[0001] Die Erfindung betrifft ein Magnetventil für ein Kraftstoffeinspritzventil, ein Verfahren
zum Betreiben eines solchen Magnetventils und ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem
solchen Magnetventil, wobei das Kraftstoffeinspritzventil vorzugsweise zur Einbringung
von Kraftstoff unter hohem Druck in den Brennraum einer Brennkraftmaschine Verwendung
findet.
Stand der Technik
[0002] Kraftstoffeinspritzventile mit einem Magnetventil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
sind aus dem Stand der Technik beispielsweise aus der
DE 10 2007 052 753 A1 bekannt. Bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil wird der verdichtete Kraftstoff
dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt und hier durch Einspritzöffnungen in einen
Brennraum einer Brennkraftmaschine eingebracht, wobei der Kraftstoff bedingt durch
den hohen Kraftstoffdruck fein zerstäubt wird. Das Öffnen und Schließen dieser Einspritzöffnungen
wird mittels einer Düsennadel gesteuert, die längsbeweglich innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils
angeordnet ist. Die Bewegungen der Düsennadel erfolgt servohydraulisch, indem der
Kraftstoffdruck in einem Steuerraum mittels eines Magnetventils variiert wird, wobei
durch den Druck im Steuerraum eine Schließkraft auf die Düsennadel ausgeübt wird.
Das Magnetventil umfasst dabei einen Magnetanker, der mit einem Elektromagneten zusammenwirkt
und durch die Kraft des Elektromagneten entgegen der Kraft einer Schließfeder bewegbar
ist. Durch die Längsbewegung des Magnetankers wird ein Absteuerquerschnitt, eine sogenannte
Ablaufdrossel, auf- und zugesteuert, sodass Kraftstoff aus dem Steuerraum in einen
Niederdruckraum abfließen kann, wodurch sich der Druck im Steuerraum erniedrigt. Entsprechend
baut sich der Druck im Steuerraum wieder auf, wenn das Magnetventil geschlossen wird.
[0003] Das Magnetventil umfasst den Magnetanker, wobei der Magnetanker einen Ankerteller
ausbildet, der weitgehend flach ausgebildet ist und dem Elektromagneten gegenüber
liegt. Um ein magnetisches Kleben des Ankertellers am Elektromagneten zu verhindern,
ist eine Restluftscheibe zwischen dem Ankerteller und dem Elektromagneten vorgesehen.
Dadurch kommt der Magnetanker nicht direkt am Elektromagneten zur Anlage, sondern
an der Restluftspaltscheibe, sodass ein Luftspalt zwischen dem Ankerteller und dem
Elektromagneten verbleibt. Die Restluftspaltscheibe befindet sich dabei am äußeren
Rand des Ankertellers, während die Schließfeder, die den Magnetanker in Richtung seiner
Schließstellung beaufschlagt, in der Mitte des Ankertellers auf den Magnetanker einwirkt.
[0004] Wird der Elektromagnet bestromt, so wird der Ankerteller aus seiner Schließstellung
angezogen und kommt in Anlage an die Restluftspaltscheibe, da der Elektromagnet eine
größere Kraft auf den Magnetanker ausübt als die Schließkraft der Schließfeder. Bei
dem bekannten Magnetventil wird durch die Auswirkung der Schließfeder der Ankerteller
leicht durchgebogen, da die Schließfeder den Ankerteller vom Magneten weg mit einer
Kraft beaufschlagt. Die so bewirkte Durchbiegung des Ankertellers beträgt bei den
bekannten Magnetventilen ungefähr ein Mikrometer.
[0005] Zu Beginn des Betriebs ist das Magnetventil auf einer niedrigen Temperatur, da es
beispielsweise als Teil eines Kraftstoffeinspritzventils mit Kraftstoff niedriger
Temperatur umspült ist. Wird das Kraftstoffeinspritzventil jetzt in Betrieb genommen,
so strömt bei geöffnetem Magnetventil Kraftstoff aus dem Steuerraum durch eine Ablaufdrossel
in den Niederdruckraum. Der hochverdichtete Kraftstoff wird dadurch entspannt und
erwärmt sich stark, was zuerst vor allem zu einer Erwärmung des Magnetankers führt.
