CN105612341B - 控制阀 - Google Patents

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Abstract

用于打开和关闭流体通道(16；30)的控制阀(3)，具有关闭体(25)，该关闭体可以通过致动器(23)被加载以力，并且该关闭体由于该力这样变形，使得至少间接地通过控制体(25)使密封面(28)运动并从而打开和关闭流体通道(16；30)的开口。在此，所述控制体(25)由拉胀材料制成并且关于力方向具有负的横向收缩系数。

Description

控制阀
技术领域
本发明涉及一种用于打开和关闭流体通道的控制阀，如优选能用于燃料喷射阀和用于引导燃料的其它部件的那种控制阀。
背景技术
由不同领域的现有技术已知用于打开和关闭流体通道的阀。在电控制的阀中存在有致动器，例如磁致动器或压电致动器，所述致动器使关闭体运动并由此打开和关闭流过一个或多个流体通道的流体流。由DE 10 2008 001 330 A1已知一种具有控制阀的燃料喷射阀，其中，可以借助于压电致动器使所述控制阀运动，该压电致动器通过其运动来打开和关闭传导燃料的流体通道。类似的控制阀例如由DE 198 27 267 A1已知，其中，借助电磁体打开和关闭控制阀。
在已知的控制阀中通过电致动器使控制阀阀元件运动，该控制阀阀元件与阀座共同作用并由此打开和关闭流体通道。阀元件的运动始终伴随一定的磨损并伴随噪声产生且需要相对多的构件来保证希望的功能。
发明内容
相对地，根据本发明的用于打开和关闭流体通道的控制阀的优点是，通过控制体的变形来打开或关闭流体通道。为此，所述控制阀具有控制体，该控制体可以通过致动器被加载以一方向上的力。该控制体由此至少间接地使打开和关闭流体通道开口的密封面运动，并且该控制体由拉胀材料制成，所述拉胀材料在通过致动器进行力加载时这样变形，使得所述密封面释放流体通道，从而释放流体流。
在现有技术中在很长时间以前就已知了由拉胀材料制成的物体。在公开文献DE10 2008 043 623 A1中描述了一种拉胀材料，它具有负的泊松比，即，该材料在被加载以纵向上的力时在相对于该纵向的横向上收缩，而并不像大多数其它材料那样膨胀。因此，通过负的泊松比，在压到拉胀体上时可使被用于打开或关闭流体通道的面横向于力方向运动。以该方式可制造紧凑且反应迅速的控制阀，所述控制阀适合用在例如燃料喷射器中。
在本发明的第一有利构型中，所述控制阀设有控制体，该控制体关于通过致动器引入的力的方向具有负的横向收缩系数或负的泊松比。在此有利的是，所述密封面直接构成在控制体上，使得该密封面通过作用于控制体上的力而运动并由此打开或关闭流体通道。在此，所述控制体有利地至少基本上圆柱形地构造，其中，所述力被施加到圆形端侧中的一个上。通过控制体的全面对称也可以同时打开和关闭更多数量的流体通道。
在另一有利的构型中，所述控制体由金属材料制成。这例如能以下述方式实现：由适合的金属制成金属泡沫，所述金属泡沫的微孔这样制成，使得达到希望的拉胀特性、即负的横向收缩系数。
在另一有利的构型中，所述致动器构造为压电致动器，所述压电致动器将力施加到控制体上。压电致动器能够很快速地施加很大的力，使得可以用大的力加载所述控制体，以实现足够的密封面行程。
燃料喷射器以有利的且根据本发明的方式具有可纵向运动的、用于打开和关闭喷射开口的阀针，燃料可通过所述喷射开口被喷出，喷嘴针通过其纵向运动打开和关闭喷射开口。所述喷嘴针通过其背离所述喷射开口的端侧限界控制室，可通过该控制室的液压压力朝所述喷射开口的方向将力施加在喷嘴针上。此外存在有控制阀，该控制阀控制从所述控制室通到泄漏油室中的燃料通道。该控制阀以所述方式设有由拉胀材料制成的控制体。
附图说明
在附图中示意性地示出根据本发明的控制阀和根据本发明的燃料喷射器。附图示出：
图1a示意性地以纵剖图示出根据本发明的燃料喷射器，其具有根据本发明的控制阀，其中，该控制阀在这里未被操纵，
图1b具有被操纵的控制阀的同一燃料喷射器，
图2a和图2b以与图1a和1b相同的图示示出根据本发明的控制阀或根据本发明的燃料喷射器的另一实施例，其中，图2a示出未被操纵的控制阀，而图2b示出被操纵的控制阀。
具体实施方式
在图1a中示意性地以纵剖图示出根据本发明的燃料喷射器，其具有同样根据本发明的控制阀。燃料喷射器1具有喷嘴针5，该喷嘴针可纵向移动地布置在燃料喷射器1内。喷嘴针5基本上活塞形地构造并且在其面向燃烧室的下端部上具有密封面7，喷嘴针通过所述密封面来与喷嘴针座6共同作用且由此打开和关闭一个或多个喷射开口8的开口。在此，喷嘴针5被压力室11包围，在所述压力室中始终存在高燃料压力。喷嘴针5在其背离喷嘴针座6的端部上在套管10中被导向，其中，通过套管10、喷嘴针5的端面9和节流盘20限界控制室12。控制室12通过构成在套管10中的进入节流部15与压力室11连接，使得燃料可从压力室11流到控制室12中。
在燃料喷射器1内，衔接于节流盘20地布置有具有控制阀体21的控制阀3，其中，在控制阀体21中以及在节流盘20中构成有高压通道27，处于高压下的燃料可通过该高压通道传导到压力室11中。在控制阀体21中构成有孔22，该孔接收控制体25，在此示出的实施例中，所述控制体基本上圆柱形地构造。控制体25通过一个端侧贴靠在节流盘20上，而对置的另一端侧被致动器23加载，该致动器例如构造为压电致动器。控制体25与致动器23共同形成控制阀3，其中，控制体25在孔22内这样确定尺寸，使得在控制阀未被操纵时，控制体25的构成为密封面28的圆柱形外表面密封地贴靠在孔22的壁上。
为了控制控制室12内的燃料压力，排出节流部16构成为节流盘20和控制阀体21内的孔，该孔从控制室12出发且在孔22的壁上终止，其中，排出节流部16在此被控制体25封闭。燃料喷射器1或控制阀3的该状态在图1a中示出。
为了操纵燃料喷射器或控制阀3而操纵致动器23，即在压电致动器的情况下以电压加载所述致动器。由此，致动器23如在图1b中示出的那样朝阀针5的方向将力施加到控制体25上。控制体25由具有负的横向收缩系数或者负的泊松比的拉胀材料构成，所述负的横向收缩系数或者负的泊松比起如下作用。
致动器23的力压到控制体25的上端面上且在此将控制体压缩一个确定量，使得控制体25的两个端侧移动得离彼此更近。在此，控制体25的周长基于负的横向收缩系数而减小，使得密封面28、即控制体25的圆柱形侧面离开孔22的壁。由此使排出节流部16打开且燃料可通过排出节流部16和孔22从控制室12流出到在该实施例中包围致动器23的低压室中。为了将控制阀3再次关闭，致动器23再次缩回且由此使控制体25卸载，因此该控制体又具有其初始形状且通过其密封面28封闭排出节流部16。通过对控制室12进行卸载使喷嘴针5通过压力室11中的液压压力从喷嘴针座6抬起，从而燃料可以从压力室11流到喷射开口8并且可穿过所述喷射开口从燃料喷射器喷出。
在图2a中示出根据本发明的控制阀或根据本发明的燃料喷射器的另一实施例。根据图2a的实施例与在图1a和图1b中示出的实施例的区别仅在于排出节流部16和控制体25的构型。因为燃料喷射器的其余组成部分是一致的，所以在这里取消了对这些构件的再次描述。
排出节流部16构成为节流盘20内的孔，然而该排出节流部不通到孔22的壁上，而是通到孔22的底上、即节流盘20的上侧上。在控制体25中构成有小槽口31，构成为斜孔的连接孔30从该槽口一直通到控制阀体25的侧面上，该侧面在这里也形成密封面28。在控制体25不受应力时，通过密封面28贴靠在孔22的壁上使连接孔30密封并进而也使排出节流部16密封。在借助致动器23加载控制体25时，该控制体再次在径向上离开孔22的壁，从而打开连接孔32且燃料可通过排出节流部16、槽口31和连接孔30从控制室12流到孔22中并且从那里流出到低压室18中。然后，燃料喷射器如在图2b中示出的那样以上面描述的方式打开。
除了将控制体25构造为圆柱形外，也可以设想控制体25的其他形状、例如正方形的横截面，使得控制体25总体上长方体或立方体形地构造。
例如考虑金属泡沫作为控制体25的材料，所述金属泡沫的微孔形状使得能实现希望的拉胀特性，即负的横向收缩系数。除了金属泡沫以外，也可以设想由其它材料、例如由塑料制成的控制体，所述塑料的聚合物这样形成结构，使得产生希望的拉胀特性。在此，根据出现的力和温度并且根据控制体25所需要的变形来进行材料选择。

