DE10043625A1 - Hydraulisch übersetztes Ventil - Google Patents
Hydraulisch übersetztes VentilInfo
- Publication number
- DE10043625A1 DE10043625A1 DE10043625A DE10043625A DE10043625A1 DE 10043625 A1 DE10043625 A1 DE 10043625A1 DE 10043625 A DE10043625 A DE 10043625A DE 10043625 A DE10043625 A DE 10043625A DE 10043625 A1 DE10043625 A1 DE 10043625A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve
- piston
- chamber
- pressure
- valve according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
- F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
- F02M63/0036—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat with spherical or partly spherical shaped valve member ends
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
- F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
- F02M2200/705—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for filling or emptying hydraulic chamber, e.g. for compensating clearance or thermal expansion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Es wird ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Aktuator-Einheit (4) zur Betätigung eines in einer Bohrung (10) eines Ventilkörpers (7) axial verschiebbaren Ventilglieds (3), das zumindest ein in einem Ventilraum (18) angeordnetes mit mindestens einem ersten Ventilsitz (14) zusammenwirkendes Ventilschließglied (12) sowie einen ersten Kolben (9) und einen zweiten Kolben (11) aufweist. Zwischen den Kolben (9, 11) ist eine als hydraulische Übersetzung arbeitende Hydraulikkammer (13) angeordnet, sie zum Ausgleich von Leckverlusten eine Befülleinrichtung aufweist, die aus einem Druckausgleichskanal (24) besteht, der im wesentlichen den in dem Ventilraum (18) herrschenden Druck auf die Hydraulikkammer (13) überträgt, so daß ein quasi kraftausgeglichenes Ventil vorliegt (Figur).
Description
Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern von Flüs
sigkeiten gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
näher definierten Art aus.
Derartige Ventile zum Steuern von Flüssigkeiten sind aus
der Praxis bekannt. Sie werden z. B. bei Kraftstoffinjekto
ren, insbesondere Common-Rail-Injektoren, oder auch bei
Pumpen von Kraftfahrzeugen in unterschiedlichsten Ausfüh
rungen eingesetzt.
Ein derartiges Ventil ist auch aus der EP 0 477 400 A1 be
kannt. Dieses Ventil wird mittels eines piezoelektrischen
Aktors betätigt. Die Auslenkung des Aktors wird über eine
als hydraulische Übersetzung und Toleranzausgleichselement
dienende Hydraulikkammer auf das Ventilschließglied über
tragen. Die Hydraulikkammer liegt zwischen den Stirnseiten
zweier Kolben mit unterschiedlichem Durchmesser, von denen
einer, nämlich der mit dem größeren Durchmesser, mit dem
piezoelektrischen Aktor verbunden ist, und der andere, näm
lich der mit dem kleineren Durchmesser, mit dem Ventil
schließglied verbunden ist. Die Hydraulikkammer ist so aus
gebildet, daß der mit dem Ventilschließglied verbundene
Kolben gegenüber dem mit dem piezoelektrischen Aktor ver
bundenen Kolben mit größerem Durchmesser einen um das Über
setzungsverhältnis des Kolbendurchmessers vergrößerten Hub
macht, wenn der Kolben mit größerem Durchmesser mittels des
elektrischen Aktors eine bestimmte Lageveränderung erfährt.
Des weiteren können über das Arbeitsvolumen der Hydraulik
kammer Toleranzen, z. B. aufgrund unterschiedlicher Tempera
turausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien,
sowie gegebenenfalls auftretende Setzeffekte ausgeglichen
werden, ohne daß sich die Position des Ventilschließglieds
ändert.
Das hydraulische System, insbesondere der hydraulische
Koppler, weist einen sogenannten Systemdruck auf, der die
Funktion derartiger Ventile sicherstellt. Dieser kann auf
grund von Leckage abfallen. Daher ist eine hinreichende
Nachfüllung von Hydraulikflüssigkeit erforderlich.
