DE102018204025A1 - Ventil zum Zumessen eines Fluids - Google Patents

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Juergen Graner
Holger Rapp
Michael Bauer
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Ein Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, das insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen in einem mit flüssigem Fluid gefüllten Ankerraum (25) eines Gehäuses (6) angeordneten Anker (4) eines elektromagnetischen Aktuators (2) und eine von einem Anker (4) betätigbare Ventilnadel (8), die zum Betätigen eines Ventilschließkörpers (9) dient, der mit einer Ventilsitzfläche (10) zu einem Dichtsitz (26) zusammen wirkt. Hierbei ist der Anker (4) an der Ventilnadel (8) bewegbar geführt, wobei zumindest ein mit der Ventilnadel (8) verbundenes Anschlagelement (11, 12) vorgesehen ist und wobei das Anschlagelement (11, 12) eine Anschlagfläche (30) aufweist, die im Zusammenhang mit einer Betätigung der Ventilnadel (8) eine Relativbewegung zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (8) begrenzt. Das Anschlagelement (12) weist eine von der Anschlagfläche (30) abgewandte Quetschspaltfläche (31) auf. Ferner ist ein Gegenstück (32) mit einer der Quetschspaltfläche (31) zugewandten Gegenfläche (33) vorgesehen. Das Anschlagelement (12) und das Gegenstück (32) sind so angeordnet, dass zwischen der Quetschspaltfläche (31) des Anschlagelements (12) und der Gegenfläche (33) des Gegenstücks (32) ein Quetschspalt (34) ausgebildet ist. Ferner sind das Anschlagelement (12) und das Gegenstück (32) so ausgebildet, dass bei der Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (8) an dem Anschlagelement (12) eine zumindest teilweise Verdrängung von flüssigem Fluid aus dem Quetschspalt (34) erfolgt.

Description

  • Stand der Technik
  • 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.
  • Aus der DE 10 2015 217 513 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen dient. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst eine Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen wirkt, und einen an der Ventilnadel angeordneten Anker, der von einer Rückstellfeder in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und mit einer Magnetspule zusammen wirkt. Der Anker ist hierbei zwischen zwei Anschlägen fliegend an der Ventilnadel gelagert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise sowie eine einfache Montage ermöglicht sind. Insbesondere kann eine vorteilhafte Dämpfung des Ankers bei einem Schließvorgang mit einem reduzierten konstruktiven Aufwand erreicht werden. Die Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 beziehungsweise Anspruch 10 haben den Vorteil, dass eine vorteilhafte Herstellung solch eines Ventils ermöglicht ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils und der in den Ansprüchen 9 und 10 angegebenen Verfahren möglich.
  • Bei dem Ventil zum Zumessen des Fluids ist der Anker (Magnetanker) nicht fest mit der Ventilnadel verbunden, sondern zwischen Anschlägen fliegend gelagert. Zumindest ein Anschlag wird durch ein vorgeschlagenes Anschlagelement gebildet. Gegebenenfalls kann der andere Anschlag durch eine Anschlaghülse, einen Anschlagring oder ähnliches realisiert werden. Ein Anschlag kann gegebenenfalls auch an der Ventilnadel ausgeformt sein. Über zumindest eine Feder wird der Anker im Ruhezustand an einen bezüglich der Ventilnadel ortsfesten Anschlag verstellt, so dass der Anker dort anliegt. Bei der Ansteuerung des Ventils steht dann der komplette Ankerfreiweg als Beschleunigungsstrecke zur Verfügung. Vorzugsweise wird der Anschlag, an dem der Anker im Ruhezustand anliegt, durch das vorgeschlagene Anschlagelement realisiert.
  • Bei einem fliegend an der Ventilnadel angeordneten Anker ergeben sich gegenüber einer festen Verbindung des Ankers mit der Ventilnadel oder einer einteiligen Nadel unter anderem die Vorteile, dass durch den entstehenden Impuls des Ankers beim Öffnen bei gleicher Magnetkraft die Ventilnadel auch bei höheren Drücken, insbesondere Brennstoffdrücken, sicher geöffnet werden kann, was als dynamische mechanische Verstärkung bezeichnet werden kann, und dass eine Entkopplung der beteiligten Massen erfolgt, wodurch die resultierenden Anschlagkräfte an der Ventilsitzfläche auf zwei Impulse aufgeteilt werden.