Der Magnetanker dehnt sich daraufhin aus, während die übrigen Komponenten des Kraftstoffeinspritzventils,
insbesondere die äußeren Gehäuseelemente des Magnetventils, noch eine niedrige Temperatur
aufweisen.
[0006] Durch die Wärmeausdehnung des Magnetankers erniedrigt sich der maximale Hub des Magnetventils
um bis zu 8 µm, was so lange anhält, bis das Magnetventil eine einheitliche Temperatur
erreicht hat. Ein verringerter Hub des Magnetventils kann jedoch zu veränderten Strömungseigenschaften
an der Ablaufdrossel führen, das heißt, dass der Druckabbau innerhalb des Steuerraums
durch den nicht voll geöffneten Abflussquerschnitt im Magnetventil nicht so rasch
erfolgt, wie es notwendig ist, um die gleiche Schaltdynamik des Kraftstoffeinspritzventils
zu erreichen wie bei kalten Einspritzventil oder wenn dieses seine Betriebstemperatur
erreicht hat. Dadurch kann es zu Unregelmäßigkeiten während der Warmlaufphase kommen
und damit zu unregelmäßigen Einspritzungen. Weitere Magnetventile sind bekannt aus
der
DE102009001706 A1 und der
GB2058467 A.
Offenbarung der Erfindung
[0007] Das erfindungsgemäße Magnetventil weist demgegenüber den Vorteil auf, dass der verringerte
Öffnungshub bei teilweiser Erwärmung der Komponenten kompensierbar ist und damit ein
einheitlicher Öffnungsquerschnitt bei allen Temperaturen erreicht werden kann. Dazu
weist das Magnetventil einen eine Längsachse aufweisenden und entlang dieser Längsachse
beweglichen Magnetanker auf, der mit einem Elektromagneten zusammenwirkt, wobei der
Magnetanker einen Ankerteller ausbildet, der dem Elektromagneten gegenüber angeordnet
ist. Weiter ist zwischen dem Elektromagneten und dem Ankerteller eine Restluftspaltscheibe
angeordnet, die ein direktes Anliegen des Ankertellers am Elektromagneten verhindert,
wobei der Ankerteller mit seinem äußeren Rand an der Restluftspaltscheibe zur Anlage
kommt. Weiterhin ist eine Schließfeder vorgesehen, die den Magnetanker mit einer Schließkraft
in Richtung eines Ventilsitzes beaufschlagt, wobei die Schließfeder auf den Ankerteller
nahe seiner Längsachse einwirkt und durch das Zusammenwirken des Magnetankers mit
dem Ventilsitz ein Durchflussquerschnitt für ein Fluid geöffnet oder geschlossen werden
kann. Erfindungsgemäß ist innerhalb des Ankertellers eine Schwächungszone ausgebildet,
sodass die Flexibilität des Ankertellers erhöht wird. Die Schwächungszone wird durch
eine umlaufende Ringnut gebildet, die auf der dem Elektromagneten zugewandten Fläche
des Ankertellers ausgebildet ist. Die Schwächungszone kann aber auch durch eine umlaufende
Ringnut ausgebildet sein, die auf der dem Elektromagneten abgewandten Fläche des Ankertellers
ausgebildet ist, wobei es auch vorgesehen sein kann, dass auf beiden Seiten eine Ringnut
ausgebildet ist. Je nach Tiefe und Form der Ringnut lässt sich so die Schwächungszone
einstellen, ohne die Stabilität des Ankertellers insgesamt zu beeinträchtigen.
[0008] Durch die Ausbildung der Schwächungszone wird der Ankerteller bei Beaufschlagung
mit der Schließfeder stärker durchgebogen als dies bei den bekannten Federtellern
der Fall ist. Die Durchbiegung des Ankertellers entspricht dabei etwa dem Betrag,
um den sich der Magnetanker aufgrund seiner thermischen Ausdehnung beim Betrieb verlängert
und damit normalerweise den Hub des Magnetventils verringert. Soll nun der verringerte
Magnetventilhub bei teilweise erwärmten Magnetventil kompensiert werden, kann die
Kraft des Elektromagneten erhöht werden, sodass auch das Innere des Ankertellers stärker
angezogen wird als dies zum Öffnen des Magnetventils und zur Überwindung der Schließfederkraft
notwendig ist. Die Kraft der Schließfeder wird so durch die erhöhte Magnetkraft teilweise
kompensiert, sodass das Innere des Magnetankers angehoben wird und der Federteller
eine nahezu flache Form einnimmt. Dadurch wird der Gesamthub des Magnetventils wieder
erhöht und auf den Stand gebracht, der vor der teilweisen Erwärmung vorhanden war.
