EP1241346A2 - Fluid control valve - Google Patents

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EP1241346A2
EP1241346A2 EP02003421A EP02003421A EP1241346A2 EP 1241346 A2 EP1241346 A2 EP 1241346A2 EP 02003421 A EP02003421 A EP 02003421A EP 02003421 A EP02003421 A EP 02003421A EP 1241346 A2 EP1241346 A2 EP 1241346A2
Authority
EP
European Patent Office
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piston
valve
filling
fluid
chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02003421A
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German (de)
French (fr)
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EP1241346A3 (en
Inventor
Friedrich Boecking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1241346A2 publication Critical patent/EP1241346A2/en
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a valve for controlling Liquids with a hydraulic translator and one Filling device to replace the leakage Fluid loss on the hydraulic translator.
  • the present invention relates to an injector with a Piezo actuator for a pressure controlled common rail system.
  • This Refilling can be implemented in this way, for example be that through an appropriate arrangement of chokes the rail pressure of the system is throttled and for one Filling the hydraulic translator is tapped.
  • the filling pressure can either depend on the rail pressure be or by a corresponding check valve be kept at a constant pressure.
  • the valve according to the invention for controlling liquids with the features of claim 1 has the opposite the advantage that the filling of a pressure chamber of the hydraulic translator simultaneously with the reset of the hydraulic translator in its initial position he follows.
  • a first piston generates the hydraulic Translator directly or indirectly Displacement in a filling chamber Filling.
  • By resetting the first piston fluid is displaced from the filling chamber and the pressure chamber of the hydraulic translator fed to the there compensate for any leakage losses.
  • a particularly compact filling device To be provided is the filling area of the filling device advantageously directly on the piezo actuator Side of the first piston arranged. This allows the first Piston when it returns to its original position immediately displace fluid from the filling chamber and thus compensate for the leakage losses in the pressure chamber.
  • it is preferably annular.
  • the present invention is the filling space of one Surround the filler housing.
  • The is particularly preferred Filling space through a formed in the filler housing Recess formed.
  • the first piston in one arranged cylindrical sleeve.
  • the hydraulic is preferably reset Translator by means of a between the piezo actuator and the hydraulic translator arranged spring element.
  • the spring element is particularly preferably supported on Filler housing. As a result, the spring element at the same time a seal between the Filler housing and the cylindrical sleeve of the first Piston ready.
  • the piezo actuator and the first one Piston arranged an intermediate piston, on which a disc-shaped element is arranged.
  • the disc-shaped Element is a spring seat for the spring element educated. This will reset the hydraulic translator over the disc-shaped element and the intermediate piston, which is fixed to the first piston connected is.
  • the disk-shaped element is particularly preferred as Snap ring formed in one in the intermediate piston formed groove is arranged. This can make a special simple structure can be achieved.
  • leakage fluid line in the area of the first Piston provided to drain the leakage fluid from the hydraulic To pay translators.
  • the valve according to the invention can particularly preferably be in a memory injection system such as a common rail system be used.
  • Fig. 1 shows a valve for controlling liquids according to an embodiment of the present invention in section.
  • the valve 1 comprises a housing 10 in which a piezo actuator 2, a hydraulic booster 3 and a control valve 15 are arranged.
  • the hydraulic translator 3 consists of a first piston 4, a second piston 5 and one between the two pistons 4, 5 arranged pressure chamber 6.
  • the first piston 4 protrudes an intermediate piston 7 in connection with the piezo actuator 2.
  • the second piston 5 is connected to an actuating element 23 Valve member 16 of the control valve 15 in connection.
  • the first Piston 4 is arranged in a cylindrical sleeve 13 and is firmly connected to the intermediate piston 7.
  • the filling device consists of a Filling chamber 11 and a filler housing 12.
  • the filler housing 12 is sleeve-shaped and is around the intermediate piston 7 arranged around.
  • the filling chamber 11 is on the first piston 4 directed end of the filler housing 12 arranged (see. Fig. 1).
  • a spring element 9 is provided, which is located on the one hand on the filler housing 12 supports and on the other hand on a disc-shaped element 8 supported.
  • the disc-shaped element 8, e.g. a snap ring is arranged in a groove 22 of the intermediate piston 7 and serves as a spring seat for the spring element 9.
  • a leakage fluid line 14 arranged to leak fluid of the hydraulic translator 3, which exits in this area, record and discharge.
  • the leakage fluid line 14 is also connected to the control valve 15 connected.
  • Nozzle needle 18 arranged to a in a known manner Allow fuel to be injected into a combustion chamber.
  • the control chamber 17 is one between the control chamber 17 and the control valve Throttle 20 arranged.
  • Throttle 20 is one between the control chamber 17 and a high pressure inlet 21.
  • another throttle 19 (Z throttle) arranged to the pressure in Reduce control room 17.
  • valve 1 If valve 1 is to be used for fuel injection, the piezo actuator 2 is activated so that a change in length of the Piezo actuator 2 occurs. This is on the intermediate piston 7 transfer the first piston 4 of the hydraulic translator 3. According to the ratio of the piston diameter of the first Piston 4 and the second piston 5 of the hydraulic Translator 3 is the stroke of the piezo actuator 2 by hydraulic translator 3 translates. About the Actuator 23, the stroke of the second piston 5 on the Transfer control valve 15 so that the valve member 16 of the Control valve 15 lifts off its seat. This gives it Control valve 15 a connection between the control chamber 17 of the Leakage fluid line 14 free, so that the pressure in the control chamber 17th sinks. As a result, the nozzle needle 18 moves in the direction of Control valve 15 so that the nozzle needle 18 from its valve seat (not shown) takes off and thus a fuel injection is possible in a known manner.
  • the piezo actuator 2 deactivated and a reset of the components of valve 1 takes place by means of the spring element 9.
  • the piezo actuator 2 by the restoring force of the spring element 9 via the disc-shaped element 8 and the intermediate piston 7 under Preload set.
  • the hydraulic translator 3 via the intermediate piston 7 back to its starting position withdrawn. This closes the valve member 16 of the Control valve 15 and in the control room 17 builds again Output pressure on, so that the nozzle needle 18 back on their Valve seat is pressed and fuel injection is completed.
  • Filling (filling) of the filling space 11 can for example, however, also take place during the injection, if between a reservoir for filling the filling space and a check valve is arranged in the filling chamber 11, which by the generated due to the movement of the first piston 4 Vacuum in the filling chamber 11 opens.
  • the present invention is particularly preferred for Common rail diesel injectors used. Of course you can however, the present invention also applies to other valves hydraulic translator can be used.
  • the filling space 11 can not only directly through the first piston 4 are actuated, but also indirectly, for example by providing several intermediate pistons or the like, be operated.
  • the present invention relates to a valve 1 for Control of liquids with one piezo actuator 2 and one hydraulic translator 3.
  • hydraulic translator 3 consists of a first piston 4, a second piston 5 and one between the two pistons, with fluid filled pressure chamber 6.
  • a control valve 15 and a filling device 11, 12 to replace the leakage conditional fluid loss in the pressure chamber 6 provided.
  • the Filling device has a filling space filled with fluid 11 on and leakage losses in the pressure chamber 6 at one Reset movement of the hydraulic translator 3 due one directly or indirectly by the first piston 4 generated displacement effect in the filling chamber 11 by fluid replaced from the filling chamber 11.