Die Befüllung des Systemdruckbereiches wird z. B. bei aus
der Praxis bekannten Common-Rail-Injektoren, bei denen der
Systemdruck zweckmäßig im Ventil selbst erzeugt wird und
auch bei einem Systemstart möglichst konstant gehalten
wird, durch Zuführung von Hydraulikflüssigkeit realisiert.
Die Befüllung erfolgt häufig über Leckspalten, die durch
Leck- bzw. Befüllstifte dargestellt werden. Die Einstellung
des Systemdrucks erfolgt in der Regel mittels eines Ven
tils. Der Systemdruck kann beispielsweise auch bei mehreren
Common-Rail-Ventile konstant gehalten werden.
Da der piezoelektrische Aktor bei den bekannten Ventilen
der eingangs genannten Art gegen einen im Ventilraum herr
schenden großen Druck arbeiten muß, ist die Aktuator-
Einheit entsprechend groß auszulegen. Die bisherige Ausle
gung der hydraulischen Übersetzung ist durch ein Flächen
verhältnis zwischen Kolben und Sitz des Ventils von ca.
10 : 1 gekennzeichnet. Dadurch ist der maximal mögliche Hy
draulikkopplerdruck auf ein Zehntel des in dem gemeinsamen
Hochdruckraum (Common-Rail) herrschenden Druckes begrenzt.
Die Einstellung und Prüfung des einzustellenden hydrauli
schen Kopplerdruckes ist jedoch aufwendig und kosteninten
siv.
Das vorgeschlagene Ventil zur Steuerung von Flüssigkeiten
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß ein quasi kraftausgeglichenes Schaltventil
vorliegt, dessen hydraulische Übersetzung kostengünstig
realisierbar ist und zudem über eine integrierte System
druckversorgung verfügt.
Des weiteren liegt eine robuste Systemdruckversorgung vor,
die auch gegenüber unter Umständen in dem Kraftstoff vor
liegenden Partikeln unempfindlich ist, da die im Fall einer
Leckage erforderliche Befüllung der Hydraulikkammer im Ne
benstrom erfolgt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Ventils nach der Er
findung liegt darin, daß aufgrund des mittels des Druckaus
gleichskanals erfolgenden Druckausgleichs zwischen der Hy
draulikkammer und dem Ventilraum ein gegenüber den Ventilen
nach dem Stand der Technik geringeres Kraftvermögen der Ak
tuator-Einheit erforderlich ist. Damit ist beispielsweise
auch der Einsatz piezoelektrischen Aktoren mit geringer
Baugröße möglich.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Ventils nach der
Erfindung zweigt der Druckausgleichskanal von dem Ventil
raum ab. Er mündet vorzugsweise in Höhe des zweiten Kolbens
in die Bohrung zur Führung des Ventilglieds. Dies ist eine
besonders kostengünstige Ausführungsform, denn ein derartig
ausgebildeter Druckausgleichskanal ist ohne weiteres in dem
Ventilkörper integrierbar.
Um dem System ein gutes Druckhaltevermögen zu verleihen,
mündet der Druckausgleichskanal zweckmäßig beabstandet von
der Hydraulikkammer in die Bohrung zur Führung des Ventil
glieds.
Um den Hydraulikkopplerdruck auf den Druck im Ventilraum
einstellen zu können, entspricht der Durchmesser des zwei
ten Kolbens vorteilhaft im wesentlichen dem Durchmesser des
ersten Ventilsitzes. Es kann dabei nicht zu einem verse
hentlichen Öffnen des Ventils kommen. Zum Öffnen des Ven
tils ist aber nur ein geringer Druckanstieg in dem Koppler
volumen erforderlich.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge
genstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der
Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils zur
Steuerung von Flüssigkeiten ist in der Zeichnung schema
tisch dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische,
ausschnittsweise Darstellung eines Ausführungsbeispiels des
Ventils nach der Erfindung in Verbindung mit einem Kraft
stoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen im Längs
schnitt.
