DE102009046214A1

DE102009046214A1 - Dosing valve for dosing of liquid into discharge chamber, particularly liquid exhaust aftertreatment unit in motor vehicle exhaust system, comprises valve needle, which is lying in liquid chamber that has inlet and spray opening

Info

Publication number: DE102009046214A1
Application number: DE102009046214A
Authority: DE
Inventors: Jochen Doehring
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12

Abstract

The dosing valve (1) comprises a valve needle (9), which is lying in a liquid chamber (3) that has an inlet (8) and a spray opening (14). An actuator (18) is provided for shifting the valve needle against the spring action. The liquid chamber is divided into two pressure chambers (5,6) by a partition (21).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zum dosierten Einbringen von Flüssigkeit in einen Austrittsraum, insbesondere von flüssigem Abgasnachbehandlungsmittel in ein Kraftfahrzeug-Abgassystem, mit einer in einer einen Zulauf sowie eine Spritzöffnung aufweisenden Flüssigkeitskammer liegenden Ventilnadel, die an einem Ende eine mit der Spritzöffnung zusammenwirkende Nadelspitze und am anderen Ende einen mit einer die Ventilnadel in Richtung der Spritzöffnung mit Federkraft beaufschlagenden Ventilfeder zusammenwirkenden Nadelboden aufweist, und mit einem Aktor zum Verlagern der Ventilnadel entgegen der Federkraft.The invention relates to a metering valve for the metered introduction of liquid into an outlet space, in particular of liquid exhaust aftertreatment agent in a motor vehicle exhaust system, with a lying in an inlet and an injection port liquid chamber valve needle having at one end a cooperating with the injection port needle tip and on another end having a valve needle acting in the direction of the injection opening with spring force acting valve spring needle bottom, and having an actuator for displacing the valve needle against the spring force.