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Abstract

The device has a piezo-actuator, a hydraulic converter with two pistons, a pressure chamber filled with fluid, a control valve and a filling device for replacing fluid lost by leakage in the pressure chamber. The filling device has a filling chamber filled with fluid; pressure chamber leakage losses during hydraulic converter restoring movement resulting from a displacement effect of the first piston are replaced by fluid from the filling chamber. The device has a piezo-actuator (2), a hydraulic converter (3) with first and second pistons (4,5), a pressure chamber (6) between the pistons filled with fluid, a control valve (15) and a filling device (11,12) for replacing the fluid lost by leakage in the pressure chamber. The filling device has a filling chamber (11) filled with fluid, whereby leakage losses in the pressure chamber during restoring movement of the hydraulic converter resulting from a displacement effect of the first piston are replaced by fluid from the filling chamber.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem hydraulischen Übersetzer und einer Befüllvorrichtung zum Ersetzen des durch Leckage bedingten Fluidschwundes am hydraulischen Übersetzer. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Injektor mit einem Piezoaktor für ein druckgesteuertes Common-Rail-System.The invention relates to a valve for controlling Liquids with a hydraulic translator and one Filling device to replace the leakage Fluid loss on the hydraulic translator. In particular The present invention relates to an injector with a Piezo actuator for a pressure controlled common rail system.

