DE102010040387A1

DE102010040387A1 - Injection valve for injecting fuel into combustion chamber of e.g. diesel engine of motor vehicle, has eddy current actuator cooperating with disc-shaped piston for generating shock/pressure wave toward valve seat

Info

Publication number: DE102010040387A1
Application number: DE201010040387
Authority: DE
Inventors: Anton Dukart; Olaf Ohlhafer; Dirk Schmidt; Robert Giezendanner-Thoben
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2012-03-08

Abstract

The valve has a space (2) to partially store to-be-injected medium (3) flowing around a valve closing element (4), and another space (5) to accommodate an actuator arrangement (6), where the spaces are disconnected from each other in a fluid tight manner. The actuator arrangement has an eddy current actuator (7), which cooperates with a disc-shaped piston (8) for generating a shock/pressure wave (9) passing in the medium toward a valve seat (10) during inwardly opening the valve closing element against the traveling direction of the wave and releasing an injection port (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein solches Einspritzventil ist beispielsweise zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine oder zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges einsetzbar. Bekannte Einspritzventile für derartige technische Anwendungen nutzen größtenteils die Umwandlung von hydraulischer Druckenergie in kinetische Energie. Dazu wird das einzuspritzende Medium unter Zuhilfenahme einer vorgeschalteten Pumpe verdichtet und über mehrere Einspritzöffnungen oder einen freigegebenen Querschnitt in das vorgesehene Volumen eingespritzt. Das Medium wird dabei als Spray eingebracht.The invention relates to an injection valve having the features of the preamble of claim 1. Such an injection valve can be used for example for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine or for injecting a reducing agent into the exhaust gas line of a motor vehicle. Known injectors for such technical applications largely utilize the conversion of hydraulic pressure energy into kinetic energy. For this purpose, the medium to be injected is compressed with the aid of an upstream pump and injected into the intended volume via a plurality of injection openings or a released cross section. The medium is introduced as a spray.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Literatur sind alternative Methoden zur Sprayerzeugung bekannt, die beispielsweise Stoßwellen/Druckwellen im einzuspritzenden Medium zur Aktivierung des Injektors nutzen. Eine derartige Methode wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2008 042 850 A1 beschrieben. Die hierzu eingesetzte Einspritzvorrichtung umfasst eine Ventilanordnung mit einem nach außen öffnenden Ventilglied, das über elastische Arme gehäuseseitig derart abgestützt ist, dass es gegen den Ventilsitz gedrückt wird. Die Arme dienen somit als Schließfeder. Das Ventilglied ist zudem von dem einzuspritzenden Medium umströmt. Ferner umfasst die Einspritzvorrichtung eine Aktuatorvorrichtung mit einem Aktor, einem Kolben und einem Rückstellelement, wobei eine Impulsübertragungsvorrichtung in Form einer Membran die Ventilanordnung von der Aktuatorvorrichtung fluiddicht trennt. Bei Betätigung des Aktors, vorzugsweise einem Elektromagneten, wird der Kolben in Richtung der Impulsübertragungsvorrichtung beschleunigt, wobei er das ihn umgebende Medium verdichtet und als Impuls auf die Impulsübertragungsvorrichtung bzw. die Membran abgibt. Diese überträgt den Impuls auf das einzuspritzende Medium, was zur Ausbildung einer Stoßwelle führt, die sich in Richtung des Ventilsitzes ausbreitet und schließlich das Öffnen der Ventilvorrichtung bewirkt. Aufgrund des nach außen öffnenden Ventilgliedes, an welchem zudem eine mit dem Ventilsitz zusammenwirkender Schließkegel ausgebildet ist, wird das Spray in Form eines Hohlkegels ausgetragen. Das heißt, dass die Ausbildung von Einzelstrahlen nur über eine zusätzliche Maske realisierbar ist. Zudem muss das Ventilglied gegen den Umgebungsdruck öffnen. Liegt der Systemdruck unterhalb des Umgebungsdrucks wirkt somit eine schließende Kraft auf das Ventilglied.From the literature alternative methods for spray generation are known, for example, use shock waves / pressure waves in the medium to be injected to activate the injector. Such a method is described for example in the published patent application DE 10 2008 042 850 A1 described. The injection device used for this purpose comprises a valve arrangement with an outwardly opening valve member, which is supported on the housing side by elastic arms in such a way that it is pressed against the valve seat. The arms thus serve as a closing spring. The valve member is also flowed around by the medium to be injected. Furthermore, the injection device comprises an actuator device having an actuator, a piston and a return element, wherein a pulse transmission device in the form of a membrane separates the valve arrangement from the actuator device in a fluid-tight manner. Upon actuation of the actuator, preferably an electromagnet, the piston is accelerated in the direction of the pulse transmission device, wherein it compresses the surrounding medium and emits as an impulse to the pulse transmission device or the membrane. This transmits the impulse to the medium to be injected, which leads to the formation of a shock wave, which propagates in the direction of the valve seat and finally causes the opening of the valve device. Due to the outwardly opening valve member, on which also a cooperating with the valve seat closing cone is formed, the spray is discharged in the form of a hollow cone. This means that the formation of individual beams can only be realized via an additional mask. In addition, the valve member must open against the ambient pressure. If the system pressure is below the ambient pressure, a closing force acts on the valve member.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil der vorstehend genannten Art mit einem Ventilschließelement anzugeben, das eine weitgehend umgebungsdruckunabhängige Einspritzung ermöglicht und keine Abdeckung des Sprays zur Ausbildung einzelner Einspritzstrahlen erfordert.The invention has for its object to provide an injection valve of the aforementioned type with a valve closing element, which allows a largely ambient pressure independent injection and does not require coverage of the spray to form individual injection jets.