Erwärmt sich im Laufe des Betriebs das gesamte Magnetventil und damit auch die anderen
Komponenten, so wird die Bestromung des Elektromagneten bei Öffnung des Magnetventils
heruntergefahren und der Magnetanker öffnet wie bei kaltem Einspritzventil.
[0009] In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schließfeder als Schraubendruckfeder
ausgebildet, deren Längsachse mit der Längsachse des Magnetankers zusammenfällt. Dadurch
ist ein kompakter Aufbau möglich und über die Ausgestaltung der Schließfeder kann
leicht die Kraft derselben variiert werden.
[0010] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Magnetanker eine Längsbohrung
auf, deren Längsachse die Längsachse des Magnetankers bildet. Dadurch ist eine Führung
des Magnetankers auf einem Ventilbolzen möglich, dessen Längsachse mit der Längsachse
des Magnetankers zusammenfällt. Weiterhin kann es in vorteilhafter Weise vorgesehen
sein, dass die Restluftspaltscheibe als ebene Ringscheibe ausgebildet ist. Dadurch
lässt sich einfach über die Dicke der Restluftspaltscheibe der minimale Abstand einstellen,
den der Ankerteller vom Elektromagneten einnehmen kann.
[0011] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Magnetventils wird das Magnetventil
derart betrieben, dass bei einer niedrigen Temperatur ein erster Spulenstrom durch
den Elektromagneten geleitet wird, wodurch eine Magnetkraft erzeugt wird, die über
das für das Bewegen des Magnetankers und die Überwindung der Kraft der Schließfeder
notwendige Maß hinaus geht. Bei einer höheren Temperatur des Magnetventils wird der
Spulenstrom zum Öffnen des Magnetventils gegenüber dem ersten Spulenstrom erniedrigt.
Durch die beiden verschiedenen Spulenströme zum Öffnen des Magnetventils im kalten
und im warmen Zustand kann der Hub des Magnetventils konstant gehalten werden, da
über die Durchbiegung des Magnetankers bzw. des Ankertellers, die sich durch den Spulenstrom
einstellen lässt, der Hub des Elektromagneten eingestellt werden kann.
[0012] In vorteilhafter Weise ist ein erfindungsgemäßes Magnetventil in einem Kraftstoffeinspritzventil
vorgesehen, das zur Einspritzung von Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum
einer Brennkraftmaschine dient. Dazu weist das Kraftstoffeinspritzventil ein mit Kraftstoff
unter hohem Druck befüllbaren Druckraum auf, in dem eine längsbewegliche Düsennadel
angeordnet ist, die mit einem Düsensitz zum Öffnen und Schließen wenigstens einer
Einspritzöffnung zusammenwirkt, wobei die Düsennadel mit ihrer dem Düsensitz abgewandten
Stirnseite einen Steuerraum begrenzt, in dem ein wechselnder Druck einstellbar ist,
indem der Steuerraum mit einem im Gehäuse ausgebildeten Niederdruckraum über das Steuerventil
verbindbar ist. Das Steuerventil ist dabei als erfindungsgemäßes Magnetventil ausgebildet.