  • Allerdings ergeben sich spezifische Probleme, die mit der fliegenden Lagerung des Ankers an der Ventilnadel verbunden sind. Nach dem Schließen des Ventils prellt der Anker nach dem Auftreffen an dem die Ruheposition vorgebenden Anschlag wieder zurück. Dadurch kann es vorkommen, dass der komplette Ankerfreiweg noch einmal durchlaufen wird und der Anker beim erneuten Anschlagen an dem Ventilschließkörper fernen Anschlag noch so viel Energie besitzt, dass die Ventilnadel noch einmal kurzzeitig aus ihrem Sitz gehoben wird. Dadurch kann es zu ungewollten Nacheinspritzungen kommen, die erhöhte Schadstoffemissionen und einen erhöhten Verbrauch zur Folge haben. Aber selbst wenn der Anker beim Zurückprellen nicht den kompletten Ankerfreiweg durchläuft, so benötigt er doch einige Zeit, bis er seine Ruheposition wieder permanent einnimmt. Erfolgt vor der endgültigen Beruhigung eine erneute Ansteuerung, was bei Mehrfacheinspritzungen mit kurzen Pausenzeiten zwischen mehreren Einspritzungen der Fall sein kann, dann ergibt sich nicht mehr zuverlässig eine robuste Ventilfunktion. Es kann also sein, dass sich der Anschlagimpuls des Ankers an der Nadel beim Öffnen verringert und dass sich im ungünstigsten Fall das Ventil gar nicht mehr öffnet, da der Anschlagimpuls hierfür nicht mehr ausreichend groß ist. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn der sich Anker zum Zeitpunkt der erneuten Ansteuerung durch das Rückprellen gerade nennenswert aus seiner Ruheposition ausgelenkt ist und zudem eine geringe Geschwindigkeit aufweist.
  • Durch die vorgeschlagene Anordnung mit einem Abstandselement, das an dem diesbezüglichen Anschlag für den Anker vorgesehen ist, kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass ein Ankerprellen verhindert oder zumindest wesentlich reduziert ist. Hierdurch können solche spezifischen Probleme, wie oben genannt, gelöst werden. Unter anderem kann dadurch eine robustere Mehrfacheinspritzfähigkeit bei kurzen Pausenzeiten erzielt werden. Außerdem können geringere Anschlagimpulse beim Schließen erreicht werden, was den Verschleiß am Anker und den Anschlägen sowie am Dichtsitz verringert. Dadurch ergeben sich auch geringere Funktionsänderungen über die Lebensdauer des Ventils. Des Weiteren wird hierdurch auch eine Geräuschreduzierung erzielt. Somit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass sich eine Rückprellhöhe des Ankers beim Schließen des Ventils nach dem Auftreffen auf den diesbezüglichen Anschlag reduziert und der Anker schnell in seine Ruhelage gelangt. In entsprechender Weise kann die Funktionsfähigkeit gegebenenfalls auch in Bezug auf ein Öffnen verbessert werden. Eine Prellvermeidung bei öffnendem Ventil verbessert beispielsweise das Einspritzverhalten, da die Öffnung kontrolliert und reproduzierbar erfolgt, und die Schließbewegung, da diesbezüglich dann das Steuersignal maßgeblich ist und keine Überlagerung durch Prellbewegungen erfolgt.
  • Somit können in vorteilhafter Weise Ankerpreller durch eine erhöhte Dämpfung der Ankerbewegung vermindert werden. Je nach Ausgestaltung ist hierbei die Dämpfung der Ankerbewegung durch eine Fluiddämpfung beziehungsweise hydraulische Dämpfung möglich. Hierdurch kann eine robuste Mehrfacheinspritzfähigkeit mit kurzen Pausenzeiten gewährleistet werden. Dadurch können Anschlagimpulse, insbesondere beim Schließen des Ventils, verringert werden, was einen geringeren Verschleiß an dem Anschlagelement ermöglicht. Ferner ergibt sich eine erhöhte Funktionsstabilität über die Lebenszeit, da sich die Kontaktfläche des Ankers und die Anschlagfläche des Anschlagelements infolge der verbesserten Dämpfung nur wenig über die Lebensdauer ändern. Des Weiteren ergeben sich verringerte Geräuschemissionen.