Dosierventile der hier angesprochenen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Verringerung von in Abgasen von Brennkraftmaschinen befindlichen Schadstoffen ist es bekannt, dem Abgas flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel beizumischen, dass dann entweder direkt oder anschließend beispielsweise in einem SCR-Katalysator mit dem Abgas reagiert. Zum Einspritzen des Abgasnachbehandlungsmittels werden Dosierventile genutzt, die am Abgasrohr montierbar sind. Derartige Dosierventile, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2007 010 185 A1 bekannt sind, umfassen eine Flüssigkeitskammer, die einen Zulauf sowie eine Spritzöffnung aufweist. In der Flüssigkeitskammer liegt eine Ventilnadel, die an einem Ende eine mit der Spritzöffnung zusammenwirkende Nadelspitze aufweist. Um die Nadelspitze zum Verschließen der Spritzöffnung gegen diese zu drücken, weist die Ventilnadel an ihrem anderen, der Nadelspritze gegenüberliegende Ende, einen Nadelboden auf, der mit einer Ventilfeder zusammenwirkt. Dabei ist die Ventilfeder vorgespannt zwischen Nadelboden und einem ortsfesten Element des Dosierventils vorgespannt, so dass die Ventilfeder die Ventilnadel stets mit einer Federkraft in Richtung der Spritzöffnung beaufschlagt. Um einen Spritzvorgang einzuleiten, ist weiterhin ein Aktor vorgesehen, der zum Verlagern der Ventilnadel entgegen der Federkraft der Ventilfeder dient. Gemäß der oben genannten Druckschrift kann es sich dabei beispielsweise um einen Magnetaktor handeln, der die Ventilnadel von der Spritzöffnung weg gegen die Ventilfeder zieht.Metering valves of the type discussed here are known from the prior art. In order to reduce pollutants present in exhaust gases of internal combustion engines, it is known to admix the exhaust gas with liquid exhaust aftertreatment agent, which then reacts with the exhaust gas either directly or subsequently, for example, in an SCR catalytic converter. For injecting the exhaust aftertreatment metering valves are used, which are mounted on the exhaust pipe. Such metering valves, such as those from the DE 10 2007 010 185 A1 are known, comprise a liquid chamber having an inlet and an injection opening. In the fluid chamber is a valve needle having at one end a cooperating with the injection port needle tip. In order to press the needle tip against the injection port for closing the injection port, the valve needle has at its other, the needle syringe opposite end, a needle bottom, which cooperates with a valve spring. Here, the valve spring is biased biased between the needle bottom and a stationary element of the metering valve, so that the valve spring always acts on the valve needle with a spring force in the direction of the injection opening. In order to initiate an injection process, an actuator is further provided which serves to displace the valve needle against the spring force of the valve spring. According to the above-mentioned document, it may be, for example, a magnetic actuator, which pulls the valve needle away from the injection opening against the valve spring.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung bietet ein Dosierventil, das kompakt und einfach aufgebaut ist und auch bei Druckdifferenzen im Flüssigkeitsversorgungssystem und bei verschiedenen Temperaturbereichen eine zuverlässige Dosierung ermöglicht. Das der Erfindung zugrundeliegende Dosierventil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Flüssigkeitskammer durch mindestens eine Trennwand in wenigstens zwei Druckkammern geteilt ist, wobei das Volumen einer ersten Druckkammer zur Erzeugung eines der Ventilnadel entgegen der Federkraft beaufschlagenden Drucks durch Betätigen des Aktors veränderbar ist, und wobei die erste Druckkammer über mindestens eine in der Trennwand ausgebildete erste Öffnung mit einer auf den Nadelboden wirkenden zweiten Druckkammer fluidtechnisch verbunden ist, und dass die zweite Druckkammer wenigstens eine Einrichtung aufweist, die ein Zurückdrängen von in der zweiten Druckkammer befindlicher Flüssigkeit beim beziehungsweise durch Verlagern der Ventilnadel entgegen der Federkraft erlaubt. Die Flüssigkeitskammer ist also zumindest zweiteilig ausgebildet. Jede der zwei die Flüssigkeitskammer bildenden Druckkammern dient dabei zur Aufnahme der zu dosierenden Flüssigkeit. Die erste Druckkammer ist dabei derart ausgebildet, dass durch Betätigen des Aktors ihr Volumen derart veränderbar ist, dass ein Druck, insbesondere ein Flüssigkeitsdruck, erzeugt wird, der die Ventilnadel entgegen der Federkraft der Ventilfeder beaufschlagt, so dass bei einem ausreichend hoch erzeugten Druck die Ventilnadel aus der Spritzöffnung beziehungsweise ihrem Ventilsitz gehoben wird. Im Gegensatz zu dem Dosierventil aus dem Stand der Technik ist hierbei also vorgesehen, dass zur Verlagerung der Ventilnadel ein (Flüssigkeits-)Druck erzeugt wird, und zwar in dem Dosierventil selbst. Die durch den Zulauf in das Dosierventil eingebrachte Flüssigkeit steht zweckmäßigerweise bereits unter einem zumindest im Wesentlichen konstanten Druck, so dass durch Betätigen des Aktors ein das Ventil beziehungsweise die Ventilnadel betätigender Überdruck erzeugt und die Flüssigkeit mit hohem Druck durch die Spritzöffnung ausgetrieben wird. Die erste Druckkammer ist dabei über mindestens eine in der Trennwand ausgebildete erste Öffnung mit einer zweiten Druckkammer fluidtechnisch verbunden. Wobei die zweite Druckkammer auf den Nadelboden der Ventilnadel in Richtung der Federkraft wirkt. Das bedeutet, dass der in der zweiten Druckkammer erzeugte Druck auf die Rückseite der Ventilnadel wirkt. Bevorzugt bildet der Nadelboden der Ventilnadel dabei zumindest einen Bereich einer Wand der zweiten Druckkammer. Wird die Ventilnadel durch das Betätigen des Aktors entgegen der Federkraft verlagert, so würde dies theoretisch dazu führen, dass das Volumen der zweiten Druckkammer verringert und die darin befindliche Flüssigkeit durch die erste Öffnung in die erste Druckkammer gedrängt wird. Da bei Betätigen des Aktors jedoch der Druck der ersten Druckkammer sehr viel schneller ansteigt als in der zweiten Druckkammer, lässt sich die Flüssigkeit nicht ohne weiteres aus der zweiten in die erste Druckkammer treiben. Um dennoch ein Verlagern der Ventilnadel zu gewährleisten ist vorgesehen, dass die zweite Druckkammer wenigstens eine Einrichtung aufweist, die ein Zurückdrängen von der in der zweiten Druckkammer befindlichen Flüssigkeit beim Verlagern der Ventilnadel entgegen der Federkraft erlaubt. Die genannte Einrichtung gewährleistet also, dass in der zweiten Druckkammer befindliche Flüssigkeit zurückgedrängt werden kann, und damit ein Verlagern der Ventilnadel entgegen der Federkraft möglich ist. Die Einrichtung erlaubt somit, dass die Ventilnadel aus dem Ventilsitz der Spritzöffnung durch Erhöhen des Drucks in der ersten Druckkammer gehoben werden und ein dosiertes Einspritzen beziehungsweise Einbringen von Flüssigkeit in den Austrittsraum erfolgen kann. Der Aktor und/oder ein durch den Aktor betätigbares, dass Volumen der ersten Druckkammer veränderndes Element sind also der ersten Druckkammer zugeordnet beziehungsweise an dieser angeordnet. Wird der Aktor betätigt, wird das Volumen der ersten Druckkammer verringert, wodurch der Druck in dieser besonders schnell ansteigt. Da die erste Druckkammer mit der zweiten Druckkammer lediglich über eine, zweckmäßigerweise kleine Öffnung verbunden ist, findet ein Druckausgleich zwischen den beiden Druckkammern nur langsam statt, so dass zunächst ein Druckunterschied zwischen den beiden Druckkammern vorliegt. Dieser Druckunterschied und die in der zweiten Druckkammer vorgesehene Einrichtung bewirkt das Verlagern der Ventilnadel zumindest bis ein Druckausgleich erfolgt ist und die Ventilnadel aufgrund des Druckausgleichs und der Federkraft wieder zurück in ihrem Ventilsitz der Spritzöffnung verlagert wird.The invention provides a metering valve, which is compact and simple and also allows for reliable pressure metering in the liquid supply system and at different temperature ranges. The dosing valve on which the invention is based is characterized in that the liquid chamber is divided by at least one partition into at least two pressure chambers, wherein the volume of a first pressure chamber for generating a pressure acting against the spring force of the valve needle by actuating the actuator is variable, and wherein the first pressure chamber is fluidly connected via at least one formed in the partition wall first opening with a force acting on the needle bottom second pressure chamber, and in that the second pressure chamber has at least one device which is a back pressure of befindlichem in the second pressure chamber in the liquid or allowed by displacing the valve needle against the spring force. The liquid chamber is thus formed at least in two parts. Each of the two pressure chambers forming the liquid chamber serves to receive the liquid to be dispensed. The first pressure chamber is designed such that by actuation of the actuator, its volume is variable such that a pressure, in particular a fluid pressure is generated, which acts against the spring force of the valve spring, so that at a sufficiently high pressure generated the valve needle is lifted from the spray opening or its valve seat. In contrast to the metering valve of the prior art, in this case it is provided that for the displacement of the valve needle (liquid) pressure is generated, in the metering valve itself. The introduced through the inlet into the metering liquid is suitably already under a at least substantially constant pressure, so that by actuation of the actuator, the valve or the valve needle actuated overpressure is generated and the liquid is expelled at high pressure through the injection port. The first pressure chamber is fluidly connected via at least one formed in the partition wall first opening with a second pressure chamber. Wherein the second pressure chamber acts on the needle bottom of the valve needle in the direction of the spring force. This means that the pressure generated in the second pressure chamber acts on the back of the valve needle. In this case, the needle bottom of the valve needle preferably forms at least one region of a wall of the second pressure chamber. If the valve needle is displaced by the actuation of the actuator against the spring force, this would theoretically lead to the volume of the second pressure chamber being reduced and the liquid therein being forced through the first opening into the first pressure chamber. However, since upon actuation of the actuator, the pressure of the first pressure chamber increases much faster than in the second pressure chamber, the liquid can not easily drive from the second into the first pressure chamber. In order nevertheless to ensure a displacement of the valve needle, it is provided that the second pressure chamber has at least one device, which pushes back from that in the second Pressure chamber located liquid when displacing the valve needle against the spring force allowed. The said device thus ensures that liquid in the second pressure chamber can be pushed back, and thus a displacement of the valve needle against the spring force is possible. The device thus allows the valve needle to be lifted out of the valve seat of the injection opening by increasing the pressure in the first pressure chamber and to allow metered injection or introduction of liquid into the outlet space. The actuator and / or an actuatable by the actuator, the volume of the first pressure chamber changing element are thus associated with the first pressure chamber or arranged thereon. If the actuator is actuated, the volume of the first pressure chamber is reduced, whereby the pressure in this increases very quickly. Since the first pressure chamber is connected to the second pressure chamber only via a, suitably small opening, a pressure equalization between the two pressure chambers takes place only slowly, so that initially there is a pressure difference between the two pressure chambers. This pressure difference and provided in the second pressure chamber device causes the displacement of the valve needle at least until a pressure equalization has occurred and the valve needle is displaced back into its valve seat of the injection port due to the pressure equalization and the spring force.