Zeichnung
[0013] In der Zeichnung sind ein erfindungsgemäßes Magnetventil und ein erfindungsgemäßer
Kraftstoffinjektor dargestellt. Es zeigen
- Figur 1
- einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil mit einem
erfindungsgemäßen Magnetventil als Steuerventil,
- Figur 2
- eine Vergrößerung von Figur 1 im Bereich des Magnetventils und
- Figur 3
- eine separate Darstellung des Magnetankers zur Verdeutlichung der mechanischen Durchbiegung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0014] In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt,
wobei das Kraftstoffeinspritzventil ein erfindungsgemäßes Magnetventil aufweist. Das
Kraftstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf mit einer Längsachse 3, das einen
Magnetkörper 6, einen Haltekörper 4 und einen Düsenköper 5 umfasst, die über eine
in der Zeichnung nicht dargestellte Spannvorrichtung flüssigkeitsdicht gegeneinander
verspannt sind. Im Haltekörper 4 und im Düsenkörper 5 ist ein Druckraum 9 ausgebildet,
der über einen Kraftstoffhochdruckanschluss 11 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar
ist. Dazu ist im Haltekörper 4 eine Hochdruckbohrung 10 ausgebildet, die in den Hochdruckraum
9 mündet, durch den der verdichtete Kraftstoff bis in den Bereich eines Düsensitzes
17 strömt, der am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 5 ausgebildet ist. Innerhalb
des Druckraums 9 ist eine kolbenförmige Düsennadel 15 längsverschiebbar angeordnet,
die an ihrem brennraumseitigen Ende eine Dichtfläche 16 aufweist, mit der die Düsennadel
15 mit dem Düsensitz 17 zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung
18 zusammenwirkt, die am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 5 ausgebildet ist.
Ist die Düsennadel 15 in Anlage am Düsensitz 17, so werden die Einspritzöffnungen
8 gegen den Druckraum 9 verschlossen, während bei vom Ventilsitz 17 abgehobener Düsennadel
15 Kraftstoff aus dem Druckraum 9 zu den Einspritzöffnungen 8 strömen kann und durch
diese hindurch in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.
[0015] Dem Düsensitz 17 abgewandt wird der Druckraum 9 durch ein Ventilstück 12 verschlossen,
welches mittels einer Spannschraube 14 innerhalb des Haltekörpers 4 ortsfest fixiert
ist. Das Ventilstück 12 weist eine Sackbohrung 26 auf, die das düsensitzabgewandte
Ende der Düsennadel 15 aufnimmt, wobei durch die düsensitzabgewandte Stirnseite der
Düsennadel 15 und die Sackbohrung 26 innerhalb des Ventilstücks 12 ein Steuerraum
22 begrenzt wird, welcher über eine Zulaufdrossel 20 mit dem Druckraum 9 verbunden
ist. Im Ventilstück 12 ist darüber hinaus eine Ablaufbohrung 24 ausgebildet, in der
eine Ablaufdrossel 25 ausgebildet ist, die in einen Ablaufraum 31 mündet, welcher
im düsensitzabgewandten Endbereich des Haltekörpers 4 ausgebildet ist. Der Niederdruckraum
35 ist über eine Ablaufbohrung 37 mit einem Rücklaufsystem verbunden in dem ein niedriger
Kraftstoffdruck herrscht, sodass im Niederdruckraum 35 stets ein niedriger Kraftstoffdruck
anliegt.
[0016] Im Niederdruckraum 35 ist ein Steuerventil 30 angeordnet, welches als elektromagnetisches
Steuerventil ausgebildet ist und welches einen Elektromagneten 44 aufweist, wobei
der Elektromagnet 44 einen Magnetkern 45 mit einer Ausnehmung 47 und einer darin angeordneten
Magnetspule 46 umfasst. Der Elektromagnet 44 ist dabei im Magnetkörper 6 angeordnet,
welcher das brennraumabgewandte Ende des Gehäuses 2 bildet und mittels einer Spannmutter
7 gegen den Haltekörper 4 verspannt ist. Das Steuerventil 30 umfasst weiterhin einen
Magnetanker 40, welcher einen weitgehend flachen Ankerteller 140 ausbildet, der dem
Elektromagneten 44 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Magnetanker 40 weist weiterhin
eine Bohrung 48 auf, in der ein Ventilbolzen 34 angeordnet ist, auf dem der Magnetanker
40 längsbeweglich geführt ist. Der Magnetanker 40 wird darüber hinaus in einem hülsenförmigen
Fortsatz 112 des Ventilstücks 12 an seiner Außenseite geführt, wobei durch den hülsenförmigen
Fortsatz 112 ein Ablaufraum 31 begrenzt wird, welcher über die Ablaufdrossel 25 und
die Ablaufbohrung 24 mit dem Steuerraum 22 verbunden ist. Der Magnetanker 42 wirkt
darüber hinaus mit einem ringförmigen Ventilsitz 42 zusammen, der im Ventilstück 12
ausgebildet ist, sodass der Ablaufraum 31 mit dem Niederdruckraum 35 verbindbar ist,
wenn der Magnetanker 40 durch den Elektromagneten 44 vom Ventilsitz 42 weggezogen
wird. Bei ausgeschaltetem Elektromagneten 44 wird der Magnetanker 40 durch eine Schließfeder
50, welche den Ventilbolzen 34 umgebend innerhalb des Magnetkerns 45 angeordnet ist,
in Richtung des Ventilsitzes 42 mit einer Schließkraft beaufschlagt.