Bei Kraftstoffeinspritzsystemen mit Piezoaktoren wird häufig ein die Bewegung der Düsennadel steuerndes Steuerventil nicht direkt, sondern über einen hydraulischen Übersetzer gesteuert. Dieser Übersetzer hat zum einen die Aufgabe einer Verstärkung des Hubes des Piezoaktors und zum anderen die Aufgabe einer Entkopplung des Steuerventils von einer statischen Temperaturdehnung des Aktors während des Betriebes. Für eine exakte Funktion des hydraulischen Übersetzers muss dieser immer vollständig befüllt sein, da ansonsten der Hub des Piezoaktors nicht oder nur unvollständig übersetzt würde. Da bei jeder Ansteuerung des hydraulischen Übersetzers ein Teil des im Übersetzer befindlichen Fluids (in der Regel Kraftstoff) über Leckspalte aus diesem herausgedrückt wird, muss er zwischen den Einspritzungen jeweils wieder befüllt werden. Diese Wiederbefüllung kann beispielsweise derart realisiert werden, dass über eine entsprechende Anordnung von Drosseln der Raildruck des Systems gedrosselt wird und für eine Befüllung des hydraulischen Übersetzers abgegriffen wird. Dabei kann der Befülldruck entweder vom Raildruck abhängig sein oder durch ein entsprechendes Rückschlagventil auf einem konstanten Druck gehalten werden.In fuel injection systems with piezo actuators is common a control valve controlling the movement of the nozzle needle not directly, but via a hydraulic translator controlled. On the one hand, this translator has the task of a Amplification of the stroke of the piezo actuator and the other Task of decoupling the control valve from one static temperature expansion of the actuator during the Operation. For an exact function of the hydraulic The translator must always be completely filled, since otherwise the stroke of the piezo actuator is not or only would be incompletely translated. Since each time the hydraulic translator part of the translator fluid (usually fuel) Leakage gap is pressed out of this, he must between the injections are refilled. This Refilling can be implemented in this way, for example be that through an appropriate arrangement of chokes the rail pressure of the system is throttled and for one Filling the hydraulic translator is tapped. The filling pressure can either depend on the rail pressure be or by a corresponding check valve be kept at a constant pressure.

Bei der oben erläuterten Art der Befüllung ergeben sich jedoch mehrere Probleme. Zum einen ergibt sich über die dargestellte Anordnung eine permanente Leckage, welche sich zu der durch die Ansteuerung des hydraulischen Übersetzers auftretenden Leckage hinzuaddiert und damit zu einer erhöhten Gesamtleckage führt. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad der Einspritzung. Weiterhin ist eine derartige Anordnung vergleichsweise teuer, da sie einen Filter erfordert, um eine Verschmutzung und damit ein Zusetzen des hydraulischen Übersetzers zu verhindern. Weiterhin müssen die Drosseln zum Drosseln des Raildrucks mit einer hohen Genauigkeit gefertigt werden, um eine genaue Befüllung des hydraulischen Übersetzers zu ermöglichen. Dadurch wird die bekannte Befüllvorrichtung sehr teuer.The type of filling explained above results in however, several problems. On the one hand, it results from the shown arrangement is a permanent leak, which is to that by controlling the hydraulic translator occurring leakage added and thus to a leads to increased overall leakage. This reduces efficiency the injection. Furthermore, such an arrangement comparatively expensive because it requires a filter to contamination and thus clogging of the hydraulic To prevent translators. Furthermore, the chokes must Throttling the rail pressure with a high accuracy are manufactured to ensure accurate filling of the hydraulic To enable translators. This will make the known Filling device very expensive.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, dass die Befüllung eines Druckraums des hydraulischen Übersetzers gleichzeitig mit der Rückstellung des hydraulischen Übersetzers in dessen Ausgangslage erfolgt. Dabei erzeugt ein erster Kolben des hydraulischen Übersetzers mittelbar oder unmittelbar eine Verdrängungswirkung in einem Befüllraum einer Befüllvorrichtung. Durch die Rückstellung des ersten Kolbens wird Fluid aus dem Befüllraum verdrängt und dem Druckraum des hydraulischen Übersetzers zugeführt, um die dort aufgetretenen Leckverluste auszugleichen. Dadurch kann erfindungsgemäß eine besonders einfach und kompakt aufgebaute Befüllvorrichtung bereitgestellt werden, welche nur eine geringe Anzahl von Einzelteilen aufweist, da inbesondere der erste Kolben des hydraulischen Übersetzers als Betätigungselement der Befüllvorrichtung genutzt werden kann. Weiterhin treten erfindungsgemäß keine zusätzlichen Leckverluste auf. Demnach wird erfindungsgemäß eine im Ventil integrierte Befüllungspumpe für den hydraulischen Übersetzer bereitgestellt, welche eine minimale Teileanzahl aufweist und bei jeder Rückstellung des hydraulischen Übersetzers den Druckraum wiederbefüllt. Somit steht für jeden Einspritzvorgang ein konstant gefüllter Druckraum bereit.The valve according to the invention for controlling liquids with the features of claim 1 has the opposite the advantage that the filling of a pressure chamber of the hydraulic translator simultaneously with the reset of the hydraulic translator in its initial position he follows. A first piston generates the hydraulic Translator directly or indirectly Displacement in a filling chamber Filling. By resetting the first piston fluid is displaced from the filling chamber and the pressure chamber of the hydraulic translator fed to the there compensate for any leakage losses. This can according to the invention a particularly simple and compact constructed filling device are provided, which has only a small number of individual parts because in particular the first piston of the hydraulic translator can be used as an actuating element of the filling device can. Furthermore, no additional steps occur according to the invention Leakage losses. Accordingly, an im Valve integrated filling pump for the hydraulic Translator provided which has a minimal number of parts has and with each reset of the hydraulic Translator refilled the pressure chamber. Thus stands for a constantly filled pressure chamber every injection process ready.