Es ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Einrichtung den Zulauf umfasst, der in die zweite Druckkammer mündet. Wie oben bereits beschrieben, wird über den Zulauf dem Dosierventil die in den Austrittsraum einzubringende Flüssigkeit zugeführt. Vorliegend bildet der Zulauf dabei die Einrichtung die ein Zurückdrängen der in der zweiten Druckkammer befindlichen Flüssigkeit gewährleistet. Dazu ist der Zulauf derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass er in die zweite Druckkammer der Flüssigkeitskammer beziehungsweise des Dosierventils mündet. Wird durch Betätigen des Aktors der Druck in der ersten Druckkammer erhöht, kann die in der zweiten Druckkammer befindliche Flüssigkeit beim Verlagern der Ventilnadel in den Zulauf zurückgedrängt werden. Ein dem Zulauf zugeordnetes, insbesondere externes Fördermodul in Form einer Förderpumpe, lässt ein derartiges Zurückdrängen bei einem Überdruck ohne weiteres zu, insbesondere weil es sich bei der zurückzudrängenden Flüssigkeit um eine sehr geringe Flüssigkeitsmenge handelt.It is advantageously provided that the device comprises the inlet, which opens into the second pressure chamber. As already described above, the liquid to be introduced into the outlet space is fed via the inlet to the metering valve. In the present case, the inlet thereby forms the device which ensures that the liquid in the second pressure chamber is pushed back. For this purpose, the inlet is designed and / or arranged such that it opens into the second pressure chamber of the liquid chamber or of the metering valve. If the pressure in the first pressure chamber is increased by actuating the actuator, the liquid present in the second pressure chamber can be forced back into the inlet when the valve needle is displaced. An associated with the inlet, in particular external delivery module in the form of a feed pump, such a back pressure at an overpressure readily without, especially because it is a very small amount of liquid in the back-to-back liquid.

Ferner ist vorgesehen, dass dem Zulauf des Dosierventils ein Rückschlagventil zugeordnet ist. Überschreitet der Druck in der zweiten Druckkammer einen bestimmten, vorzugsweise vorgebbaren Schwellenwert, verschließt das Rückschlagventil den Zulauf, so dass zum einen dass Fördermodul nicht zerstört wird und zum anderen der Druck in dem Dosierventil im Wesentlichen aufrecht erhalten werden kann.It is further provided that the inlet of the metering valve is associated with a check valve. If the pressure in the second pressure chamber exceeds a specific, preferably predefinable threshold value, the check valve closes the inlet so that, on the one hand, the delivery module is not destroyed and, on the other hand, the pressure in the metering valve can essentially be maintained.

Vorzugsweise umfasst die Einrichtung zusätzlich oder alternativ zumindest ein durch die Flüssigkeit elastisch komprimierbares Element. Steigt der Druck in der ersten Druckkammer an, wird die Ventilnadel entgegen die Federkraft gedrängt. Dabei wird das Element elastisch komprimiert, wodurch die Flüssigkeit in der zweiten Druckkammer in den durch das elastisch komprimierte Element freigegebenen Raum zurückgedrängt wird. Hierdurch wird das Verlagern der Ventilnadel auf einfache Art und Weise ermöglicht.Preferably, the device additionally or alternatively comprises at least one element elastically compressible by the liquid. If the pressure in the first pressure chamber increases, the valve needle is urged against the spring force. In this case, the element is elastically compressed, whereby the liquid in the second pressure chamber is forced back into the space released by the elastically compressed element. As a result, the displacement of the valve needle is made possible in a simple manner.

Zweckmäßigerweise ist das komprimierbare Element an einer Innenwand der Druckkammer angeordnet. Natürlich könnte auch ein zumindest im Wesentlichen unbefestigtes elastisch komprimierbares Element in der Druckkammer vorgesehen sein, dann besteht jedoch die Gefahr, dass die Öffnung durch das komprimierbare Element verschlossen werden könnte. Das Anordnen des komprimierbaren Elements an einer Innenwand der Druckkammer gewährleistet somit die Sicherheit und Belastbarkeit des Systems.Conveniently, the compressible element is arranged on an inner wall of the pressure chamber. Of course, an at least substantially non-fixed elastically compressible element could be provided in the pressure chamber, but then there is a risk that the opening could be closed by the compressible element. The arrangement of the compressible element on an inner wall of the pressure chamber thus ensures the safety and resilience of the system.