Claims (8)

1.用于打开和关闭流体通道(16；30)的控制阀(3)，具有控制体(25)，该控制体能通过致动器(23)被加载以力并且该控制体由于该力发生变形，以使得至少间接地通过控制体(25)使密封面(28)运动且在此打开和关闭所述流体通道(16；30)的开口，其特征在于，所述控制体(25)由拉胀材料制成。
2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述控制体(25)关于通过所述致动器(23)引入的力的方向具有负的横向收缩系数。
3.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述密封面(28)构成在所述控制体(25)上。
4.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述控制体(25)至少基本上圆柱形地构造并且所述力被施加到圆形端侧中的一个上。
5.如权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述密封面(28)通过所述控制体(25)的圆柱形侧面形成。
6.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述控制体(25)由金属材料制成。
7.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述致动器(23)是压电致动器。
8.燃料喷射器(1)，具有：能纵向运动的、用于打开和关闭至少一个喷射开口(8)的阀针(5)，燃料能通过所述喷射开口喷出，其中，所述阀针(5)通过其背离所述喷射开口的端侧(9)限界控制室(12)，通过所述控制室的液压压力能够朝所述喷射开口(8)的方向将力施加到所述阀针(5)上；以及控制阀(3)，该控制阀控制从所述控制室(12)通到低压室(18)中的燃料通道(16；30)，其特征在于，所述控制阀(3)根据权利要求1至6中任一项所述构造。
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