Um eine besonders kompakte Befüllvorrichtung bereitzustellen, ist der Befüllraum der Befüllvorrichtung vorteilhaft unmittelbar an der dem Piezoaktor zugewandten Seite des ersten Kolbens angeordnet. Dadurch kann der erste Kolben bei seiner Rückstellung in seine Ausgangslage unmittelbar Fluid aus dem Befüllraum verdrängen und somit die Leckverluste im Druckraum ausgleichen.A particularly compact filling device To be provided is the filling area of the filling device advantageously directly on the piezo actuator Side of the first piston arranged. This allows the first Piston when it returns to its original position immediately displace fluid from the filling chamber and thus compensate for the leakage losses in the pressure chamber.

Um eine einfache Herstellbarkeit des Befüllraums zu ermöglichen; ist dieser vorzugsweise ringförmig ausgebildet.In order to make the filling space easy to manufacture enable; it is preferably annular.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Befüllraum von einem Befüllergehäuse umgeben. Besonders bevorzugt ist dabei der Befüllraum durch eine im Befüllergehäuse gebildete Aussparung gebildet. According to another preferred embodiment of the The present invention is the filling space of one Surround the filler housing. The is particularly preferred Filling space through a formed in the filler housing Recess formed.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der erste Kolben in einer zylinderringförmigen Hülse angeordnet.According to a further preferred embodiment of the present invention is the first piston in one arranged cylindrical sleeve.

Vorzugsweise erfolgt eine Rückstellung des hydraulischen Übersetzers mittels einem zwischen dem Piezoaktor und dem hydraulischen Übersetzer angeordneten Federelement.The hydraulic is preferably reset Translator by means of a between the piezo actuator and the hydraulic translator arranged spring element.

Besonders bevorzugt stützt sich das Federelement dabei am Befüllergehäuse ab. Dadurch stellt das Federelement gleichzeitig auch eine Abdichtung zwischen dem Befüllergehäuse und der zylinderförmigen Hülse des ersten Kolbens bereit.The spring element is particularly preferably supported on Filler housing. As a result, the spring element at the same time a seal between the Filler housing and the cylindrical sleeve of the first Piston ready.

Vorteilhaft ist zwischen dem Piezoaktor und dem ersten Kolben ein Zwischenkolben angeordnet, an welchem ein scheibenförmiges Element angeordnet ist. Das scheibenförmige Element ist dabei als Federsitz für das Federelement ausgebildet. Dadurch erfolgt eine Rückstellung des hydraulischen Übersetzers über das scheibenförmige Element und den Zwischenkolben, welcher fest mit dem ersten Kolben verbunden ist.It is advantageous between the piezo actuator and the first one Piston arranged an intermediate piston, on which a disc-shaped element is arranged. The disc-shaped Element is a spring seat for the spring element educated. This will reset the hydraulic translator over the disc-shaped element and the intermediate piston, which is fixed to the first piston connected is.

Besonders bevorzugt ist das scheibenförmige Element als Sprengring ausgebildet, welcher in einer im Zwischenkolben gebildeten Nut angeordnet ist. Dadurch kann ein besonders einfacher Aufbau erreicht werden.The disk-shaped element is particularly preferred as Snap ring formed in one in the intermediate piston formed groove is arranged. This can make a special simple structure can be achieved.