In der Figur ist ein Ventil nach der Erfindung dargestellt,
das Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzventils 1 für
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ist. Das Kraft
stoffeinspritzventil 1 ist im vorliegenden Fall ein Common-
Rail-Injektor zur Einspritzung von vorzugsweise Diesel
kraftstoff. Gesteuert wird die Kraftstoffeinspritzung über
den in einem Ventilsteuerraum 2 herrschenden Druck. Der
Ventilsteuerraum 2 ist mit einer hier nicht dargestellten
Hochdruckversorgung verbunden.
Die Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils 1 erfolgt
über ein Ventilglied 3, das in einer Bohrung 10 eines Ven
tilkörpers 7 geführt ist. Das Ventilglied 3 wird wiederum
über eine hier als piezoelektrischer Aktor 4 ausgebildete
Aktuator-Einheit angesteuert. Der piezoelektrische Aktor 4
liegt auf der ventilsteuerraum- und brennraumabgewandten
Seite des Ventilgliedes 3 und besteht in üblicher Weise aus
mehreren Schichten. Auf der dem Ventilglied 3 zugewandten
Seite hat der piezoelektrische Aktor 4 einen Aktor-Kopf 5
und auf der dem Ventilglied 3 abgewandten Seite einen Ak
tor-Fuß 6, welcher sich an einer Wand des Ventilkörpers 7
abstützt.
An den Aktor-Kopf 5 schließt sich über ein Auflager 8 ein
Übertragungskolben 91 an, der wiederum mit einem ersten
Kolben 9 größeren Durchmessers verbunden ist, der dem Ven
tilglied 3 zugeordnet ist.
Das Ventilglied 3, das in der Längsbohrung 10 des Ventil
körpers 7 axial beweglich eingepaßt ist, weist neben dem
ersten Kolben 9 einen zweiten Kolben 11 auf, der ein kugel
förmiges Ventilschließglied 12 betätigt und im folgenden
daher auch als Betätigungskolben bezeichnet wird. Der
Durchmesser A1 des zweiten Kolbens 11 ist geringer als der
Durchmesser A0 des ersten Kolbens 9.
Die Kolben 9 und 11 sind durch eine hydraulische Überset
zung, die aus einer Hydraulikkammer 13 besteht und die Aus
lenkung des piezoelektrischen Aktors 4 über den ersten Kol
ben 9, den sogenannten Stellkolben, auf den Betätigungskol
ben und damit auf das Ventilschließglied 12 überträgt, von
einander getrennt.
Die Hydraulikkammer 13, in der ein Systemdruck p sys
herrscht, schließt zwischen den beiden sie begrenzenden
Kolben 9 und 11 ein gemeinsames Ausgleichsvolumen ein. Das
Ausgleichsvolumen der Hydraulikkammer 13 dient zum Aus
gleich von Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten in
dem Bauteil oder unterschiedlichen Temperaturausdehnungs
koeffizienten der eingesetzten Materialien sowie eventuel
ler Setzeffekte ohne Beeinflussung der Lage des zu betäti
genden Ventilschließgliedes 12.
Der piezoelektrische Aktor 4, der Übertragungskolben 91,
der Stellkolben 9, die Hydraulikkammer 13, der Betätigungs
kolben 11 und das Ventilschließglied 12 liegen hintereinan
der angeordnet auf einer gemeinsamen Achse.
Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der Kolben 9 und
11 und des dadurch vorgegebenen Übersetzungsverhältnis der
Hydraulikkammer 13 macht der Betätigungskolben 11 bei Betä
tigung des piezoelektrischen Aktors 4 einen um das Überset
zungsverhältnis größeren Hub als der Stellkolben 9.