Besonders bevorzugt ist das komprimierbare Element als Schicht oder Beschichtung auf zumindest einen Bereich einer Innenwand der Druckkammer ausgebildet. Da in der Regel keine besonders großen Ventilschübe zu erwarten sind, kann durch die einfache Beschichtung eine oder mehrere Innenwände der Druckkammer eine Ausgleichsmöglichkeit für die zurückzudrängende Flüssigkeit geboten werden. Die Schicht oder die Beschichtung ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.Particularly preferably, the compressible element is formed as a layer or coating on at least a portion of an inner wall of the pressure chamber. Since usually no particularly large valve thrusts are to be expected, can be offered by the simple coating one or more inner walls of the pressure chamber a possibility of compensation for the back-to-be-squeezed liquid. The layer or the coating is particularly simple and inexpensive to produce.

Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass dem Aktor eine Membran zugeordnet ist, die durch den Aktor verlagert werden kann. Zweckmäßigerweise bildet die Membran zumindest einen Bereich einer Innenwand der ersten Druckkammer. Die Membran, die elastisch verformbar ist, kann somit von außen von dem Aktor betätigt beziehungsweise mit einer Kraft beaufschlagt und in die erste Druckkammer hineinverlagert werden, wodurch der Druck in der Druckkammer erhöht wird.Furthermore, it is advantageously provided that the actuator is associated with a membrane that can be displaced by the actuator. Conveniently, the membrane forms at least a portion of an inner wall of the first pressure chamber. The membrane, which is elastically deformable, can thus be actuated from the outside by the actuator or acted upon by a force and be displaced into the first pressure chamber, whereby the pressure in the pressure chamber is increased.

Zweckmäßigerweise ist der Membran einer Rückstellfeder zugeordnet, die dafür sorgt, dass die Membran nach erfolgter Einspritzung wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt wird. Darüber hinaus gewährleistet die Rückstellfeder vorteilhafterweise, dass die Membran stets an dem Betätigungselement des Aktors anliegt, so dass bei schnell aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen eine Geräuschentwicklung unterbleibt.Appropriately, the membrane is associated with a return spring, which ensures that the membrane is moved back to its original position after injection. In addition, the return spring advantageously ensures that the membrane always rests against the actuating element of the actuator, so that in rapidly successive injection processes a noise is avoided.

Es ist mit Vorteil vorgesehen, dass die zweite Druckkammer von einer die Ventilnadel lagernden Führungshülse, dem Nadelboden und der Trennwand gebildet wird. Die Ventilnadel ist somit mit ihrem dem Nadelboden aufweisenden Ende in und/oder an der Führungshülse axial verschieblich gelagert. Die Dimensionen der Führungshülse und der Ventilnadel an ihrem dem Nadelboden aufweisenden Ende sind dabei derart gewählt, dass diese dichtend aneinander anliegen. Zweckmäßigerweise liegt die Trennwand gegenüber dem Nadelboden an der Führungshülse dichtend an oder ist einstückig mit dieser ausgebildet. It is advantageously provided that the second pressure chamber is formed by a valve sleeve bearing guide sleeve, the needle bottom and the partition. The valve needle is thus axially displaceably mounted with its end having the needle bottom in and / or on the guide sleeve. The dimensions of the guide sleeve and the valve needle at its end having the needle bottom are chosen such that they bear sealingly against one another. Conveniently, the partition against the needle bottom to the guide sleeve sealingly or is integrally formed therewith.

Alternativ bildet die Führungshülse die Trennwand und ist einendig geschlossen ausgebildet. In diesem Fall weist die Führungshülse einen U-förmigen Längsschnitt auf, wobei die erste Öffnung in der Mantelfläche der Führungshülse ausgebildet ist.Alternatively, the guide sleeve forms the partition and is formed closed at one end. In this case, the guide sleeve has a U-shaped longitudinal section, wherein the first opening is formed in the lateral surface of the guide sleeve.

Schließlich ist vorgesehen, dass die erste Druckkammer eine dritte Druckkammer aufweist, deren Volumen durch Betätigen des Aktors veränderbar ist, und die über die erste Öffnung mit der zweiten Druckkammer und über eine zweite Öffnung mit der ersten Druckkammer fluidtechnisch verbunden ist, wobei die erste Öffnung kleiner als die zweiter Öffnung augebildet ist. Letztendlich ist somit die erste Druckkammer zweigeteilt, wodurch die weitere, dritte Druckkammer gebildet wird. Die dritte Druckkammer ist zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer angeordnet und über die erste Öffnung mit der ersten Druckkammer und über die zweite Öffnung mit der zweiten Druckkammer verbunden. Bevorzugt ist die dritte Druckkammer in der Verlängerung der Ventilnadel angeordnet. Durch eine Bohrung insbesondere koaxial zur Ventilnadel-Achse wird bevorzugt die erste Öffnung zu der zweiten Druckkammer gebildet. Die zweite Öffnung ist dazu beabstandet angeordnet. Bevorzugt sind mehrere der zweiten Öffnungen vorgesehen, um eine möglichst große Gesamt-Querschnittsfläche der zweiten Öffnungen zu bieten, so dass ein schneller Druckaufbau in der ersten Druckkammer und ein dazu vergleichsweise langsamer Druckkaufbau in der zweiten Druckkammer erfolgt.Finally, it is provided that the first pressure chamber has a third pressure chamber, the volume of which can be changed by actuating the actuator, and which is fluidly connected via the first opening to the second pressure chamber and via a second opening to the first pressure chamber, wherein the first opening is smaller as the second opening is formed. Ultimately, therefore, the first pressure chamber is divided into two, whereby the further, third pressure chamber is formed. The third pressure chamber is arranged between the first and the second pressure chamber and connected via the first opening to the first pressure chamber and via the second opening to the second pressure chamber. Preferably, the third pressure chamber is arranged in the extension of the valve needle. Through a bore, in particular coaxial with the valve needle axis, the first opening to the second pressure chamber is preferably formed. The second opening is spaced therefrom. Preferably, a plurality of the second openings are provided in order to provide the largest possible overall cross-sectional area of the second openings, so that a rapid pressure build-up in the first pressure chamber and a comparatively slow Druckkaufbau in the second pressure chamber.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show this

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Dosierventils in einer Schnittdarstellung, 1 A first embodiment of a metering valve in a sectional view,

2 einen Querschnitt durch das Dosierventil und 2 a cross section through the metering valve and

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Dosierventils in einer Schnittdarstellung. 3 a further embodiment of the metering valve in a sectional view.