  • Bei dem flüssigen Fluid, das in dem Ankerraum vorgesehen ist, kann es sich insbesondere um das Fluid handeln, das von dem Ventil zugemessen wird. Es ist allerdings auch möglich, dass der Ankerraum mit einem hydraulischen Fluid gefüllt wird. Dies ist insbesondere dann denkbar, wenn es sich bei dem zuzumessenden Fluid, insbesondere dem Brennstoff, um ein gasförmiges Fluid handelt. Der Ventilschließkörper, der von der Ventilnadel betätigt wird, kann einstückig mit der Ventilnadel ausgebildet sein. Der Ventilschließkörper kann als kugelförmiger oder konischer Ventilschließkörper oder auch auf andere Weise ausgestaltet sein.
  • Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass eine elastische Verformung des Anschlagelements ermöglicht wird, die wiederum zu einem Verdrängen von flüssigem Fluid aus dem Quetschspalt führt. Speziell kann hierbei gemäß Anspruch 3 eine Verformung der Quetschspaltfläche des Anschlagelements erfolgen. Eine mögliche Ausgestaltung der Anschlagfläche ist hierbei gemäß Anspruch 4 denkbar.
  • Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 5 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung möglich, bei der das Gegenstück mit dem Anschlagelement verbunden werden kann. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es allerdings auch denkbar, dass das Gegenstück als Teil des Anschlagelements ausgebildet ist.
  • Bei einer Weiterbildung nach Anspruch 6 kann zumindest teilweise der Einfluss einer Stauchung einer Ventilnadel genutzt werden, um flüssiges Fluid aus dem Quetschspalt zu verdrängen. Dies kann gegebenenfalls auch in Kombination mit einem elastisch sich verformenden Anschlagelement erfolgen.
  • Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 7 kann eine Montage des Gegenstücks auf die Ventilnadel von der Seite des Ventilschließkörpers der Ventilnadel ermöglicht werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit der Befestigung des Gegenstücks an der Ventilnadel ist gemäß Anspruch 8 möglich.
  • Figurenliste
  • 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:
    • 1 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einem Schließvorgang;
    • 2 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung des in 1 dargestellten Ventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem Schließvorgang;
    • 3 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung des in 1 dargestellten Ventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einem Schließvorgang;
    • 4 eine auszugsweisen, schematische Schnittdarstellung des in 3 dargestellten Ventils entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem Schließvorgang und
    • 5 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung des in 3 dargestellten Ventils entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. 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.
  • Das Ventil 1 weist einen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3 und einen Anker 4 umfasst. Durch Bestromen der Magnetspule 3 wird ein Magnetkreis über einen Innenpol 5 den Anker 4 und ein zumindest teilweise magnetisch leitendes Gehäuse 6 magnetisiert. Der Innenpol 5 ist fest mit dem Gehäuse 6 verbunden. Das Ventil 1 weist eine innerhalb des Gehäuses 6 entlang einer Längsachse 7 verstellbare Ventilnadel 8 auf, an der ein Ventilschließkörper 9 vorgesehen ist. Der Ventilschließkörper 9 wirkt mit einer Ventilsitzfläche 10 zu einem Dichtsitz zusammen. Der Ventilschließkörper 9 kann kugel-, teilkugelförmig oder auch anders ausgestaltet sein. Ferner kann der Ventilschließkörper 9 einstückig mit der Ventilnadel 8 ausgebildet sein.
  • An der Ventilnadel 8 sind Anschläge 11, 12 angeordnet und fest mit der Ventilnadel 8 verbunden. Die Anschläge 11, 12 sind als Anschlagelemente 11, 12 ausgebildet. Der Anker 4 ist zwischen den Anschlägen 11, 12 in Längsrichtung bewegbar, wobei er an der Ventilnadel 8 geführt ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann zumindest eines der Anschlagelemente 11, 12 auch an der Ventilnadel 8 ausgeformt sein. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Ventilnadel 8 über das Anschlagelement 11 von einer Rückstellfeder 16 beaufschlagt, die den Ventilschließkörper 9 mittels der Ventilnadel 8 gegen die Ventilsitzfläche 10 beaufschlagt. Dadurch wird das Ventil 1 im Ruhezustand geschlossen gehalten.