Das an dem den Ventilsteuerraum 2 zugewandten Ende des Ven
tilgliedes 3 angeordnete, kugelartige Ventilschließglied 12
wirkt mit an dem Ventilkörper 7 ausgebildeten Ventilsitzen
14 und 15 zusammen. Die Ventilsitze 14 und 15 liegen in ei
nem von dem Ventilkörper 7 begrenzten Ventilraum 18, in dem
auch das Ventilschließglied 12 angeordnet ist und von dem
auf der dem piezoelektrischen Aktor 4 zugewandten Seite des
Ventilsitzes 14 ein Leckage-Ablaufkanal 19 abzweigt. Auf
der dem piezoelektrischen Aktor 4 abgewandten Seite des
Ventilsitzes 14 ist der Ventilraum 18 über den zweiten Ven
tilsitz 15 sowie eine Ablaufdrossel 20 mit dem mit der
Hochdruckversorgung 17 verbundenen Ventilsteuerraum 2 ver
bunden, in dem ein sogenannter Raildruck p R herrscht.
Der Ventilsteuerraum 2 ist in Fig. 1 lediglich angedeutet.
In ihm ist ein hier nicht näher dargestellter axial ver
schiebbarer Ventilsteuerkolben angeordnet. Durch dessen
axiale Bewegung wird das Einspritzverhalten des Kraftstof
feinspritzventils 1 auf an sich bekannte Art gesteuert. Der
Ventilsteuerraum 2 ist wie üblich mit einer Einspritzlei
tung verbunden, die mit einem für mehrere Kraftstoffein
spritzventile gemeinsamen Hochdruckspeicherraum, dem soge
nannten Common-Rail, verbunden ist.
An dem dem piezoelektrischen Aktor 4 zugewandten Ende der
Bohrung 10 liegt ein weiterer Hohlraum 21, der von dem Ven
tilkörper 7, dem ersten Kolben 9 sowie einem mit dem ersten
Kolben 9 und dem Ventilkörper 7 verbundenen Dichtelement 22
begrenzt ist. Das im vorliegenden Fall als faltenbalgartige
Membran ausgebildete Dichtelement 22 gewährleistet, daß der
piezoelektrische Aktor 4 nicht mit dem in dem Ventilraum 21
enthaltenen Kraftstoff in Berührung kommt. Zur Abführung
von Leckage-Flüssigkeit zweigt eine Leckage-Leitung 23 von
dem Ventilraum 21 ab.
Um Leckage-Verluste der Hydraulikkammer 13 bei einer Betä
tigung des Kraftstoffeinspritzventils 1 auszugleichen, ver
fügt letztere über eine Befülleinrichtung, die aus einem
Druckausgleichskanal 24 besteht. Der Druckausgleichskanal
24, der hier einen im wesentlichen konstanten Querschnitt
hat, zweigt auf der dem piezoelektrischen Aktor 4 abgewand
ten Seite des Ventilsitzes 14 von dem Ventilraum 18 ab,
durchläuft den Ventilkörper 1 und mündet in Höhe des zwei
ten Kolbens 11 in die Bohrung 10, in der das Ventilglied 3
geführt ist. Die Mündung des Druckausgleichskanals 24 in
die Bohrung 10 ist in einem Abstand 1 von der Hydraulikkam
mer 13 angeordnet. Dieser Abstand 1 zu dem eigentlichen
Kopplervolumen, also der Hydraulikkammer 13, verbessert das
Druckhaltevermögen, wenn sich das Ventilschließglied 12 an
seinem zweiten Ventilsitz 14 befindet, und wird daher
Dichtlänge genannt.
Die Befüllung der Hydraulikkammer 13 erfolgt dann ausgehend
von der Mündung des Druckausgleichskanals 24 über einen den
Betätigungskolben 11 umgebenden Ringspalt 25, der eine
Breite von etwa 1 bis 1,3 µm aufweisen kann. Der Betäti
gungskolben 11 selbst hat beispielsweise einen Durchmesser
A1 zwischen 2 mm und 3 mm. Der Durchmesser A1 entspricht
dem Durchmesser A2 des Ventilsitzes 14. Der Durchmesser A0
des ersten Kolbens 9 ist, wie oben bereits erwähnt, größer
als der Durchmesser A1 des Betätigungskolbens 11 und bei
spielsweise so gewählt, daß das Flächenverhältnis der die
Hydraulikkammer 13 begrenzenden Stirnflächen der Kolben 9
und 11 zwischen 1,1 und 1,3 liegt.