Die 1 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung ein Dosierventil 1, das zum Einbringen von Flüssigkeit in einen hier nicht näher dargestellten Austrittsraum dient. Das Dosierventil 1 weist dazu einen zweiteiligen, im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Grundkörper 2 auf. Während der zum Austrittsraum weisende Teil des Grundkörpers 2 im Wesentlichen eine Flüssigkeitskammer 3 bildet, trägt der dem Austrittsraum abgewandte Teil des Grundkörpers 2 eine Aktor-Einheit 4 zum Betätigen des Dosierventils 1.The 1 shows in a simplified sectional view of a metering valve 1 , which serves for introducing liquid into an outlet space not shown here. The metering valve 1 has a two-part, substantially circular cylindrical body 2 on. During pointing to the exit space part of the body 2 essentially a liquid chamber 3 forms, carries the discharge space facing away from the base body 2 an actuator unit 4 for actuating the metering valve 1 ,

Die Flüssigkeitskammer 3 ist vorliegend in zwei Druckkammern 5 und 6 geteilt ausgebildet. Dazu weist die Flüssigkeitskammer 3 eine kreiszylinderförmige Führungshülse 7 auf, die bevorzugt einstückig mit der Flüssigkeitskammer 3 ausgebildet ist. Die Führungshülse 7 weist ein in der Darstellung nach unten geöffneten, U-förmigen Längsschnitt auf und ist über Stege 8, die auf Höhe der Bodenfläche der U-förmigen Führungshülse angeordnet sind, mit dem die Flüssigkeitskammer 3 bildenden Teil des Grundkörpers 2 bevorzug einstückig verbunden.The liquid chamber 3 is present in two pressure chambers 5 and 6 divided educated. This is indicated by the liquid chamber 3 a circular cylindrical guide sleeve 7 preferably integrally with the liquid chamber 3 is trained. The guide sleeve 7 has a U-shaped longitudinal section open in the illustration below and is provided with webs 8th , which are arranged at the level of the bottom surface of the U-shaped guide sleeve, with which the liquid chamber 3 forming part of the body 2 Favor integrally connected.

Die 2 zeigt einen Querschnitt durch das Dosierventil entlang der Linie A-A aus der 1. 2 zeigt eine vorteilhafte Anordnung der Verbindungstege 8, die über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Vorliegend sind drei Verbindungsstege 8 vorgesehen, die in einem Winkel von 120° zueinander ausgerichtet sind.The 2 shows a cross section through the metering valve along the line AA from the 1 , 2 shows an advantageous arrangement of the connecting webs 8th , which are arranged evenly distributed over the circumference. In the present case are three connecting bridges 8th provided, which are aligned at an angle of 120 ° to each other.

In der Flüssigkeitskammer 3 liegt weiterhin eine Ventilnadel 9, die an einem Ende eine Nadelspitze 10 und an ihrem anderen Ende einen Nadelboden 11 aufweist. Die Ventilnadel 9 weist im Bereich des Nadelbodens 11 einen größeren Durchmesser auf als im Bereich der Nadelspitze 10. Dies wird durch eine sich über den gesamten Umfang der Ventilnadel 9 erstreckende Übergangsschräge 12 gewährleistet. Der Durchmesser des Nadelbodens 11 beziehungsweise des den Nadelboden 11 aufweisenden Endes der Ventilnadel 9 entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Führungshülse 7. Mit dem der Nadelboden 11 aufweisenden Ende liegt die Ventilnadel 9 axial verschieblich in der Führungshülse 7 bereichsweise ein. Zwischen dem Nadelboden 11 und dem Boden der Führungshülse 7 ist weiterhin eine Ventilfeder 13 vorgespannt angeordnet, die die Ventilnadel 9 mit ihrer Nadelspitze 10 in einen Ventilsitz einer Spritzöffnung 14 der Flüssigkeitskammer 3 mit einer Federkraft drängt. Im Normalzustand verschließt somit die Nadelspitze 10 die Spritzöffnung 14. Der von der Ventilnadel 9 und der Führungshülse 7 eingeschlossene Raum, in welchem sich auch die Ventilfeder 13 befindet, bildet die zweite Druckkammer 6. Der Raum außerhalb der Führungshülse 7, in dem der übrige Teil der Ventilnadel 9 sowie die Führungshülse 7 liegt, bildet die erste Druckkammer 5.In the liquid chamber 3 is still a valve needle 9 with a needle point at one end 10 and at the other end a needle bottom 11 having. The valve needle 9 points in the area of the needle bottom 11 a larger diameter than in the area of the needle tip 10 , This is done by extending over the entire circumference of the valve needle 9 extending transition slope 12 guaranteed. The diameter of the needle bottom 11 or the needle bottom 11 having the end of the valve needle 9 corresponds essentially to the inner diameter of the guide sleeve 7 , With the needle bottom 11 having the end of the valve needle 9 axially displaceable in the guide sleeve 7 in some areas. Between the needle bottom 11 and the bottom of the guide sleeve 7 is still a valve spring 13 biased arranged the valve needle 9 with her needlepoint 10 in a valve seat of a spray opening 14 the liquid chamber 3 with a spring force. In the normal state thus closes the needle tip 10 the spray opening 14 , The of the valve needle 9 and the guide sleeve 7 enclosed space, in which also the valve spring 13 is located, forms the second pressure chamber 6 , The space outside the guide sleeve 7 in which the remaining part of the valve needle 9 as well as the guide sleeve 7 lies, forms the first pressure chamber 5 ,