  • Zur Betätigung des Ventils 1 wird die Magnetspule 3 bestromt, wodurch der Anker 4 in einer Öffnungsrichtung 17 entlang der Längsachse 7 entgegen der Kraft einer Ankerfreiwegfeder 18 beschleunigt wird. Die Rückstellfeder 16 hält hierbei die Ventilnadel 8 zunächst in ihrer Ausgangsstellung. Beim Anprallen des Ankers 4 an den Anschlag 11, also nach Durchlaufen des Ankerfreiwegs 15, wird sowohl die Magnetkraft als auch eine Stoßkraft auf die Ventilnadel 8 übertragen, was zum Öffnen der Ventilnadel 8 führt. Dann wird auch die Ventilnadel 8 zusammen mit dem Anker 4 weiter beschleunigt. Nachdem der Anker 4 an dem Anschlag 19 des Innenpols 5 angeschlagen hat, setzt die Ventilnadel 8 aufgrund ihrer Trägheit ihre Bewegung in der Öffnungsrichtung 17 fort, wobei aufgrund der Kraft der Rückstellfeder 16 eine Bewegungsumkehr erfolgt. Anschließend trifft die Ventilnadel 8 bei ihrer Bewegung in einer Schließrichtung 20, die entgegen der Öffnungsrichtung 17 orientiert ist, beziehungsweise der Anschlag 11 wieder auf den Anker 4, der idealer Weise bis zu diesem Zeitpunkt am Innenpol 5 ruht.
  • Der Anker 4 weist ein oder vorzugsweise mehrere Durchgangsbohrungen 21A, 21B auf, die sich von einer Stirnseite 22 des Ankers 4 zu einer Stirnseite 23 des Ankers 4 erstrecken. Durch eine an dem Innenpol 5 ausgebildete, axiale Durchgangsbohrung 24 wird im Betrieb das Fluid, insbesondere der Brennstoff, zu und dann weiter durch einen Ankerraum 25 zu dem zwischen dem Ventilschließkörper 9 und der Ventilsitzfläche 10 gebildeten Dichtsitz geführt. Hierbei kann die Ventilnadel 8 über das Anschlagelement 11 und den Innenpol 5 entlang der Längsachse 7 im Gehäuse 6 geführt werden. Die Durchgangsbohrungen 21A, 21B ermöglichen eine Durchströmung des Ankers 4, wodurch ein Ringspalt 27 zwischen dem Anker 4 und dem Gehäuse 6 reduziert werden kann.
  • 2 zeigt eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung des in 1 dargestellten Ventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem Schließvorgang. Wenn der Anker 4 an einer äußeren Ringfläche 28 des Anschlags 12 anschlägt, dann kommt es nachfolgend zu einer elastischen Verformung des elastisch verformbaren Anschlagelements 12. Hierbei kann die äußere Ringfläche 28 durch eine axiale Ausnehmung 29 von der Ventilnadel 8 beabstandet sein. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die äußere Ringfläche 28 eine Anschlagfläche 30 des Anschlagelements 12. Das Anschlagelement 12 weist außerdem eine von der Anschlagfläche 30 abgewandete Quetschspaltfläche 31 auf. Außerdem ist ein Gegenstück 32 vorgesehen. Das Gegenstück 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ringförmiges Gegenstück 32 ausgebildet. An dem Gegenstück 32 ist eine der Quetschspaltfläche 31 des Anschlagelements 12 zugewandte Gegenfläche 33 vorgesehen. Zwischen der Quetschspaltfläche 31 und der Gegenfläche 33 ist im entspannten Ausgangszustand, der in der 1 dargestellt ist, ein Quetschspalt 34 gebildet.
  • Bei einer elastischen Verformung des Anschlagelements 12, bei der sich in diesem Ausführungsbeispiel ein Teller 35 des Anschlagelements 12 etwas nach unten durchbiegt, wie es in der 2 dargestellt ist, wird flüssiges Fluid, mit dem der Ankerraum 25 gefüllt ist, aus dem Quetschspalt 34 verdrängt. Dieser Effekt ist in der Zeichnung zur besseren Veranschaulichung überhöht dargestellt. Insbesondere kann eine entlang der Längsachse 7 betrachtete Höhe des Quetschspalts 34 in der Größenordnung von 2 µm bis 20 µm liegen. Hierbei sind aber auch andere Befestigungen möglich. Die Befestigung des Gegenstücks 32 an einer Hülse 36 des Anschlagelements 12 kann durch eine Pressverbindung erfolgen. Es sind aber auch stoffschlüssige Verbindungen, wie Schweißen oder Löten, denkbar.
