with an electromagnetic actuator ( 2 ) and a valve needle ( 15 ), the valve needle ( 15 ) by an actuation of an anchor ( 4 ) of the actuator ( 2 ) and wherein at and / or after an actuation of the armature ( 4 ) at least one at the anchor ( 4 ) area ( 30 . 31 ) with at least one stop surface ( 18 . 19 . 26 ) cooperates, characterized in that at least at one of the anchors ( 4 ) ( 30 . 31 ) and / or on at least one stop surface ( 18 . 19 . 26 ) at least partially a surface structure ( 34 ), which is one of a nanostructure ( 38 ) superimposed microstructure ( 37 ), and / or that on at least one of the anchors ( 4 ) ( 30 . 31 ) and / or on at least one stop surface ( 18 . 19 . 26 ) as blind holes ( 45 . 46 ) designed fluid bores ( 45 . 46 ) are provided.

Valve according to claim 1, characterized in that a stationary in a valve housing ( 8th ) arranged stop surface ( 18 . 19 . 26 ) is provided for limiting a movement of the armature ( 4 ) relative to a valve housing ( 8th ), the anchor ( 4 ) with such a limitation of its movement with one at the anchor ( 4 ) ( 31 ) on the stop surface ( 26 ) and that at the stationary in the valve housing ( 8th ) arranged stop surface ( 26 ) and / or at the anchor ( 4 ) ( 31 ) at least partially the surface structure ( 34 ), which is one of a nanostructure ( 38 ) superimposed microstructure ( 37 ) having.

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that on the valve needle ( 15 ) a first stop surface ( 18 ) and a second stop surface ( 19 ) between which the anchor ( 4 ) is movable, and that at the first stop surface ( 18 ) and / or on the second stop surface ( 19 ) at least partially the surface structure ( 34 ), which is one of a nanostructure ( 38 ) superimposed microstructure ( 37 ) having.

Valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that on at least one surface ( 30 . 31 ) or a stop surface ( 18 . 19 . 26 ) at least one spacer element ( 36 ) next to the surface structure ( 34 ) is formed, which is designed so that at and / or after an actuation of the armature ( 4 ) a direct contact with the surface structure ( 34 ) is prevented.

Valve according to claim 4, characterized in that the at least one spacer element ( 36 ) is designed so that it is above the surface structure ( 34 ), and / or that on the at least one spacer element ( 36 ) a flat face ( 35 ) is configured.

Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one surface structure ( 34 ) and / or that at least one surface structure ( 34 ) as a nanostructure ( 38 ) superimposed disordered hierarchical microstructure ( 37 ) is trained.

Valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fluid bores ( 45 . 46 ) partly with a compressible component ( 47 ) and partly with a liquid fluid ( 50 ) are filled.

Valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that on at least one surface ( 30 . 31 ) and / or on at least one stop surface ( 18 . 19 . 26 ) at least one depression ( 51 . 51A ) is configured, in which a resilient element ( 52 . 52A ) is arranged in a relaxed initial state of the recess ( 51 . 51A ) out over the area ( 30 . 31 ) or the stop surface ( 18 . 19 . 26 ) raises.

Valve according to claim 8, characterized in that at least (a resilient member 52 ) as an annular element ( 52 ) or as an element ( 52 ) with in the initial state relaxed elliptical, in particular circular or trapezoidal profile ( 54 ) and / or that at least one resilient element ( 52 . 52A ) as a spiral spring ( 52 . 52A ) is configured.

Valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that the armature ( 4 ) in an interior ( 33 ) is arranged, which is filled at least in operation with a fluid, and that the surface structure ( 34 ) is configured so that adhesion forces between the at least one at the anchor ( 4 ) ( 30 . 31 ) and the at least one stop surface ( 18 . 19 . 26 ) and / or an inflow of the fluid between at least the one at the anchor ( 4 ) area ( 30 . 31 ) and the at least one stop surface ( 18 . 19 . 26 ) is improved.