Die Aufgabe wird gelöst von einem Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by an injection valve with the features of claim 1. Advantageous further developments are specified in the dependent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das vorgeschlagene Einspritzventil besitzt ein Ventilgehäuse, das einen ersten Raum zur wenigstens teilweisen Aufnahme eines von einem einzuspritzenden Medium umströmten Ventilschließelementes und einen zweiten Raum zur Aufnahme einer Aktoranordnung umfasst. Der erste Raum und der zweite Raum sind dabei fluiddicht voneinander getrennt. Erfindungsgemäß umfasst die Aktoranordnung einen Wirbelstromaktor, der mit einem scheibenförmigen Kolben zur Erzeugung einer Stoßwelle und/oder Druckwelle zusammenwirkt, die sich in dem einzuspritzenden Medium in Richtung eines Ventilsitzes bewegt während das Ventilschließelement entgegen der Bewegungsrichtung der Stoßwelle bzw. Druckwelle nach innen öffnet und dabei wenigstens eine Einspritzöffnung freigibt. Das vorgeschlagene Einspritzventil ermöglicht demnach die Einspritzung des Mediums über Spritzlöcher wie dies aus der Diesel- oder Benzineinspritzung bekannt ist. Dadurch ist zum Einen eine nahezu umgebungsdruckunabhängige Einspritzung möglich, zum Anderen sind – anders als bei einem nach außen öffnenden Ventilschließelement – einzelne Einspritzstrahlen realisierbar. Zwar ist die Bildung einzelner Einspritzstrahlen grundsätzlich auch bei einem nach außen öffnenden Ventilschließelement darstellbar, hierzu bedarf es jedoch einer Abdeckung des Strahlhohlkegels beispielsweise mittels einer Maske. Dadurch verringert sich der Wirkungsgrad der Einspritzung. Die Herausforderung liegt vorliegend darin, ein stoßwellen- bzw. druckwellenbasiertes Einspritzventil mit einem nach innen öffnenden Ventilschließelement anzugeben, da die Bewegung des Ventilschließelementes entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Stoßwelle bzw. Druckwelle verläuft. Zudem muss das Öffnen des Ventilschließelementes sichergestellt sein.The proposed injection valve has a valve housing which comprises a first space for at least partially receiving a valve closing element surrounded by a medium to be injected and a second space for receiving an actuator arrangement. The first space and the second space are fluid-tightly separated from each other. According to the invention, the actuator arrangement comprises an eddy current actuator which cooperates with a disc-shaped piston for generating a shock wave and / or pressure wave, which moves in the medium to be injected in the direction of a valve seat while the valve closing element against the direction of movement of the shock wave or pressure wave opens inwardly and at least an injection port releases. The proposed injection valve thus allows the injection of the medium via injection ports as is known from the diesel or gasoline injection. As a result, on the one hand an almost ambient pressure independent injection is possible, on the other hand - unlike an outwardly opening valve closing element - individual injection jets can be realized. Although the formation of individual injection jets is basically also possible with an outwardly opening valve closing element, this requires, however, a covering of the jet hollow cone, for example by means of a mask. This reduces the efficiency of the injection. The challenge in the present case is to specify a shock wave or pressure wave based injection valve with an inwardly opening valve closure element, since the movement of the valve closing element is opposite to the direction of movement of the shock wave or pressure wave. In addition, the opening of the valve closing element must be ensured.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Aktoranordnung ferner einen Magnetaktor mit einem Anker, welcher die zum Öffnen des Ventilschließelementes erforderliche Kraft bereitstellt. Der Anker ist dabei vorzugsweise mit dem Ventilschließelement verbunden. Weiterhin vorzugsweise sind der Magnetaktor und der Anker im zweiten Raum des Ventilgehäuses angeordnet, so dass das Ventilschließelement durch den Kolben und den Wirbelstromaktor hindurch bis in den zweiten Raum geführt ist. Der Kolben und der Wirbelstromaktor sind hierzu bevorzugt ringförmig ausgebildet. Um eine fluiddichte Abdichtung im Bereich der Durchführung des Ventilschließelementes und zugleich eine Beweglichkeit des Ventilschließelementes gegenüber dem Kolben und dem Wirbelstromaktor zu gewährleisten, kann zur Abdichtung eine elastische Membran, beispielsweise eine Well- oder Balgmembran, eingesetzt werden. Über eine entsprechend ausgeführte Abdichtung kann auch der Kolben an das Ventilgehäuse angeschlossen sein. Die Steuerung des Wirbelstromaktors und des Magnetaktors ist vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass die sich bei Betätigung des Wirbelstromaktors im Medium in Richtung Ventilsitz ausbreitende Stoßwelle bzw. Druckwelle die wenigstens eine Einspritzöffnung erreicht, wenn das Ventilschließelement vollständig sitzentdrosselt ist.According to a first preferred embodiment of the invention, the actuator assembly further comprises a magnetic actuator with an armature, which provides the force required to open the valve closing element. The anchor is preferably connected to the valve closing element. Further preferably, the magnetic actuator and the armature are arranged in the second space of the valve housing, so that the valve closing element is guided through the piston and the Wirbelstromaktor through into the second space. The piston and the eddy current actuator are preferably designed to be annular. In order to ensure a fluid-tight seal in the region of the passage of the valve closing element and at the same time a mobility of the valve closing element relative to the piston and the eddy current actuator, an elastic membrane, for example a corrugated or bellows membrane, can be used for sealing. By means of a correspondingly executed seal, the piston can also be connected to the valve housing. The control of the eddy current actuator and of the magnetic actuator is preferably matched to one another in such a way that the shockwave or pressure wave propagating in the medium toward the valve seat upon actuation of the eddy current actuator reaches the at least one injection opening when the valve closing element is completely seated.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Wirbelstromaktor der Aktoranordnung eine mit dem scheibenförmigen Kolben zusammenwirkende erste Spulenanordnung und eine mit dem Ventilschließelement zusammenwirkende zweite Spulenanordnung, wobei die beiden Spulenanordnungen in entgegengesetzter Richtung wirksam sind. Ein zusätzlicher Magnetaktor ist somit entbehrlich, da die zum Öffnen des Ventilschließelementes erforderliche Kraft von der zweiten Spulenanordnung des Wirbelstromaktors bereitgestellt wird. Das Ventilschließelement ist hierzu ebenfalls bis in den zweiten Raum des Ventilgehäuses geführt und dort mit einem Ankerelement verbunden, das mit der zweiten Spulenanordnung derart zusammenwirkt, dass sich bei Betätigung der zweiten Spulenanordnung der Anker einschließlich des Ventilschließelementes in Öffnungsrichtung bewegt. Auch hier sind die beiden Spulenanordnungen bevorzugt derart aufeinander abgestimmt, dass die mittels der ersten Spulenanordnung und des Kolbens erzeugte Stoßwelle und/oder Druckwelle die Einspritzöffnung erreicht, wenn das Ventilschließelement vollständig vom Ventilsitz abgehoben ist.According to an alternative preferred embodiment of the invention, the eddy current actuator of the actuator assembly comprises a cooperating with the disk-shaped piston first coil assembly and cooperating with the valve closure member second coil assembly, wherein the two coil assemblies are effective in the opposite direction. An additional solenoid actuator is thus dispensable, since the force required to open the valve closing element is provided by the second coil arrangement of the eddy current actuator. For this purpose, the valve closing element is also guided into the second space of the valve housing and connected there to an anchor element which cooperates with the second coil arrangement in such a way that the armature, including the valve closing element, moves in the opening direction upon actuation of the second coil arrangement. Again, the two coil assemblies are preferably coordinated so that the shock wave generated by the first coil assembly and the piston and / or pressure wave reaches the injection port when the valve closing element is completely lifted from the valve seat.