Die indirekte Befüllung der Hydraulikkammer 13 dient in je
dem Fall einer Verbesserung des Druckhaltevermögens in der
Hydraulikkammer 13 während der Ansteuerung. Denkbar ist es
auch, daß der Druckausgleichskanal 24 in einen den Kolben 9
umgebenden Ringspalt 26 oder aber direkt in die Hydraulik
kammer 13 mündet.
Der Druckausgleichskanal 24 gewährleistet, daß in dem Ven
tilraum 18 und der Hydraulikkammer 13 im wesentlichen der
gleiche Druck herrscht. Der Systemdruck p sys entspricht
also im wesentlichen dem Raildruck p R. Dadurch ist es mög
lich, daß das Ventilschließglied 12 mit einem geringen
Kraftaufwand mittels des piezoelektrischen Aktors 4 betä
tigt werden kann. Es liegt also ein quasi kraftausgegliche
nes Schaltventil vor.
Dadurch, daß der Durchmesser A1 dem Durchmesser A2 ent
spricht, kann der Kopplerdruck, d. h. der in der Hydraulik
kammer herrschende Druck 13, dem in dem Ventilraum 18 herr
schenden Druck entsprechen, ohne daß das Schaltventil ver
sehentlich öffnet. Zum Öffnen des Schaltventils ist nur ein
geringer Druckanstieg in der Hydraulikkammer 13 erforder
lich. Dieser wird mittels des piezoelektrischen Aktors 4
erzeugt.
Die Kombination kleiner Kolbendurchmesser im Bereich zwi
schen 2 mm und 3 mm und Dichtspalthöhen (Breite der die
Kolben umgebenden Ringspalte 25 und 26) zwischen 1 µm und
1,3 µm erlaubt es, die Leckage des Systems so niedrig zu
halten, daß die Mengenbilanz des Common-Rail-Gesamtsystems
ausgeglichen ist.
Das kugelförmige Ventilschließglied 12 ist mittels einer
Feder 27, z. B. einer Spiralfeder, in Richtung des piezo
elektrischen Aktors 4 so belastet, daß das Ventilschließ
glied 12 in dem ersten Ventilsitz 14 liegt, wenn an dem
piezoelektrischen Aktor 4 keine Spannung angelegt ist, die
ser also nicht aktiviert ist. Im vorliegenden Fall liegt
die Feder 27 direkt an dem Ventilschließglied 12 an. Sie
kann aber auch an dem mit dem Ventilschließglied 12 verbun
denen Betätigungskolben 11 angreifen.
Das in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Kraft
stoffeinspritzventil arbeitet gemäß nachfolgend beschriebe
ner Funktionsweise.
In geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1,
d. h., wenn keine Spannung an dem piezoelektrischen Aktor 4
anliegt, liegt das Ventilschließglied 12 an dem ihm zuge
ordneten, in der Zeichnung oberen Ventilsitz 14 an und wird
u. a. von der Feder 27, die auf geeignete Weise vorgespannt
ist, und durch den Raildruck p R gegen den ersten Ventil
sitz 14 gepreßt.
Im Falle einer langsamen Betätigung, z. B. infolge tempera
turbedingter Längenänderungen des piezoelektrischen Aktors
4 und weiterer Ventilbauteile, dringt der als Stellkolben
dienende erste Kolben 9 in das Ausgleichsvolumen der Hy
draulikkammer 13 ein und zieht sich aus dieser bei einer
Temperaturerniedrigung wieder zurück, ohne daß die Stellung
des Ventilschließgliedes 12 und damit der Öffnungszustand
des Kraftstoffeinspritzventils 1 insgesamt betroffen wird.