Vorzugsweise ist ein Leckfluidleitung im Bereich des ersten Kolbens vorgesehen, um das Leckfluid vom hydraulischen Übersetzer abzuführen. There is preferably a leakage fluid line in the area of the first Piston provided to drain the leakage fluid from the hydraulic To pay translators.

Das erfindungsgemäße Ventil kann besonders bevorzugt in einem Speichereinspritzsystem wie z.B. einem Common-Rail-System verwendet werden.The valve according to the invention can particularly preferably be in a memory injection system such as a common rail system be used.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1
eine Schnittdarstellung eines Kraftstoffeinspritzventils mit einer Befüllvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description. It shows:
Figure 1
a sectional view of a fuel injection valve with a filling device according to an embodiment of the present invention.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Fig. 1 zeigt ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Schnitt. Das Ventil 1 umfasst ein Gehäuse 10, in welchem ein Piezoaktor 2, ein hydraulischer Übersetzer 3 und ein Steuerventil 15 angeordnet sind.Fig. 1 shows a valve for controlling liquids according to an embodiment of the present invention in section. The valve 1 comprises a housing 10 in which a piezo actuator 2, a hydraulic booster 3 and a control valve 15 are arranged.

Der hydraulische Übersetzer 3 besteht aus einem ersten Kolben 4, einem zweiten Kolben 5 und einem zwischen den beiden Kolben 4, 5 angeordneten Druckraum 6. Der erste Kolben 4 steht dabei über einen Zwischenkolben 7 mit dem Piezoaktor 2 in Verbindung. Der zweite Kolben 5 steht über ein Betätigungselement 23 mit einem Ventilglied 16 des Steuerventils 15 in Verbindung. Der erste Kolben 4 ist in einer zylinderringförmigen Hülse 13 angeordnet und steht fest mit dem Zwischenkolben 7 in Verbindung.The hydraulic translator 3 consists of a first piston 4, a second piston 5 and one between the two pistons 4, 5 arranged pressure chamber 6. The first piston 4 protrudes an intermediate piston 7 in connection with the piezo actuator 2. The second piston 5 is connected to an actuating element 23 Valve member 16 of the control valve 15 in connection. The first Piston 4 is arranged in a cylindrical sleeve 13 and is firmly connected to the intermediate piston 7.

Die erfindungsgemäße Befüllvorrichtung besteht aus einem Befüllraum 11 und einem Befüllergehäuse 12. Das Befüllergehäuse 12 ist hülsenförmig ausgebildet und ist um den Zwischenkolben 7 herum angeordnet. Der Befüllraum 11 ist an dem zum ersten Kolben 4 gerichteten Ende des Befüllergehäuses 12 angeordnet (vgl. Fig. 1). Um eine Rückstellung des Piezoaktors 2 bzw. des hydraulischen Übersetzers 3 zu ermöglichen, ist ein Federelement 9 vorgesehen, welches sich einerseits am Befüllergehäuse 12 abstützt und andererseits an einem scheibenförmigen Element 8 abstützt. Das scheibenförmige Element 8, z.B. ein Sprengring, ist in einer Nut 22 des Zwischenkolbens 7 angeordnet und dient als Federsitz für das Federelement 9. Weiterhin ist im Bereich der Hülse 13 des ersten Kolbens 4 eine Leckfluidleitung 14 angeordnet, um Leckfluid des hydraulischen Übersetzers 3, welches in diesem Bereich austritt, aufzunehmen und abzuführen. Die Leckfluidleitung 14 ist weiterhin mit dem Steuerventil 15 verbunden.The filling device according to the invention consists of a Filling chamber 11 and a filler housing 12. The filler housing 12 is sleeve-shaped and is around the intermediate piston 7 arranged around. The filling chamber 11 is on the first piston 4 directed end of the filler housing 12 arranged (see. Fig. 1). To reset the piezo actuator 2 or To enable hydraulic translator 3 is a spring element 9 is provided, which is located on the one hand on the filler housing 12 supports and on the other hand on a disc-shaped element 8 supported. The disc-shaped element 8, e.g. a snap ring, is arranged in a groove 22 of the intermediate piston 7 and serves as a spring seat for the spring element 9. Furthermore, in the area the sleeve 13 of the first piston 4 a leakage fluid line 14 arranged to leak fluid of the hydraulic translator 3, which exits in this area, record and discharge. The leakage fluid line 14 is also connected to the control valve 15 connected.