[0017] Die Funktionsweise des Kraftstoffinjektors ist wie folgt: Zu Beginn der Einspritzung
ist der Elektromagnet 44 nicht bestromt, und die Schließfeder 50 drückt den Magnetanker
40 gegen den Ventilsitz 42. Dadurch ist der Ablaufraum 31 vom Niederdruckraum 35 hydraulisch
getrennt, wobei im Steuerraum 22 ein hoher Kraftstoffdruck anliegt, der die Düsennadel
15 gegen den Düsensitz 17 drückt und damit die Einspritzöffnungen 18 verschließt.
Soll eine Einspritzung erfolgen, so wird der Elektromagnet 44 bestromt, was eine magnetische
Kraft auf den Magnetanker 40 bewirkt, die diesen in Richtung des Elektromagneten 44
zieht. Der Magnetanker 40 bewegt sich daraufhin vom Ventilsitz 42 weg, bis er in Anlage
an die Drosselscheibe 52 kommt. Über den jetzt aufgesteuerten Ventilsitz 42 fließt
Kraftstoff aus dem Zulaufraum 31 in den Niederdruckraum 35 ab, wodurch der Druck im
Steuerraum 22 erniedrigt wird und die hydraulischen Kräfte im Hochdruckraum 9 die
Düsennadel 15 vom Düsensitz 17 wegdrücken. In die jetzt freigegebenen Einspritzöffnungen
18 strömt daraufhin unter hohem Druck stehender Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 9,
wobei der Kraftstoff beim Austritt aus den Einspritzöffnungen 18 aufgrund des hohen
Kraftstoffdrucks fein zerstäubt wird. Zur Beendigung der Einspritzung wird der Elektromagnet
abgeschaltet, sodass die Magnetkraft entfällt. Der Magnetanker 40 wird durch die Schließfeder
50 zurück in seine Schließstellung gedrückt, sodass sich die ursprünglichen Druckverhältnisse
wieder einstellen und die Düsennadel 15 die Einspritzöffnungen 18 erneut verschließt.
[0018] In Öffnungsstellung des Magnetankers 40, also wenn der Ankerteller 140 in Anlage
an der Restluftspaltscheibe 52 ist, wirkt auf den Ankerteller 140 weiterhin die Kraft
der Schließfeder 50. Durch die Schwächungszone 55 wird dadurch der Ankerteller 140
etwas durchgebogen, da die Magnetkraft im Inneren des Elektromagneten 44 geringer
ist als die Kraft der Schließfeder 50. Dies ist in Figur 3 nochmals dargestellt, wo
der Magnetanker 40 unter einer solchen Belastung dargestellt ist, wobei die Durchbiegung
d des Ankertellers 140 sehr stark übertrieben dargestellt ist. Diese Durchbiegung
d entspricht bei normaler Bestromung des Elektromagneten 44 etwa 6 bis 8 µm.