  • Das Ausmaß der elastischen Verformung des Tellers 35 des Anschlagelements 12 kann durch die Materialwahl und/oder die Konstruktion des Anschlagelements 12 beeinflusst werden. Hierbei ist insbesondere eine geringe Steifigkeit des Anschlagelements 12 von Vorteil.
  • Beim Rückfedern des Anschlagelements 12 wird der sich vergrößernde Quetschspalt 34 wieder mit dem flüssigen Fluid gefüllt. Bei der Beruhigung des Ankers 4 wird durch die Quetschvorgänge und das jeweils nachfolgende Füllen des Quetschspalts 34Bewegungsenergie in Wärme umgesetzt. Dadurch kommt es zu einer schnellen Beruhigung des Ankers 4 Hierbei kann die Anmerkung gemacht werde, dass eine rein elastische Verformung keine Energie in Wärme umwandelt und dem rückfedernden System damit auch keine Energie entzieht. Eine rein elastische Verformung führt vielmehr zu einem unerwünschten Prellen. Für eine Dämpfung ist aber ein Energieentzug notwendig, der durch eine der vorgeschlagenen Möglichkeiten in vorteilhafter Weise erreicht werden kann. In einem entspannten Ausgangszustand, aus dem der Anker 4 zu Beginn eines Einspritzvorgangs betätigt wird, hat die Dämpfung über den Quetschspalt 34 hingegen keinen Einfluss. Über die axiale Ausnehmung 29 kann außerdem der hydraulische Klebeeffekt zum Lösen des Ankers 4 von der äußeren Ringfläche 28 verringert werden.
  • 3 und 4 zeigen eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung des in 1 dargestellten Ventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel bei einem Schließvorgang. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Gegenstück 32 hülsenförmig ausgestaltet. Hierbei ist das Gegenstück 32 in einem Verbindungsbereich 40 mit der Ventilnadel 8 verbunden. Das Gegenstück 32 kann beispielsweise auf die Ventilnadel 8 aufgepresst sein. Es sind aber auch stoffschlüssige Verbindungen, wie Schweißen oder Löten, denkbar. Hierbei ist eine Einstellung des Quetschspalts 34, insbesondere eine Höhe des Quetschspalts 34 entlang der Längsachse 7, möglich. Die Fixierung des Gegenstücks 32 an der Ventilnadel 8 erfolgt so, dass zwischen der Gegenfläche 33 und dem Verbindungsbereich 40 ein so großer Abstand 41 vorgegeben ist, dass bei der Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem Anker 4 und der Ventilnadel 8 aufgrund einer Stauchung der Ventilnadel 8 eine zumindest anteilige Verdrängung von flüssigem Fluid aus dem Quetschspalt 34 erfolgt. Dies ist in der 4 veranschaulicht. Dies kann gegebenenfalls in Kombination mit einer Verformung des Tellers 35 des Anschlagelements 12 zur Verdrängung von flüssigem Fluid aus dem Quetschspalt 34 dienen, um eine schnelle Beruhigung des Ankers 4 zu erzielen. Ferner weist das hülsenförmige Gegenstück 32 in diesem Ausführungsbeispiel in dem Verbindungsbereich einen reduzierten Innendurchmesser 42 auf, der kleiner als ein sonstiger Innendurchmesser 43 des hülsenförmigen Gegenstücks 32 ist.