Wie weiterhin in Fig. 1 gezeigt, ist in einem Steuerraum 17 eine Düsennadel 18 angeordnet, um in bekannter Weise eine Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkammer zu ermöglichen. Hierbei ist zwischen dem Steuerraum 17 und dem Steuerventil eine Drossel 20 angeordnet. Weiterhin ist in einer Verbindung zwischen dem Steuerraum 17 und einem Hochdruckzulauf 21 eine weitere Drossel 19 (Z-Drossel) angeordnet, um den Druck im Steuerraum 17 zu verringern.As further shown in FIG. 1, there is one in a control room 17 Nozzle needle 18 arranged to a in a known manner Allow fuel to be injected into a combustion chamber. Here is one between the control chamber 17 and the control valve Throttle 20 arranged. Still in a connection between the control chamber 17 and a high pressure inlet 21 another throttle 19 (Z throttle) arranged to the pressure in Reduce control room 17.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Ventils beschrieben.The mode of operation of the valve according to the invention is described below described.

Wenn eine Kraftstoffeinspritzung mit dem Ventil 1 erfolgen soll, wird der Piezoaktor 2 aktiviert, so dass eine Längenänderung des Piezoaktors 2 auftritt. Diese wird über den Zwischenkolben 7 auf den ersten Kolben 4 des hydraulischen Übersetzers 3 übertragen. Entsprechend dem Verhältnis der Kolbendurchmesser des ersten Kolbens 4 und des zweiten Kolbens 5 des hydraulischen Übersetzers 3 wird der Hub des Piezoaktors 2 durch den hydraulischen Übersetzer 3 übersetzt. Über das Betätigungselement 23 wird der Hub des zweiten Kolbens 5 auf das Steuerventil 15 übertragen, so dass das Ventilglied 16 des Steuerventils 15 von seinem Sitz abhebt. Dadurch gibt das Steuerventil 15 eine Verbindung zwischen dem Steuerraum 17 der Leckfluidleitung 14 frei, so dass der Druck im Steuerraum 17 sinkt. Dadurch bewegt sich die Düsennadel 18 in Richtung des Steuerventils 15, so dass die Düsennadel 18 von ihrem Ventilsitz (nicht dargestellt) abhebt und somit eine Kraftstoffeinspritzung in bekannter Weise möglich ist.If valve 1 is to be used for fuel injection, the piezo actuator 2 is activated so that a change in length of the Piezo actuator 2 occurs. This is on the intermediate piston 7 transfer the first piston 4 of the hydraulic translator 3. According to the ratio of the piston diameter of the first Piston 4 and the second piston 5 of the hydraulic Translator 3 is the stroke of the piezo actuator 2 by hydraulic translator 3 translates. About the Actuator 23, the stroke of the second piston 5 on the Transfer control valve 15 so that the valve member 16 of the Control valve 15 lifts off its seat. This gives it Control valve 15 a connection between the control chamber 17 of the Leakage fluid line 14 free, so that the pressure in the control chamber 17th sinks. As a result, the nozzle needle 18 moves in the direction of Control valve 15 so that the nozzle needle 18 from its valve seat (not shown) takes off and thus a fuel injection is possible in a known manner.