[0019] Dieser Effekt kann zum Ausgleich der unterschiedlichen Hübe des Elektromagneten benutzt
werden, die durch die Erwärmung des gesamten Magnetventils zustande kommen. Zu Beginn
des Gebrauchs befindet sich das gesamte Magnetventil auf einem niedrigen Temperaturniveau,
ebenso der im Kraftstoffeinspritzventil befindliche Kraftstoff. Entweicht der hochverdichtete
Kraftstoff jetzt durch Öffnen des Magnetventils aus dem Steuerraum 22, so wird die
in ihm gespeicherte mechanische Energie freigesetzt, was sich in einer starken Erwärmung
des abgeströmten Kraftstoffs bemerkbar macht. Dieser erwärmt den Magnetanker 40, der
sich durch die thermische Ausdehnung verlängert und dadurch den maximalen Hub des
Magnetankers verringert, typischerweise um ca. 8 µm. Dies kann bei dem vorliegenden
erfindungsgemäßen Magnetventil jedoch dadurch kompensiert werden, dass die Bestromung
des Magnetventils 44 über das für das Öffnen des Steuerventils notwendige Maß erhöht
wird, sodass auch im Inneren des Elektromagneten eine Kraft wirkt. Die Kraft der Schließfeder
50 wird damit überdrückt und die Durchbiegung des Ankertellers 140, wie in Figur 2a
dargestellt, zumindest teilweise kompensiert. Damit erhöht sich der maximale Hub des
Magnetankers 40 wieder und auf den ursprünglichen Wert. Wenn sich im weiteren Betrieb
des Magnetventils auch die übrigen Komponenten nach und nach erwärmen und die gleiche
Temperatur annehmen wie der Magnetanker 40, so steigt dadurch der maximale Hub des
Magnetankers 40 wiederum an. Um den Hub des Magnetankers 40 konstant zu lassen, wird
jetzt die Bestromung des Elektromagneten 44 herabgesetzt. Der Federteller 140 zeigt
dann erneut die in Figur 3 dargestellte Durchbiegung.
[0020] Die Schwächungszone 55 kann, wie in der Figur 3 dargestellt, durch eine erste Ringnut
56 und eine zweite Ringnut 57 ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, die Schwächungszone
55 auf andere Weise herzustellen, bspw. durch über den Umfang verteilt angeordnete
Bohrungen, die den Ankerteller 140 durchdringen oder durch eine andere mechanische
Schwächung des Ankertellers 140 in diesem Bereich. Die Schwächungszone 52 sollte dabei
vorzugsweise im Bereich des Spulenfensters platziert, um den Magnetkraftverlust infolge
der Änderung der Magnetankergeometrie möglichst gering zu halten. Das Spulenfenster
ist dabei der Bereich des Magnetkerns 45, in dem durch die Ausnehmung 47 eine dem
Magnetanker 40 zugewandte Öffnung gebildet wird.
1. Magnetventil für ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem eine Längsachse (3) aufweisenden
und entlang dieser Längsachse (3) beweglichen Magnetanker (40), der mit einem Elektromagneten
(44) zusammenwirkt, wobei der Magnetanker (40) einen Ankerteller (140) ausbildet,
der dem Elektromagneten (44) gegenüber angeordnet ist, und zwischen dem Elektromagneten
(44) und dem Ankerteller (140) eine Restluftspaltscheibe (52) ein direktes Anliegen
des Ankertellers (140) am Elektromagneten (44) verhindert, wobei der Ankerteller (140)
mit seinem äußeren Rand an der Restluftspaltscheibe (52) zur Anlage kommt, und mit
einer Schließfeder (50), die den Magnetanker (40) mit einer Schließkraft in Richtung
eines Ventilsitzes (42) beaufschlagt, wobei die Schließfeder (50) auf dem Ankerteller
(140) nahe seiner Längsachse (3) aufliegt und durch das Zusammenwirken des Magnetankers
(40) mit dem Ventilsitz (42) ein Durchflussquerschnitt für ein Fluid geöffnet oder
geschlossen werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
radial innerhalb des Ankerteller (140) eine Schwächungszone (55) ausgebildet ist,
die durch eine auf der dem Elektromagneten (44) zugewandten Fläche des Ankertellers
(140) ausgebildete umlaufende Ringnut (56) und/oder durch eine auf der dem Elektromagneten
(44) abgewandten Fläche des Ankertellers (140) ausgebildete umlaufende Ringnut (57)
ausgebildet ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (50) als Schraubendruckfeder ausgebildet ist, deren Längsachse mit
der Längsachse (3) des Magnetankers (40) zusammenfällt.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (40) eine Längsbohrung (41) aufweist, deren Längsachse die Längsachse
des Magnetankers (40) bildet.
4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (52) als ebene Ringscheibe ausgebildet ist.