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Druckkammer 5 nach oben hin durch eine elastische verformbare Membran 15 verschlossen. Auf der der Druckkammer 5 gegenüberliegenden Seite der Membran 15 ist ein als Stößel 16 ausgebildetes Betätigungselement 17 eines Aktors 18 der Aktor-Einheit 4 angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei dem Aktor 18 um einen Magnet-Aktor. Das Betätigungselement 17 liegt im Ausgangszustand an der Membran 15 an, wobei die Membran 15 mittels einer Rückstellfeder 19, die zwischen der geschlossenen Rückseite der Führungshülse 7 und der Membran 15 vorgespannt gehalten ist, gegen das Betätigungselement 17 gedrückt beziehungsweise gehalten wird. Die Membran 15 schließt die Flüssigkeitskammer 3 des Dosierventils 1 dichtend gegenüber der Aktor-Einheit 4 ab. Vorzugsweise ist die Membran 15 dazu zwischen den beiden Teilen des Grundkörpers 2 eingeklemmt gehalten.According to the present embodiment, the pressure chamber 5 upwards through an elastic deformable membrane 15 locked. On the pressure chamber 5 opposite side of the membrane 15 is a pestle 16 trained actuator 17 an actor 18 the actuator unit 4 arranged. Preferably, the actuator is 18 around a magnetic actuator. The actuator 17 is in the initial state on the membrane 15 on, with the membrane 15 by means of a return spring 19 placed between the closed back of the guide sleeve 7 and the membrane 15 is held biased against the actuator 17 is pressed or held. The membrane 15 closes the liquid chamber 3 of the metering valve 1 sealing against the actuator unit 4 from. Preferably, the membrane is 15 to between the two parts of the body 2 held clamped.

Der Flüssigkeitskammer 3 ist weiterhin ein Zulauf 20 zugeordnet, durch welchen Flüssigkeit, insbesondere Abgasnachbehandlungsmittel in die Flüssigkeitskammer 3 gefördert wird. Vorliegend mündet der Zulauf 20 in die zweite Druckkammer 6, die innerhalb der Führungshülse 7 liegt. Damit die Flüssigkeit auch in die Druckkammer 5 und damit zu der Spritzöffnung 14 gelangen kann, ist in der als Trennwand 21 zwischen den Druckkammern 5 und 6 wirkenden Mantelwand der Führungshülse 7 eine Öffnung 22 ausgebildet. Über die Öffnung 22 sind die Druckkammern 5, 6 fluidtechnisch miteinander verbunden.The fluid chamber 3 is still a feed 20 assigned, by which liquid, in particular exhaust aftertreatment agent in the liquid chamber 3 is encouraged. In the present case, the feed opens 20 in the second pressure chamber 6 inside the guide sleeve 7 lies. So that the liquid also in the pressure chamber 5 and thus to the spray opening 14 is in the as a partition 21 between the pressure chambers 5 and 6 acting shell wall of the guide sleeve 7 an opening 22 educated. About the opening 22 are the pressure chambers 5 . 6 fluidly interconnected.

Schließlich weist das Dosierventil 1 eine Einrichtung 23 auf, die ein Zurückdrängen von in der zweiten Druckkammer 6 befindlicher Flüssigkeit erlaubt. Die Einrichtung 23 wird vorliegend durch den Zulauf 20 mit einem darin angeordnetetn Rückschlagventil 24 gebildet. Zum besseren Verständnis soll im Folgenden die Funktion des Dosierventils 1 erläutert werden:
Mittels einer geeigneten Fördereinrichtung wird gewährleistet, dass an dem Zulauf 20 stets ein im wesentlichen konstanter Druck vorteilhafterweise zwischen 10 und 3 bar, insbesondere von 7 bar ansteht. Dadurch liegt in der gesamten Flüssigkeitskammer 3 der genannte Druck vor. Soll ein Einspritzvorgang erfolgen, wird der Aktor 18 betätigt, wodurch das Betätigungselement 17 gegen die Membran 15 gedrückt wird, wodurch diese bereichsweise in die Druckkammer 5 verlagert wird. Hierdurch wird der in der Druckkammer 5 vorliegende Druck aufgrund der inkompressiblen Flüssigkeit schnell erhöht, da durch das bereichsweise Verlagern der Membran 15 in die Druckkammer 5 deren Volumen verkleinert wird. Aufgrund der vorteilhaft klein gewählten Querschnittsfläche der Öffnung 22 verzögert sich der Druckaufbau in der zweiten Druckkammer 6, so dass für eine gewise Zeit der Druck in der ersten Druckkammer 5 größer ist als der Druck in der zweiten Druckkammer 6. Die Kraft, die dadurch auf die Übergangsschräge 12 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 13 drückt, ist in diesem Moment größer als die Kraft, die von der Druckkammer 6 beziehungsweise von der in der Druckkammer 6 befindlichen Flüssigkeit und von der Ventilfeder 13 auf den Nadelboden 11 der Ventilnadel 9 ausgeübt wird. Die Ventilnadel 9 wird somit in die Druckkammer 6 hinein gedrängt. Die darin befindliche Flüssigkeit wird dabei in den Zulauf 20 zurückgedrängt, bis das Rückschlagventil 24 den Zulauf 20 verschließt. In dem Moment, in dem sich die Ventilnadel 9 von dem Ventilsitz aus der Spritzöffnung 14 löst, wird die Flüssigkeit aus der Spritzöffnung 14 ausgetrieben. Dabei findet ein Druckausgleich auch zwischen den Druckkammern 5 und 6 statt, der dazu führt, dass die Ventilnadel 9 wieder zurück in ihren Ventilsitz der Spritzöffnung 14 gedrängt wird. Durch den Zulauf 20 strömt Flüssigkeit in Flüssigkeitskammer 3 beziehungsweise in die zweite Druckkammer 6 nach und ein weiterer Einspritzvorgang kann erfolgen.Finally, the metering valve 1 An institution 23 on, which is a pushing back of in the second pressure chamber 6 located liquid allowed. The device 23 is present through the inlet 20 with a non-return valve disposed therein 24 educated. For a better understanding, the function of the metering valve will be described below 1 be explained:
By means of a suitable conveyor ensures that at the inlet 20 always a substantially constant pressure advantageously between 10 and 3 bar, in particular of 7 bar is pending. This is due to the entire fluid chamber 3 the said pressure. If an injection process, the actuator is 18 operated, whereby the actuating element 17 against the membrane 15 is pressed, whereby this partially into the pressure chamber 5 is relocated. As a result, the in the pressure chamber 5 present pressure due to the incompressible liquid increases rapidly, since by the regional displacement of the membrane 15 in the pressure chamber 5 their volume is reduced. Due to the advantageously small selected cross-sectional area of the opening 22 the pressure build-up in the second pressure chamber is delayed 6 , so for a while the pressure in the first pressure chamber 5 greater than the pressure in the second pressure chamber 6 , The force that thereby on the transition slope 12 against the spring force of the valve spring 13 presses, at this moment is greater than the force coming from the pressure chamber 6 or from the one in the pressure chamber 6 located liquid and the valve spring 13 on the needle bottom 11 the valve needle 9 is exercised. The valve needle 9 is thus in the pressure chamber 6 pushed into it. The liquid contained therein is in the feed 20 pushed back until the check valve 24 the inlet 20 closes. The moment in which the valve needle 9 from the valve seat from the spray opening 14 dissolves, the liquid from the spray opening 14 expelled. There is also a pressure equalization between the pressure chambers 5 and 6 instead, that causes the valve needle 9 back into her valve seat of the spray opening 14 is urged. Through the inlet 20 liquid flows into liquid chamber 3 or in the second pressure chamber 6 after and another injection process can take place.