Um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden, wird der Piezoaktor 2 deaktiviert und eine Rückstellung der Komponenten des Ventils 1 erfolgt mittels des Federelements 9. Dabei wird der Piezoaktor 2 durch die Rückstellkraft des Federelements 9 über das scheibenförmige Element 8 und den Zwischenkolben 7 unter Vorspannung gesetzt. Weiterhin wird der hydraulische Übersetzer 3 über den Zwischenkolben 7 wieder in seine Ausgangslage zurückgezogen. Dadurch schließt das Ventilglied 16 des Steuerventils 15 und im Steuerraum 17 baut sich wieder der Ausgangsdruck auf, so dass die Düsennadel 18 wieder auf ihren Ventilsitz gedrückt wird und die Einspritzung von Kraftstoff abgeschlossen ist.To end the fuel injection, the piezo actuator 2 deactivated and a reset of the components of valve 1 takes place by means of the spring element 9. The piezo actuator 2 by the restoring force of the spring element 9 via the disc-shaped element 8 and the intermediate piston 7 under Preload set. Furthermore, the hydraulic translator 3 via the intermediate piston 7 back to its starting position withdrawn. This closes the valve member 16 of the Control valve 15 and in the control room 17 builds again Output pressure on, so that the nozzle needle 18 back on their Valve seat is pressed and fuel injection is completed.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird bei der Rückstellung des hydraulischen Übersetzers 3 der erste Kolben 4 ebenfalls wieder in seine Ausgangsstellung gebracht. Da eine ringförmige Fläche an der zum Piezoaktor 2 gerichteten Seite des ersten Kolbens 4 unmittelbar mit dem Befüllraum 11 in Verbindung steht, wird bei der Rückstellung des ersten Kolbens 4 Druck auf den Befüllraum 11 ausgeübt, so dass der Druckraum 6 des hydraulischen Übersetzers über den Spalt zwischen dem Kolben 4 und der Hülse 13 wiederbefüllt werden kann. Somit werden gleichzeitig mit der Rückstellung des hydraulischen Übersetzers 3 auch die im Druckraum 6 aufgetretenen Leckverluste unmittelbar durch die Rückstellbewegung des Kolbens 4 ausgeglichen. Bei der Rückstellung des Ventils ist dabei der Druck im Befüllraum 11 kleiner als die durch das Federelement 9 bereitgestellte Rückstellkraft. Eine Wiederbefüllung des Befüllraums kann in dem relativ langen Zeitraum zwischen den Einspritzungen erfolgen. Eine Befüllung (Auffüllung) des Befüllraums 11 kann beispielsweise jedoch auch während der Einspritzung erfolgen, wenn zwischen einem Reservoir zur Befüllung des Befüllraums und dem Befüllraum 11 ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches durch den aufgrund der Bewegung des ersten Kolbens 4 erzeugten Unterdruck im Befüllraum 11 öffnet.As shown in Fig. 1, when the hydraulic translator 3 the first piston 4 also again brought into its starting position. Because an annular surface on the side of the first piston 4 facing the piezo actuator 2 is directly connected to the filling chamber 11, at the return of the first piston 4 pressure on the filling chamber 11 exercised so that the pressure chamber 6 of the hydraulic Translator through the gap between the piston 4 and the sleeve 13 can be refilled. Thus, simultaneously with the Reset of the hydraulic translator 3 also in the Leakage losses occurred directly through the pressure chamber 6 Return movement of the piston 4 compensated. In the Resetting the valve is the pressure in the filling chamber 11 smaller than that provided by the spring element 9 Restoring force. A refill of the filling space can be done in the relatively long period between injections. Filling (filling) of the filling space 11 can for example, however, also take place during the injection, if between a reservoir for filling the filling space and a check valve is arranged in the filling chamber 11, which by the generated due to the movement of the first piston 4 Vacuum in the filling chamber 11 opens.

Vorzugsweise wird die vorliegende Erfindung insbesondere bei Common-Rail-Dieselinjektoren eingesetzt. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung jedoch auch bei anderen Ventilen mit hydraulischem Übersetzer eingesetzt werden.Preferably, the present invention is particularly preferred for Common rail diesel injectors used. Of course you can however, the present invention also applies to other valves hydraulic translator can be used.

Überdies kann der Befüllraum 11 nicht nur unmittelbar durch den ersten Kolben 4 betätigt werden, sondern auch mittelbar, beispielsweise durch Vorsehen mehrerer Zwischenkolben o.ä., betätigt werden.In addition, the filling space 11 can not only directly through the first piston 4 are actuated, but also indirectly, for example by providing several intermediate pistons or the like, be operated.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventil 1 zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Piezoaktor 2 und einem hydraulischen Übersetzer 3. Der hydraulische Übersetzer 3 besteht aus einem ersten Kolben 4, einem zweiten Kolben 5 und einem zwischen den beiden Kolben angeordneten, mit Fluid gefüllten Druckraum 6. Weiter ist ein Steuerventil 15 und eine Befüllvorrichtung 11, 12 zum Ersetzen des durch Leckage bedingten Fluidverlusts im Druckraum 6 vorgesehen. Die Befüllvorrichtung weist einen mit Fluid gefüllten Befüllraum 11 auf und Leckverluste im Druckraum 6 werden bei einer Rückstellbewegung des hydraulischen Übersetzers 3 aufgrund einer durch den ersten Kolben 4 mittelbar oder unmittelbar erzeugten Verdrängungswirkung im Befüllraum 11 durch Fluid aus dem Befüllraum 11 ersetzt.Thus, the present invention relates to a valve 1 for Control of liquids with one piezo actuator 2 and one hydraulic translator 3. hydraulic translator 3 consists of a first piston 4, a second piston 5 and one between the two pistons, with fluid filled pressure chamber 6. Next is a control valve 15 and a filling device 11, 12 to replace the leakage conditional fluid loss in the pressure chamber 6 provided. The Filling device has a filling space filled with fluid 11 on and leakage losses in the pressure chamber 6 at one Reset movement of the hydraulic translator 3 due one directly or indirectly by the first piston 4 generated displacement effect in the filling chamber 11 by fluid replaced from the filling chamber 11.