5. Kraftstoffeinspritzventil mit einem Gehäuse, in dem ein mit Kraftstoff unter hohem
Druck befüllbarer Druckraum (9) ausgebildet ist, in eine längsbewegliche Düsennadel
(15) angeordnet ist, die mit einem Düsensitz (17) zum Öffnen und Schließen wenigstens
einer Einspritzöffnung (18) zusammenwirkt, wobei die Düsennadel (15) mit ihrer dem
Düsensitz (17) abgewandten Stirnseite einen Steuerraum (22) begrenzt, in dem ein wechselnder
Druck einstellbar ist, indem der Steuerraum (22) mit einem im Gehäuse (2) ausgebildeten
Niederdruckraum (35) über das Steuerventil (30) verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steuerventil (30) als ein Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet
ist.
6. Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
der Ankerteller (140) wegen der Schwächungszone (55) bei Anlage an der Restluftspaltscheibe
(52) durch die Kraft der Schließfeder (50) etwas durchgebogen wird und die Durchbiegung
dabei etwa dem Betrag entspricht, um den sich der Magnetanker (140) aufgrund seiner
thermischen Ausdehnung im Betrieb verlängert,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer niedrigen Temperatur des Magnetventils ein erster Spulenstrom durch den
Elektromagneten (44) geleitet wird, wodurch eine Magnetkraft erzeugt wird, die über
das für das Bewegen des Magnetankers und die Überwindung der Kraft der Schließfeder
(50) notwendige Maß hinausgeht, so dass die Kraft der Schließfeder (50) überdrückt
und die Durchbiegung des Ankertellers (140) zumindest teilweise kompensiert wird,
und bei einer höheren Temperatur der Spulenstrom zum Öffnen des Magnetventils gegenüber
dem ersten Spulenstrom erniedrigt ist.
1. Solenoid valve for a fuel injection valve having a solenoid armature (40) which has
a longitudinal axis (3), said solenoid armature (40) can be moved along the said longitudinal
axis (3), and interacts with an electromagnet (44), the solenoid armature (40) configuring
an armature plate (140) which is arranged opposite the electromagnet (44), and a residual
air gap disc (52) between the electromagnet (44) and the armature plate (140) preventing
direct bearing of the armature plate (40) against the electromagnet (44), the armature
plate (140) coming to bear with its outer edge against the residual air gap disc (52),
and having a closing spring (50) which loads the solenoid armature (40) with a closing
force in the direction of a valve seat (42), the closing spring (50) lying on the
armature plate (140) close to its longitudinal axis (3), and it being possible for
a throughflow cross section for a fluid to be opened or closed by way of the interaction
of the solenoid armature (40) with the valve seat (42),
characterized in that
a weakened zone (55) is configured radially within the armature plate (140), which
weakened zone (55) is configured by way of a circumferential annular groove (56) which
is configured on that face of the armature plate (140) which faces the electromagnet
(44), and/or by way of a circumferential annular groove (57) which is configured on
that face of the armature plate (140) which faces away from the electromagnet (44).
2. Solenoid valve according to Claim 1, characterized in that the closing spring (50) is configured as a helical compression spring, the longitudinal
axis of which coincides with the longitudinal axis (3) of the solenoid armature (40).
3. Solenoid valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the solenoid armature (40) has a longitudinal bore (41), the longitudinal axis of
which forms the longitudinal axis of the solenoid armature (40) .
4. Solenoid valve according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the residual air gap disc (52) is configured as a planar annular disc.
5. Fuel injection valve having a housing, in which a pressure space (9) is configured
which can be filled with fuel under high pressure and in which a longitudinally movable
nozzle needle (15) is arranged which interacts with a nozzle seat (17) in order to
open and close at least one injection opening (18), the nozzle needle (15) delimiting,
by way of its end side which faces away from the nozzle seat (17), a control space
(22), in which a varying pressure can be set, by it being possible for the control
space (22) to be connected via the control valve (30) to a low pressure space (35)
which is configured in the housing (2),
characterized in that
the control valve (30) is configured as a solenoid valve according to one of Claims
1 to 4.
6. Method for operating a solenoid valve according to one of Claims 1 to 4, the armature
plate (140) being deflected somewhat, on account of the weakened zone (55), by way
of the force of the closing spring (50) in the case of contact with the residual air
gap disc (52), and the deflection corresponding here approximately to the amount,
by which the magnet armature (140) is lengthened on account of its thermal expansion
during operation,
characterized
in that, at a low temperature of the solenoid valve, a first coil current is conducted through
the electromagnet (44), as a result of which a magnetic force is generated which goes
beyond the magnitude necessary for the movement of the solenoid armature and the overcoming
of the force of the closing spring (50), with the result that the force of the closing
spring (50) is overcome and the deflection of the armature plate (140) is compensated
for at least partially, and, at a higher temperature, the coil current for opening
the solenoid valve is lowered in comparison with the first coil current.