Zur Öffnung des Ventils, d. h., wenn mittels des Kraft
stoffeinspritzventils 1 Kraftstoff beispielsweise in eine
Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, wird der pie
zoelektrische Aktor 4 mit einer elektrischen Spannung be
aufschlagt, so daß dieser eine schlagartige axial gerichte
te Längenausdehnung erfährt. Der piezoelektrische Aktor 4
stützt sich dabei über seinen Fuß 6 an dem Ventilkörper 7
ab und baut über den Übertragungskolben 91 und den Stell
kolben 9 einen Öffnungsdruck in der Hydraulikkammer 13 auf.
Mittels der aus der Hydraulikkammer 13 bestehenden hydrau
lischen Übersetzung wird so der zweite Kolben 11 bewegt und
damit das Ventilschließglied 12 aus seinem oberen Ventil
sitz 14 in eine Mittelstellung zwischen den beiden Ventil
sitzen 14 und 15 gedrückt. Im Zeitpunkt der Aktivierung des
piezoelektrischen Aktors herrscht in der Hydraulikkammer 13
im wesentlichen der gleiche Druck wie in dem Ventilraum 18,
was mittels des Druckausgleichskanals 33 gewährleistet
wird. Eine etwaige über den Ringspalt 29 erfolgende Leckage
wird mittels des Druckausgleichskanals 33 ausgeglichen.
Um das Ventilschließglied 12 nach Erreichen seines zweiten,
in der Zeichnung unteren Ventilsitzes 15 wieder rückwärts
in eine Mittelstellung zu bewegen und so abermals eine
Kraftstoffeinspritzung zu erreichen, wird die am piezoelek
trischen Aktor 4 anliegende Spannung unterbrochen. Mittels
der Feder 27 wird nun das Ventilschließglied 12 in Richtung
des Ventilsitzes 14 bewegt. Eine Druckdifferenz, die zwi
schen dem Ventilraum 18 und der Hydraulikkammer 13
herrscht, wenn das Ventilschließglied 12 in dem Ventilsitze
14 angeordnet ist, wird dann mittels einer Nachdrückens von
Kraftstoff aus dem in dem Ventilkörper verlaufenden Druck
ausgleichskanal 33 zwischen dem Ventilraum 18 und der Hy
draulikkammer 13 wieder ausgeglichen.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein
sogenanntes Doppelsitzventil. Die Erfindung ist selbstver
ständlich aber auch auf einfach schaltende Ventile mit nur
einem Ventilsitz anwendbar.
Es versteht sich auch, daß die Erfindung nicht nur bei den
hier als bevorzugtes Einsatzgebiet beschriebenen Common-
Rail-Injektoren Anwendung finden kann, sondern generell bei
Kraftstoffeinspritzventilen oder auch in weiteren hydrau
lisch übersetzten Systemen mit Piezo- oder Magnetsteller in
anderen Umfeldern wie z. B. bei Pumpen verwirklicht werden
kann.
Claims (10)
1. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten, zumindest umfas
send eine Aktuator-Einheit (4), insbesondere eine piezo
elektrische Einheit, zur Betätigung eines in einer Boh
rung (10) eines Ventilkörpers (7) axial verschiebbaren
Ventilglieds (3), das zumindest ein in einem Ventilraum
(18) angeordnetes mit mindestens einem ersten Ventilsitz
(14) zusammenwirkendes Ventilschließglied (12) sowie ei
nen ersten Kolben (9) und einen zweiten Kolben (11) auf
weist, zwischen denen eine als hydraulische Übersetzung
arbeitende Hydraulikkammer (13) angeordnet ist, die zum
Ausgleich von Leckverlusten eine Befülleinrichtung (24)
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befülleinrich
tung im wesentlichen aus einem Druckausgleichskanal (24)
besteht, mittels dem ein in dem Ventilraum (18) herr
schender Druck auf die Hydraulikkammer (13) übertragbar
ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Druckausgleichskanal (24) einen im wesentlich konstanten
Querschnitt aufweist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckausgleichskanal (24) von dem Ventilraum
(18) abzweigt.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Druckausgleichskanal (24) in Höhe des
zweiten Kolbens (11) in die Bohrung (10) zur Führung des
Ventilglieds (3) mündet.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mündung des Druckausgleichskanals (24) in die Bohrung
(10) zur Führung des Ventilglieds (3) von der Hydraulik
kammer (13) beabstandet ist.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Durchmesser (A1) des zweiten Kolbens