Es wird somit ein besonders einfaches und kompaktes Dosierventil 1 geboten, das auf einfache Art und Weise eine einfach und genaue dosierbare Flüssigkeitsmenge in einen Austrittsraum einbringen kann. Durch die axiale Anordnung von Ventilnadel 9 und Aktor-Einheit 4 ergibt sich eine besonders einfach zu handhabende und wenig bauraumfordernde Baueinheit. Natürlich ist es auch denkbar, die Membran 15 und/oder die Aktor-Einheit 4 seitlich an der Flüssigkeitskammer 3 anzuordnen.It is thus a particularly simple and compact metering valve 1 offered, which can bring a simple and accurate metered amount of liquid in an exit chamber in a simple manner. Due to the axial arrangement of valve needle 9 and actuator unit 4 This results in a particularly easy-to-use and little space-demanding unit. Of course it is also possible to use the membrane 15 and / or the actuator unit 4 at the side of the liquid chamber 3 to arrange.

Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Dosierventils 1 in einer Schittdarstellung. Aus der 1 bekannte Elemente sind in der 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. Das Dosierventil 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 3 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dahingehend, dass anstelle der Öffnung 22 eine Öffnung 25 in der Bodenwand der Führungshülse 7 ausgebildet ist. Die Bodenwand der Führungshülse 7 bildet hierbei ein Trennwand 26. Die Trennwand 26 erstreckt sich über die gesamte Breite der Flüssigkeitskammer 3 und teilt die aus der 1 bekannte Druckkammer 5, so dass die Druckkammer 5 eine verkleinerte erste Druckkammer 27 und in eine dritte Druckkammer 28, die über mehrere Öffnungen 29 in der Trennwand 26 fluidtechnisch miteinander verbunden sind, bildet. Die Querschnittsfläche der Öffnungen 29 ist dabei insgesamt deutlich größer als die Querschnittsfläche der Öffnung 25 gewählt, so dass bei Betätigen des Aktors 18 der Druck in der Druckkammer 28 schneller erhöht wird, als der Druck in der Druckkammer 6, so dass wie oben beschrieben die Ventilnadel 9 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 13 verlagert und die in der Druckkammer 6 befindliche Flüssigkeit mittels der Einrichtung 23 zurückgedrängt wird.The 3 shows a further embodiment of the metering valve 1 in a Schittdarstellung. From the 1 well-known elements are in the 3 provided with the same reference numerals, so that reference is made to the above description. The metering valve 1 according to the embodiment 3 differs from the previous embodiment in that instead of the opening 22 an opening 25 in the bottom wall of the guide sleeve 7 is trained. The bottom wall of the guide sleeve 7 in this case forms a partition 26 , The partition 26 extends over the entire width of the liquid chamber 3 and shares those from the 1 known pressure chamber 5 so that the pressure chamber 5 a reduced first pressure chamber 27 and in a third pressure chamber 28 that has several openings 29 in the partition 26 fluidly connected to each other, forms. The cross-sectional area of the openings 29 is in total significantly larger than the cross-sectional area of the opening 25 selected so that when you press the actuator 18 the pressure in the pressure chamber 28 is increased faster than the pressure in the pressure chamber 6 so as above described the valve needle 9 against the spring force of the valve spring 13 shifted and in the pressure chamber 6 located liquid by means of the device 23 is pushed back.

Bei der Ventilnadel 9 muss es sich nicht unbedingt um ein nadelförmiges Gebilde handeln. Vielmehr ist unter der Ventilnadel 9 hier allgemein ein Ventil-Element zu verstehen, welches geeignet ist, die Spritzöffnung 14 zu verschließen, und von der Führungshülse 7 axial verschieblich gelagert werden kann. Dabei kann die Nadelspitze 10 unterschiedliche Formen aufweisen oder auch von einer Kugel gebildet werden. At the valve needle 9 it does not necessarily have to be a needle-shaped structure. Rather, it is under the valve needle 9 Here generally a valve element to understand, which is suitable, the spray opening 14 to close, and of the guide sleeve 7 can be stored axially displaceable. In this case, the needle tip 10 have different shapes or be formed by a ball.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das hier ebenfalls nicht dargestellt ist, wird die Einrichtung 23 zusätzlich oder alternativ zu dem in die zweite Druckkammer 6 mündenden Zulauf 20 mit dem Rückschlagventil 24 von einem elastisch komprimierbaren Element 30 gebildet. Das Element 30 ist dabei in der Druckkammer 6 angeordnet und weist eine Eigenelastizität auf, die dem Grunddruck, beziehungsweise dem von dem Zulauf 20 gelieferten Ausgangsdruck der Flüssigkeit ohne elastische Verformung standhält. Erst bei Betätigen des Aktors 18, wenn die Ventilnadel 9 in die Druckkammer 6 verlagert werden soll, übersteigt der auf das Element 30 wirkende Druck den kritischen Druck, so dass das Element 30 elastisch komprimiert beziehungsweise verformt wird, und die in der Druckkammer 6 befindlichen Flüssigkeit in den dadurch gewonnenen Raum gelangt, so dass die Ventilnadel 9 in die Druckkammer 6 verlagert werden kann. Zweckmäßigerweise ist das komprimierbare Element 30 an einer Innenwand der Druckkammer 6 angeordnet. Vorliegend ist das elastisch komprimierbare Element 30 an dem Nadelboden 11 innerhalb der Ventilfeder 13 angeordnet.In a further embodiment, which is also not shown here, the device 23 additionally or alternatively to that in the second pressure chamber 6 opening feed 20 with the check valve 24 from an elastically compressible element 30 educated. The element 30 is in the pressure chamber 6 arranged and has an intrinsic elasticity, the base pressure, or that of the inlet 20 delivered output pressure of the liquid without elastic deformation withstands. Only when actuating the actuator 18 if the valve needle 9 in the pressure chamber 6 is to be relocated to the element 30 acting pressure the critical pressure, so that the element 30 is elastically compressed or deformed, and in the pressure chamber 6 befindliches liquid enters the space obtained thereby, so that the valve needle 9 in the pressure chamber 6 can be relocated. Conveniently, the compressible element 30 on an inner wall of the pressure chamber 6 arranged. In the present case is the elastically compressible element 30 on the needle bottom 11 inside the valve spring 13 arranged.

In einer Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels des Dosierventils 1 ist vorgesehen, dass der Zulauf 8 nicht in die Druckkammer 6 sondern in die Druckkammer 5 beziehungsweise 28 mündet. Alternativ kann das komprimierbare Element 30 auch als Schicht oder als Beschichtung auf zumindest einem Bereich einer Innenwand der Druckkammer 6 ausgebildet sein.In a further development of this embodiment of the metering valve 1 is provided that the inlet 8th not in the pressure chamber 6 but in the pressure chamber 5 respectively 28 empties. Alternatively, the compressible element 30 also as a layer or as a coating on at least one region of an inner wall of the pressure chamber 6 be educated.

Natürlich ist es auch denkbar, das die Ventilnadel 9 und Führungshülse 7 derart ausgebildet sind, dass die Ventilnadel 9 mit der Aussenseite der Führungshülse 7 zusammenwirkt, so dass letztere in die Ventilnadel 9 hineinragt.Of course it is also conceivable that the valve needle 9 and guide sleeve 7 are formed such that the valve needle 9 with the outside of the guide sleeve 7 interacts, leaving the latter in the valve needle 9 protrudes.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007010185 A1 [0002]

Claims

Dosing valve ( 1 ) for the metered introduction of liquid into an exit space, in particular of liquid exhaust aftertreatment agent in a motor vehicle exhaust system, with a in an a feed ( 8th ) and a spray opening ( 14 ) having liquid chamber ( 3 ) lying valve needle ( 9 ), which at one end one with the injection opening ( 14 ) cooperating needle point ( 10 ) and at the other end one with a valve needle ( 9 ) in the direction of the injection opening ( 14 ) spring-loaded valve spring ( 13 ) cooperating needle bottom ( 11 ) and with an actuator ( 18 ) for displacing the valve needle ( 9 ) against the spring force, characterized in that the liquid chamber ( 3 ) by at least one partition wall ( 21 . 26 ) in at least two pressure chambers ( 5 . 6 . 27 . 28 ), the volume of a first pressure chamber ( 5 . 27 ) for producing a valve needle ( 9 ) against the spring force acting on pressure by actuating the actuator ( 18 ) is variable, and wherein the first pressure chamber ( 5 ) over at least one in the partition ( 21 . 26 ) formed first opening ( 22 . 25 ) with one on the needle bottom ( 11 ) acting second pressure chamber ( 6 ) is fluidly connected, and that the second pressure chamber ( 6 ) at least one device ( 23 ), the back pressure of in the second pressure chamber ( 6 ) befindlicher liquid by displacing the valve needle ( 9 ) against the spring force allowed.

Dosing valve according to claim 1, characterized in that the device ( 23 ) the opening into the second pressure chamber inlet ( 8th ).

Dosing valve according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inlet ( 8th ) a check valve ( 24 ) assigned.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 23 ) at least one element elastically compressible by the liquid ( 30 ).

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the compressible element ( 30 ) on an inner wall of the pressure chamber ( 6 ) is arranged.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the compressible element ( 30 ) as a layer or coating on the inner wall of the pressure chamber ( 6 ) is trained.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 18 ) a membrane ( 15 ) which at least a portion of an inner wall of the first pressure chamber ( 5 . 27 ).

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane ( 15 ) a return spring ( 19 ) assigned.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the second pressure chamber ( 6 ) from a valve needle ( 9 ) bearing guide sleeve ( 7 ), the needle bottom ( 11 ) and the partition ( 26 ) is formed.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the guide sleeve ( 7 ) the partition ( 21 ) forms and is formed closed at one end.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the first pressure chamber ( 18 ) a third pressure chamber ( 27 ), to which the actuator is assigned, and which via the first opening ( 25 ) with the second pressure chamber ( 6 ) and via a second opening ( 29 ) with the first pressure chamber ( 28 ), the first opening ( 25 ) smaller than the second opening ( 29 ) is trained.