Alternativ oder ergänzend können im ersten Raum des Ventilgehäuses Umlenkungselemente angeordnet sein, die einen Teil der Stoßwelle und/oder Druckwelle in Richtung wenigstens einer am Ventilschließelement ausgebildeten und in Öffnungsrichtung des Ventilschließelementes wirksamen Druckstufe umlenken. In Abhängigkeit von der Auslegung der Umlenkungselemente können diese eine zum Öffnen des Ventilschließelementes ausreichende Kraft zur Verfügung stellen, so dass ein zusätzlicher Magnetaktor oder eine zweite Spulenanordnung entbehrlich sind. Die Umlenkungselemente können aber auch lediglich zur Unterstützung dieser Betätigungsmittel eingesetzt werden, um die auf das Ventilschließelement wirkende Kraft zu erhöhen.Alternatively or additionally, deflecting elements may be arranged in the first space of the valve housing, which deflect a part of the shockwave and / or pressure wave in the direction of at least one pressure step formed on the valve closing element and effective in the opening direction of the valve closing element. Depending on the design of the deflecting elements, these can provide sufficient force for opening the valve closing element, so that an additional magnet actuator or a second coil arrangement can be dispensed with. However, the deflection elements can also be used only to support these actuating means in order to increase the force acting on the valve closing element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Umlenkungselemente in gleichem Winkelabstand zueinander radial außen um das Ventilschließelement angeordnet. Des Weiteren bevorzugt erfolgt die Anordnung versetzt zur wenigstens einen Einspritzöffnung. Die Einspritzöffnung bzw. die Einspritzöffnungen sollen demnach nicht im Schatten der Umlenkungselemente liegen, um eine Abschwächung der Stoßwelle bzw. Druckwelle im Bereich der Einspritzöffnungen zu verhindern. Die am Ventilschließelement ausgebildete Druckstufe kann sich nach radial außen erstreckende Arme oder Flügel umfassen, welche über den Umlenkungselementen liegen. Die Anzahl der Arme oder Flügel entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der Umlenkungselemente.According to a preferred embodiment, the deflection elements are arranged at the same angular distance from each other radially outside the valve closing element. Furthermore, the arrangement is preferably offset relative to the at least one injection opening. Accordingly, the injection opening or the injection openings should not be in the shadow of the deflection elements in order to prevent a weakening of the shockwave or pressure wave in the region of the injection openings. The pressure step formed on the valve closing element may comprise radially outwardly extending arms or wings which overlay the deflecting elements. The number of arms or wings preferably corresponds to the number of deflection elements.