1. Électrovalve pour une soupape d'injection de carburant comprenant un induit magnétique
(40) présentant un axe longitudinal (3) et pouvant être déplacé le long de cet axe
longitudinal (3), qui coopère avec un électroaimant (44), l'induit magnétique (40)
constituant un plateau d'induit (140) qui est disposé en face de l'électroaimant (44),
et un disque à entrefer résiduel (52) entre l'électroaimant (44) et le plateau d'induit
(140) empêchant une application directe du plateau d'induit (140) contre l'électroaimant
(44), le plateau d'induit (140) venant en appui avec son bord extérieur contre le
disque d'entrefer résiduel (52) et comprenant un ressort de fermeture (50) qui sollicite
l'induit magnétique (40) avec une force de fermeture dans la direction d'un siège
de soupape (42), le ressort de fermeture (50) reposant sur le plateau d'induit (140)
à proximité de son axe longitudinal (3) et une section transversale d'écoulement pour
un fluide pouvant être ouverte ou fermée par coopération de l'induit magnétique (40)
avec le siège de soupape (42),
caractérisée en ce
qu'une zone d'affaiblissement (55) est réalisée radialement à l'intérieur du plateau
d'induit (140), laquelle est réalisée par une rainure annulaire périphérique (56)
réalisée sur la surface du plateau d'induit (140) tournée vers l'électroaimant (44)
et/ou par une rainure annulaire périphérique (57) réalisée sur la surface du plateau
d'induit (140) opposée à l'électroaimant (44).
2. Électrovalve selon la revendication 1,
caractérisée en ce que le ressort de fermeture (50) est réalisé sous forme de ressort de compression hélicoïdal
dont l'axe longitudinal coïncide avec l'axe longitudinal (3) de l'induit magnétique
(40).
3. Électrovalve selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que l'induit magnétique (40) présente un alésage longitudinal (41) dont l'axe longitudinal
forme l'axe longitudinal de l'induit magnétique (40).
4. Électrovalve selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le disque à entrefer résiduel (52) est réalisé sous forme de disque annulaire plan.
5. Soupape d'injection de carburant comprenant un boîtier dans lequel un espace de pression
(9) pouvant être rempli de carburant à haute pression est réalisé, est disposé dans
une aiguille de buse (15) déplaçable longitudinalement qui coopère avec un siège de
buse (17) pour ouvrir et fermer au moins une ouverture d'injection (18), l'aiguille
de buse (15) limitant avec son côté frontal opposé au siège de buse (17) un espace
de commande (22) dans lequel peut être ajustée une pression variable, par le fait
que l'espace de commande (22) peut être connecté par le biais de la soupape de commande
(30) à un espace basse pression (35) réalisé dans le boîtier (2),
caractérisée en ce que
la soupape de commande (30) est réalisée sous forme d'électrovalve selon l'une quelconque
des revendications 1 à 4.
6. Procédé pour faire fonctionner une électrovalve selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, le plateau d'induit (140) étant quelque peu recourbé du fait de la zone d'affaiblissement
(55) lors de l'application contre le disque à entrefer résiduel (52) sous l'effet
de la force du ressort de fermeture (50), et la courbure correspondant dans ce cas
approximativement à la valeur du prolongement de l'induit magnétique (140) sous l'effet
de sa dilatation thermique pendant le fonctionnement,
caractérisé en ce que
dans le cas d'une faible température de l'électrovalve, un premier courant de bobine
est conduit à travers l'électroaimant (44), de sorte qu'une force magnétique soit
générée, laquelle dépasse la valeur nécessaire pour le déplacement de l'induit magnétique
et pour surmonter la force du ressort de fermeture (50), de sorte que la force du
ressort de fermeture (50) est surmontée et que la courbure du plateau d'induit (140)
est au moins en partie compensée, et en cas de température plus élevée, le courant
de bobine pour ouvrir l'électrovalve est réduit par rapport au premier courant de
bobine.