(11) im wesentlichen dem Durchmesser (A2) des ersten
Ventilsitzes (14) entspricht.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Flächenverhältnis der die Hydaulikkam
mer (13) begrenzenden Stirnflächen der beiden Kolben (9,
11) zwischen 1,1 und 1,3 liegt.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zweite Kolben (11) einen Durchmesser
von wenigstens annähernd 2 mm bis 3 mm aufweist.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß den zweiten Kolben (11) ein Ringspalt (30)
mit einer Breite von wenigstens annähernd zwischen 1 µm
und 1,3 µm umgibt.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet
durch eine Feder (27), die das Ventilschließglied (12)
in Richtung der Aktuator-Einheit (4) so belastet, daß
das Ventilschließglied (12) bei unbetätigter Aktuator-
Einheit (4) in seinem ersten Ventilsitz (14) liegt.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10043625A DE10043625C2 (de) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | Hydraulisch übersetztes Ventil |
EP01964904A EP1317621A1 (de) | 2000-09-05 | 2001-08-11 | Hydraulisch übersetztes ventil |
JP2002525365A JP2004508496A (ja) | 2000-09-05 | 2001-08-11 | 液圧的に増圧される弁 |
PCT/DE2001/003088 WO2002020978A1 (de) | 2000-09-05 | 2001-08-11 | Hydraulisch übersetztes ventil |
CZ20021504A CZ20021504A3 (cs) | 2000-09-05 | 2001-08-11 | Ventil k řízení kapalin |
US10/129,432 US20030085371A1 (en) | 2000-09-05 | 2001-11-08 | Hydraulically translated valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10043625A DE10043625C2 (de) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | Hydraulisch übersetztes Ventil |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10043625A1 true DE10043625A1 (de) | 2002-03-14 |
DE10043625C2 DE10043625C2 (de) | 2003-03-27 |
Family
ID=7654991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10043625A Expired - Fee Related DE10043625C2 (de) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | Hydraulisch übersetztes Ventil |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030085371A1 (de) |
EP (1) | EP1317621A1 (de) |
JP (1) | JP2004508496A (de) |
CZ (1) | CZ20021504A3 (de) |
DE (1) | DE10043625C2 (de) |
WO (1) | WO2002020978A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113654743A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-16 | 眉山中车制动科技股份有限公司 | 一种主阀中体气密性检测*** |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004002299A1 (de) * | 2004-01-16 | 2005-08-04 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffinjektor mit direkt angesteuertem Einspritzventilglied |
DE102004027824A1 (de) * | 2004-06-08 | 2006-01-05 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffinjektor mit variabler Aktorübersetzung |
DE102006027330A1 (de) * | 2006-06-13 | 2007-12-20 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffinjektor |
FR2973076A1 (fr) * | 2011-03-25 | 2012-09-28 | Bosch Gmbh Robert | Regulateur de pression, dispositif d'injection diesel comportant un tel regulateur, moteur diesel comportant un tel dispositif d'injection et vehicule comportant un tel moteur |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0477400A1 (de) * | 1990-09-25 | 1992-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung für einen in Hubrichtung wirkenden adaptiven, mechanischen Toleranzausgleich für den Wegtransformator eines piezoelektrischen Aktors |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3713697A1 (de) * | 1987-04-24 | 1988-11-10 | Licentia Gmbh | Ultraschnelles steuerventil |
DE19519192C1 (de) * | 1995-05-24 | 1996-06-05 | Siemens Ag | Einspritzventil |
US5779149A (en) * | 1996-07-02 | 1998-07-14 | Siemens Automotive Corporation | Piezoelectric controlled common rail injector with hydraulic amplification of piezoelectric stroke |
US5823429A (en) * | 1996-07-12 | 1998-10-20 | Servojet Products International | Hybrid hydraulic electronic unit injector |
DE19706467C1 (de) * | 1997-02-19 | 1998-03-26 | Daimler Benz Ag | Speichereinspritzsystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine |
DE19743668A1 (de) * | 1997-10-02 | 1999-04-08 | Bosch Gmbh Robert | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten |
DE19928589A1 (de) * | 1999-06-23 | 2000-12-28 | Fev Motorentech Gmbh | Düsenstock für einen Ölbrenner |
DE19946833C2 (de) * | 1999-09-30 | 2002-02-21 | Bosch Gmbh Robert | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten |
DE10019764B4 (de) * | 2000-04-20 | 2004-09-23 | Robert Bosch Gmbh | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten |
DE10019766A1 (de) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Bosch Gmbh Robert | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten |
DE10019765B4 (de) * | 2000-04-20 | 2004-12-09 | Robert Bosch Gmbh | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten |
DE10100390A1 (de) * | 2001-01-05 | 2002-07-25 | Bosch Gmbh Robert | Einspritzventil |
-
2000
- 2000-09-05 DE DE10043625A patent/DE10043625C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-11 WO PCT/DE2001/003088 patent/WO2002020978A1/de not_active Application Discontinuation
- 2001-08-11 CZ CZ20021504A patent/CZ20021504A3/cs unknown
- 2001-08-11 JP JP2002525365A patent/JP2004508496A/ja active Pending
- 2001-08-11 EP EP01964904A patent/EP1317621A1/de not_active Withdrawn
- 2001-11-08 US US10/129,432 patent/US20030085371A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0477400A1 (de) * | 1990-09-25 | 1992-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung für einen in Hubrichtung wirkenden adaptiven, mechanischen Toleranzausgleich für den Wegtransformator eines piezoelektrischen Aktors |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113654743A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-16 | 眉山中车制动科技股份有限公司 | 一种主阀中体气密性检测*** |
CN113654743B (zh) * | 2021-06-30 | 2024-05-28 | 眉山中车制动科技股份有限公司 | 一种主阀中体气密性检测*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004508496A (ja) | 2004-03-18 |
EP1317621A1 (de) | 2003-06-11 |
US20030085371A1 (en) | 2003-05-08 |
WO2002020978A1 (de) | 2002-03-14 |
CZ20021504A3 (cs) | 2003-10-15 |
DE10043625C2 (de) | 2003-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19946828C1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
DE19821768C2 (de) | Dosiervorrichtung und Dosierverfahren | |
EP1756415B1 (de) | Kraftstoffinjektor mit variabler aktorübersetzung | |
DE19946827C1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
EP1379775B1 (de) | Ventil zum steuern von flüssigkeiten | |
DE102012223934B4 (de) | Piezoinjektor | |
DE10019765B4 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
DE19946831C1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
DE102009039647A1 (de) | Kraftstoffinjektor und Kraftstoff-Einspritzsystem | |
DE10019764B4 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
DE19946830A1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
DE10043625C2 (de) | Hydraulisch übersetztes Ventil | |
DE19949527A1 (de) | Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit in den Ventilsteuerraum ragender Düsennadel | |
DE10044120A1 (de) | Common-Rail-System | |
EP1362179A1 (de) | Einspritzventil | |
DE10104016A1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
DE10101802A1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
EP2126333B1 (de) | Kraftstoffinjektor mit koppler | |
EP1276983B1 (de) | Ventil zum steuern von flüssigkeiten | |
DE10048933A1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
DE10333692B3 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung | |
DE102006027484A1 (de) | Kraftstoffinjektor mit kraftausgeglichenem Steuerventil | |
WO2002061266A2 (de) | Ventil zum steuern von flüssigkeiten | |
WO2016058969A1 (de) | Einspritzventil zum einspritzen von fluid in einen brennraum einer brennkraftmaschine | |
DE19963934A1 (de) | Steuerventil für einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit von einem Stößel geführtem Stellglied |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |