DE102016213168A1 - Valve for dosing fluids - Google Patents
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Abstract
Ventil zum Dosieren von Fluiden mit einem Gehäuse (1), in dem ein mit dem Fluid befüllbarer Druckraum (2) ausgebildet ist, der von einer mehrere Eindüsöffnungen (6) aufweisenden Ventilsitzplatte (5) begrenzt wird. Im Druckraum (2) ist ein Ventilschließelement (8) längsverschiebbar angeordnet, das einen Ventilteller (9) aufweist, mit der das Ventilschließelement (8) mit der Ventilsitzplatte (5) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Eindüsöffnung (6) zusammenwirkt, wobei das Ventilschließelement (8) mittels eines Elektromagneten (22) bewegt werden kann. Weiterhin ist im Druckraum (2) ein äußeres Ventilschließelement (12) angeordnet, welches das Ventilschließelement (8) umgibt und einen äußeren Ventilteller (13) aufweist, mit dem das äußere Ventilschließelement (12) mit der Ventilsitzplatte (5) zum Öffnen und Schließen eines Teils der Eindüsöffnungen (6) zusammenwirkt. Valve for metering fluids with a housing (1), in which a pressure space (2) which can be filled with the fluid is formed, which is delimited by a valve seat plate (5) having a plurality of injection openings (6). In the pressure chamber (2) a valve closing element (8) is arranged longitudinally displaceable, which has a valve plate (9) with which the valve closing element (8) with the valve seat plate (5) for opening and closing at least one injection port (6) cooperates, wherein the valve closing element (8) by means of an electromagnet (22) can be moved. Furthermore, in the pressure chamber (2) an outer valve closing element (12) is arranged, which surrounds the valve closing element (8) and an outer valve disc (13), with which the outer valve closing element (12) with the valve seat plate (5) for opening and closing a Part of the injection openings (6) cooperates.
Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Dosieren von Fluiden, wie es beispielsweise verwendet wird, um Gase oder Flüssigkeiten für die Verbrennung in Brennkraftmaschinen zu dosieren. The invention relates to a valve for metering fluids, as used, for example, to meter gases or liquids for combustion in internal combustion engines.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Dosierventile für Fluide, beispielsweise für gasförmige Kraftstoffe, bekannt, die meist als Magnetventile ausgebildet sind. So zeigt die
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil zum Dosieren von Fluiden weist demgegenüber den Vorteil auf, dass zum einen auch eine kleine Menge von Fluiden sicher dosiert werden kann und zum anderen, dass die Vermischung des Fluids mit beispielsweise der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine in zuverlässiger Weise erfolgt, um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten. Dazu weist das Ventil ein Gehäuse auf, in dem ein mit dem Fluid befüllbarer Druckraum ausgebildet ist, der von einer mehrere Eindüsöffnungen aufweisenden Ventilsitzplatte begrenzt wird. Es ist ein Ventilschließelement im Druckraum längsverschiebbar angeordnet, das einen Ventilteller aufweist, mit dem das Ventilschließelement mit der Ventilsitzplatte zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Eindüsöffnung zusammenwirkt, wobei das Ventilschließelement mittels eines Elektromagneten bewegt werden kann. Ein äußeres Ventilschließelement ist im Druckraum angeordnet, welches das Ventilschließelement umgibt und einen äußeren Ventilteller aufweist, mit dem das äußere Ventilschließelement mit der Ventilsitzplatte zum Öffnen und Schließen eines Teils der Eindüsöffnungen zusammen wirkt. The valve according to the invention for metering fluids, on the other hand, has the advantage that on the one hand a small amount of fluids can be metered safely and, on the other hand, that the mixing of the fluid with, for example, the intake air of an internal combustion engine takes place in a reliable manner in order to achieve optimum combustion to ensure. For this purpose, the valve has a housing in which a pressure space which can be filled with the fluid is formed, which is delimited by a valve seat plate having a plurality of injection openings. It is arranged longitudinally displaceably in the pressure chamber, a valve closing element, which has a valve plate, with which the valve closing element with the valve seat plate for opening and closing at least one Eindüsöffnung cooperates, wherein the valve closing element can be moved by means of an electromagnet. An outer valve closure member is disposed in the pressure space surrounding the valve closure member and having an outer valve disc with which the outer valve closure member cooperates with the valve seat panel for opening and closing a portion of the injection openings.
Durch das zusätzliche Vorsehen eines äußeren Ventilschließelements, das einen Teil der Eindüsöffnungen öffnet und schließt, können verschiedene Eindüsquerschnitte geöffnet werden, indem beispielsweise nur das Ventilschließelement oder nur das äußere Ventilschließelement geöffnet wird. Es können auch beide Ventilschließelemente geöffnet werden, um so den maximalen Eindüsquerschnitt zur Verfügung zu haben. Soll also nur eine kleine Fluidmenge eindosiert werden, so wird entweder nur das Ventilschließelement oder das äußere Ventilschließelement bewegt und nur der entsprechende, durch dieses Ventilschließelement kontrollierte Eindüsquerschnitt freigegeben. Da die zuzumessende Menge Fluid durch den verkleinerten Eindüsquerschnitt in einer größeren Zeit eindosiert wird, als dies bei vollem Eindüsquerschnitt der Fall wäre, vermischt sich das Fluid zuverlässig mit der Luft, in die das Fluid eingedüst wird. By additionally providing an outer valve closing element which opens and closes a part of the injection openings, different injection cross sections can be opened, for example by opening only the valve closing element or only the outer valve closing element. Both valve closing elements can also be opened so as to have the maximum injection cross section available. So if only a small amount of fluid to be metered, so either only the valve closing element or the outer valve closing element is moved and released only the corresponding, controlled by this valve closing element Eindüsquerschnitt. Since the metered amount of fluid is metered through the reduced Eindüsquerschnitt in a longer time than would be the case with full Eindüsquerschnitt, the fluid mixes reliably with the air, in which the fluid is injected.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein äußerer Elektromagnet im Gehäuse angeordnet, mit dem das äußere Ventilschließelement in seiner Längsrichtung bewegt werden kann. Durch die Ausbildung von zwei Elektromagneten lassen sich beide Ventilschließelemente unabhängig voneinander ansteuern und damit lässt sich entweder der Eindüsquerschnitt, der durch das Ventilschließelement kontrolliert wird, der Eindüsquerschnitt, der durch das äußeren Ventilelement kontrolliert wird, oder der gesamte Eindüsquerschnitt aufsteuern. In a first advantageous embodiment of the invention, an outer electromagnet is arranged in the housing, with which the outer valve closing element can be moved in its longitudinal direction. By the formation of two electromagnets, both valve closing elements can be controlled independently of each other and thus either the Eindüsquerschnitt which is controlled by the valve closing element, the Eindüsquerschnitt which is controlled by the outer valve element, or the entire Eindüsquerschnitt open.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird durch den Elektromagneten sowohl das Ventilschließelement als auch das äußere Ventilschließelement im Druckraum bewegt. Dabei ist in vorteilhafterweise sowohl das Ventilschließelement als auch das äußere Ventilschließelement von einer Schließfeder bzw. einer äußeren Schließfeder in Richtung der Ventilsitzplatte mit einer Schließkraft beaufschlagt, so dass die Bewegung der Ventilschließelemente durch die Kraft des Elektromagneten entgegen die Kraft der jeweiligen Schließfeder erfolgt. Dabei ist die Kraft, die die Schließfeder auf das Ventilelement ausübt, verschieden von der Kraft, die das äußere Ventilschließelement durch die äußere Schließfeder erfährt, was eine Steuerungsmöglichkeit für beide Ventilschließelemente eröffnet. Bei einer Bestromung mit einer ersten Stromstärke wird nur eine geringe Kraft durch den Elektromagneten ausgeübt, so dass nur das Ventilschließelement mit der geringeren, durch die entsprechende Schließfeder ausgeübten Schließkraft in Bewegung gesetzt wird, während das andere Ventilschließelement in seiner Schließstellung verharrt. Erst bei Erhöhung des Stroms des Elektromagneten auf einen zweiten Wert wird auch das andere Ventilschließelement aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegt und so der gesamte Eindüsquerschnitt freigegeben. In a further advantageous embodiment, both the valve closing element and the outer valve closing element in the pressure chamber is moved by the electromagnet. In this case, advantageously, both the valve closing element and the outer valve closing element acted upon by a closing spring or an outer closing spring in the direction of the valve seat plate with a closing force, so that the movement of the valve closing elements by the force of the electromagnet against the force of the respective closing spring. In this case, the force that exerts the closing spring on the valve element, different from the force that undergoes the outer valve closing element by the outer closing spring, which opens up a possibility of control for both valve closing elements. When energized with a first current only one small force exerted by the electromagnet, so that only the valve closing element with the lower, exerted by the corresponding closing spring closing force is set in motion, while the other valve closing element remains in its closed position. Only when increasing the current of the electromagnet to a second value and the other valve closing element is moved from its closed position to its open position and released the entire Eindüsquerschnitt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilsitzplatte eben ausgebildet. In ebenso vorteilhafter Weise ist dann auch der Ventilteller bzw. der äußere Ventilteller eben ausgebildet, um eine sichere Abdichtung der Eindüsöffnung zu erreichen. Eine ebene Ventilsitzplatte weist den Vorteil auf, dass sie leicht herzustellen ist und auch eine große Zahl von Eindüsöffnungen in der Ventilsitzplatte sicher geöffnet und geschlossen werden können. In a further advantageous embodiment, the valve seat plate is flat. In just as advantageous manner, the valve disk or the outer valve disk is also designed to achieve a secure sealing of the injection opening. A flat valve seat plate has the advantage that it is easy to manufacture and also a large number of injection openings in the valve seat plate can be safely opened and closed.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar. Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the description and the drawings can be removed.
Zeichnung drawing
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils zum Dosieren von Fluiden dargestellt. Es zeigt In the drawing, an embodiment of the valve according to the invention for metering fluids is shown. It shows
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
In
Im Druckraum
Im Magnetkern
Im Druckraum
Das zweite Ausführungsbeispiel des Ventils, das auf der linken Seite der
Entsprechend der Ansteuerung der beiden Ventilschließelemente ergibt sich eine Eindüsrate, wie in
Im dritten Diagramm c ist der Verlauf dargestellt, wie er sich bei einem zeitverzögerten Öffnen der beiden Ventilschließelemente
Das oben geschilderte nacheinander Öffnen von Ventilschließelement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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