Die vorhergehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.The previous description of the embodiment according to the present invention is for illustrative purposes only Purposes and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are within the scope of the invention Modifications possible without the scope of the invention as well to leave their equivalents.

Claims (10)

Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Piezoaktor (2), einem hydraulischen Übersetzer (3) bestehend aus einem ersten Kolben (4), einem zweiten Kolben (5) und einem zwischen den Kolben angeordneten, mit Fluid gefüllten Druckraum (6), einem Steuerventil (15) und einer Befüllvorrichtung (11, 12) zum Ersetzen des durch Leckage bedingten Fluidverlusts im Druckraum (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllvorrichtung einen mit Fluid gefüllten Befüllraum (11) aufweist, wobei Leckverluste im Druckraum (6) bei der Rückstellbewegung des hydraulischen Übersetzers (3) aufgrund einer durch den ersten Kolben (4) mittelbar oder unmittelbar erzeugten Verdrängungswirkung im Befüllraum (11) durch Fluid aus dem Befüllraum (11) ersetzt wird.Valve for controlling liquids with a piezo actuator (2), a hydraulic intensifier (3) consisting of a first piston (4), a second piston (5) and a pressure valve (6), a control valve, arranged between the pistons and filled with fluid (15) and a filling device (11, 12) for replacing the fluid loss in the pressure chamber (6) due to leakage, characterized in that the filling device has a filling chamber (11) filled with fluid, with leakage losses in the pressure chamber (6) during the return movement of the hydraulic translator (3) is replaced by fluid from the filling chamber (11) due to a displacement effect in the filling chamber (11), generated directly or indirectly by the first piston (4). Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befüllraum (11) unmittelbar an der dem Piezoaktor (2) zugewandten Seite des ersten Kolbens (4) angeordnet ist. Valve for controlling liquids according to claim 1, characterized in that the filling chamber (11) is arranged directly on the side of the first piston (4) facing the piezo actuator (2). Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befüllraum (11) ringförmig ausgebildet ist.Valve for controlling liquids according to claim 1 or 2, characterized in that the filling space (11) is annular. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befüllraum (11) in einem Befüllergehäuse (12) angeordnet ist.Valve for controlling liquids according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filling space (11) is arranged in a filler housing (12). Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (4) in einer zylinderringförmigen Hülse (13) angeordnet ist.Valve for controlling liquids according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first piston (4) is arranged in a cylindrical ring-shaped sleeve (13). Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellung des hydraulischen Übersetzers (3) mittels einem zwischen dem Piezoaktor (2) und dem hydraulischen Übersetzer (3) angeordneten Federelement (9) erfolgt.Valve for controlling liquids according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the hydraulic translator (3) is reset by means of a spring element (9) arranged between the piezo actuator (2) and the hydraulic translator (3). Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement 9 am Befüllergehäuse (12) abstützt.Valve for controlling liquids according to claim 6, characterized in that the spring element 9 is supported on the filler housing (12). Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Piezoaktor (2) und dem ersten Kolben (4) angeordneten Zwischenkolben (7), an welchem ein scheibenförmiges Element (8) angeordnet ist, das als Federsitz für das Federelement (9) ausgebildet ist.Valve for controlling liquids according to claim 6 or 7, characterized by an intermediate piston (7) arranged between the piezo actuator (2) and the first piston (4) and on which a disc-shaped element (8) is arranged, which acts as a spring seat for the spring element (9) is formed. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Element (8) als Sprengring ausgebildet ist, welcher in einer im Zwischenkolben (7) gebildeten Nut (22) angeordnet ist.Valve for controlling liquids according to claim 8, characterized in that the disc-shaped element (8) is designed as a snap ring which is arranged in a groove (22) formed in the intermediate piston (7). Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leckfluidleitung (14) das Leckfluid im Bereich des ersten Kolbens (4) abführt.Valve for controlling liquids according to one of claims 1 to 9, characterized in that a leakage fluid line (14) discharges the leakage fluid in the region of the first piston (4).
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