  • Die Ausgestaltung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei der eine Stauchung der Ventilnadel 8 genutzt werden kann, um eine Verdrängung von flüssigem Fluid aus dem Quetschspalt 34 zu erzielen, hat außerdem den Vorteil, dass gegebenenfalls auf eine elastische Verformung des Tellers 35 des Anschlagelements 12 verzichtet werden kann beziehungsweise nur eine geringere elastische Verformung des Tellers 35 erforderlich ist, um die gewünschte Fluidverdrängung zu erzielen. Dadurch kann eine größere Gestaltungsfreiheit für das Anschlagelement 12 erzielt werden, da insbesondere der Teller 35 nicht mehr im Sinne einer möglichst großen Durchbiegung beziehungsweise Verformung gestaltet werden muss. Der Verbindungsbereich 40 ist zwischen dem Ventilschließkörper 9 und dem Anschlagelement 12 vorgesehen. Speziell durch die Ausgestaltung der Ventilnadel 8 zwischen dem Verbindungsbereich 40 und dem Anschlagelement 12, insbesondere durch die Dimensionierung des Durchmessers 42, sowie des Abstands 41 ist eine Abstimmung der Fluidverdrängung aus dem Quetschspalt 34 und somit der Dämpfung möglich. In einer Ausgangsstellung, aus der der Anker 4 am Beginn eines Einspritzvorgangs in der Öffnungsrichtung 17 betätigt wird, ist die Ventilnadel 8 entspannt, so dass diese Art der Dämpfung ebenfalls keinen nachteiligen Einfluss auf die Ventildynamik hat. 5 zeigt eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung des in 3 dargestellten Ventils entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Ventilnadel 8 zumindest in dem Verbindungsbereich 40 einen vergrößerten Außendurchmesser 50 auf. Der Außendurchmesser 50 ist hierbei vorzugsweise größer als ein Durchmesser 51 des Ventilschließkörpers 9 vorgegeben. Dadurch kann das hülsenförmige Gegenstück 32 von der Seite des Ventilschließkörpers 9 montiert werden, da es sich hierfür über den Ventilschließkörper 9 schieben lässt.
  • Allerdings kann das Gegenstück 32 auch als erstes von der anderen Seite auf die Ventilnadel 8 geschoben und fixiert werden. Zur Einstellung des Quetschspaltes 34 kann das Gegenstück 32 zunächst an die Quetschspaltfläche 31 angelegt und dann um die Höhe des Quetschspaltes 34 in Richtung auf den Ventilschließkörper 9 verschoben werden, bevor die Fixierung des Gegenstücks 32 an dem Anschlagelement 12 beziehungsweise der Ventilnadel 8 erfolgt. Bei einer weiteren Abwandlung ist es auch denkbar, dass ein mehrteiliges, insbesondere zweiteiliges, Gegenstück 32 vorgesehen ist. Hierbei können die Einzelteile eines solchen Gegenstücks 32 dann radial aus verschiedenen Richtungen zugeführt und anschließend mit dem Anschlagelement 12 oder der Ventilnadel 8 verbunden werden.
  • Bei einem abgewandelten Verfahren zur Herstellung des Ventils 1 kann der Quetschspalt 34, insbesondere eine Höhe des Quetschspalts 34, durch einen auflösbaren Abstandskörper vorgegeben werden. Solch ein auflösbarer Abstandskörper kann auch als auflösbare Schicht ausgestaltet sein, die auf die Quetschspaltfläche 31 oder die Gegenfläche 33 aufgebracht wird. Nach der Montage des Anschlagelements 12 und des Gegenstücks 32 an der Ventilnadel 8 kann dann der Abstandskörper aufgelöst werden. Speziell kann eine wasserlösliche Ausgestaltung des auflösbaren Abstandskörpers vorgesehen sein. Nach dem Auflösen entsteht dann der Quetschspalt 34. Ein Abstandskörper muss allerdings nicht notwendigerweise durch eine Beschichtung realisiert sein. Der auflösbare Abstandskörper kann auch als eigenständiges Bauteil montiert werden. Nach der Fixierung des Anschlagelements 12 und des Gegenstücks 32 an der Ventilnadel 8 kann dann der auflösbare Abstandskörper in einem geeigneten Lösungsmittel, insbesondere Wasser, aufgelöst werden.
  • Bei einem weiteren möglichen Verfahren zur Herstellung eines Ventils 1 kann insbesondere ein Ventil 1 hergestellt werden, das entsprechend dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Hierbei kann das Gegenstück 32 bei der Montage eine höhere Temperatur aufweisen als die Ventilnadel 8. Bei einer hülsenförmigen Ausgestaltung des Gegenstücks 32 wird dann bei der Abkühlung relativ zu der Ventilnadel 8 eine Verkürzung erzielt, aufgrund der der Quetschspalt 34 entsteht. Somit kann das Gegenstück 32 zunächst auf Anschlag an der Quetschspaltfläche 31 montiert werden. Der Quetschspalt 34 entsteht dann durch die Angleichung der Temperatur des Gegenstücks 32 an die Temperatur der Ventilnadel 8. Die Höhe des Quetschspalts 34 wird in diesem Fall durch die geometrische Gestaltung des Gegenstücks 32 und der Ventilnadel 8, die Materialwahl für jeweils das Gegenstück 32 und die Ventilnadel 8 und den gewählten Temperaturunterschied bei der Montage eingestellt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015217513 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einem mit flüssigem Fluid gefüllten Ankerraum (25) eines Gehäuses (6) angeordneten Anker (4) eines elektromagnetischen Aktuators (2) und einer von einem Anker (4) betätigbaren Ventilnadel (8), die zum Betätigen eines Ventilschließkörpers (9) dient, der mit einer Ventilsitzfläche (10) zu einem Dichtsitz (26) zusammen wirkt, wobei der Anker (4) an der Ventilnadel (8) bewegbar geführt ist, wobei zumindest ein mit der Ventilnadel (8) verbundenes Anschlagelement (11, 12) vorgesehen ist und wobei das Anschlagelement (11, 12) eine Anschlagfläche (30) aufweist, die im Zusammenhang mit einer Betätigung der Ventilnadel (8) eine Relativbewegung zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (8) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (12) eine von der Anschlagfläche (30) abgewandte Quetschspaltfläche (31) aufweist, dass ein Gegenstück (32) mit einer der Quetschspaltfläche (31) zugewandten Gegenfläche (33) vorgesehen ist, dass das Anschlagelement (12) und das Gegenstück (32) so angeordnet sind, dass zwischen der Quetschspaltfläche (31) des Anschlagelements (12) und der Gegenfläche (33) des Gegenstücks (32) ein Quetschspalt (34) ausgebildet ist, und dass das Anschlagelement (12) und das Gegenstück (32) so ausgebildet sind, dass bei der Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (8) an dem Anschlagelement (12) eine zumindest teilweise Verdrängung von flüssigem Fluid aus dem Quetschspalt (34) erfolgt.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (30) so ausgestaltet ist, dass bei der Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (8) eine elastische Verformung des Anschlagelements (12) erfolgt.
  3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (30) so ausgestaltet ist, dass bei der Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (8) eine Verformung der Quetschspaltfläche (31) des Anschlagelements (12) erfolgt.
  4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (30) radial beabstandet zu der Ventilnadel (8) und vorzugsweise ringförmig ausgestaltet ist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (32) ringförmig ausgebildet ist und dass das Gegenstück (32) mit dem Anschlagelement (12) verbunden ist.
  6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (32) in einem Verbindungsbereich (40) zumindest mittelbar mit der Ventilnadel (8) verbunden ist und dass entlang einer Längsachse (7) der Ventilnadel (8) betrachtet ein so großer Abstand zwischen der Gegenfläche (33) des Gegenstücks (32) und dem Verbindungsbereich (40) vorgegeben ist, dass bei der Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (8) aufgrund einer Stauchung der Ventilnadel (8) eine zumindest anteilige Verdrängung von flüssigem Fluid aus dem Quetschspalt (34) erfolgt.
  7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (8) in dem Verbindungsbereich (40) einen Außendurchmesser (50) aufweist, der größer als ein maximaler Durchmesser (51) des Ventilschließkörpers (9) der Ventilnadel (8) ist.
  8. Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (32) zumindest teilweise hülsenförmig ausgestaltet ist und dass das Gegenstück (32) in dem Verbindungsbereich (40) einen reduzierten Innendurchmesser (42) aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildeten Ventils (1), wobei zum Vorgeben des Quetschspalts (34) zwischen die Quetschspaltfläche (31) des Anschlagelements (12) und die Gegenfläche (33) des Gegenstücks (32) ein auflösbarer Abstandskörper angeordnet wird und wobei der auflösbare Abstandskörper nach einer zumindest mittelbaren Verbindung des Gegenstücks (32) und dem Anschlagelement (12) aufgelöst wird.
  10. Verfahren zur Herstellung eines nach einem der Ansprüche 6 bis 8 ausgebildeten Ventils (1), wobei bei einem zumindest mittelbaren Verbinden des Gegenstücks (32) mit dem Anschlagelement (12) der Quetschspalt (34) durch eine Temperaturdifferenz zwischen dem Gegenstück (32) und der Ventilnadel (8) eingestellt wird.
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