Weiterhin alternativ oder ergänzend kann das Ventilschließelement in Richtung des Ventilsitzes einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen. Dadurch liegen bei Betätigung des Wirbelstromaktors und Erzeugung einer Stoßwelle und/oder Druckwelle am Ventilschließelement hydraulische Kräfte an, die ein Öffnen des Ventilschließelementes bewirken oder dieses zumindest unterstützen. Alternativ oder ergänzend kann zur Verstärkung der Stoßwelle bzw. Druckwelle ferner der erste Raum des Ventilgehäuses, in dem das Ventilschließelement im Wesentlichen aufgenommen ist, einen sich in Richtung des Ventilsitzes verjüngenden Querschnitt besitzen.As an alternative or in addition, the valve closing element can have a tapering cross section in the direction of the valve seat. As a result, upon actuation of the eddy current actuator and generation of a shock wave and / or pressure wave on the valve closure element, hydraulic forces are present which cause the valve closing element to open or at least support it. Alternatively or additionally, in order to reinforce the shock wave or pressure wave, furthermore, the first space of the valve housing, in which the valve closure element is substantially accommodated, has a cross section tapering in the direction of the valve seat.

Weiterhin bevorzugt ist das Ventilschließelement in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt, so dass die Rückstellung des Ventilschließelementes in den Ventilsitz über die Federkraft der Feder erfolgt. Vorzugsweise ist die Feder unmittelbar oder mittelbar gehäuseseitig abgestützt ist und/oder als Druckfeder, beispielsweise als Schraubendruckfeder oder als Tellerfeder, ausgebildet.Further preferably, the valve closing element is acted upon in the closing direction by the spring force of a spring, so that the provision of the valve closing element takes place in the valve seat on the spring force of the spring. Preferably, the spring is supported directly or indirectly on the housing side and / or as a compression spring, for example as a helical compression spring or a plate spring formed.

Vorteilhafterweise erfolgt die fluiddichte Trennung der im Ventilgehäuse ausgebildeten Räume über den scheibenförmigen Kolben und/oder eine Membran, die vorzugsweise als Well- oder Balgmembran ausgebildet ist. Eine Well- oder Balgmembran besitzt die notwendige Elastizität, um eine Bewegung des Kolbens gegenüber dem Ventilgehäuse zu ermöglichen, wenn beispielsweise der Kolben über die Membran mit dem Ventilgehäuse verbunden ist. Gleiches gilt, wenn eine Verbindung des Kolbens mit dem Ventilschließelement über die Membran besteht, da gewährleistet sein muss, dass sich Kolben und Ventilschließelement unabhängig voneinander bewegen können. Die Membran ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und kann zudem zweiteilig ausgeführt sein, das heißt zwei ringförmige Teile zur beidseitigen Anbindung des scheibenförmigen Kolbens umfassen.Advantageously, the fluid-tight separation of the spaces formed in the valve housing via the disc-shaped piston and / or a membrane, which is preferably formed as a corrugated or bellows membrane. A corrugated or bellows membrane has the necessary elasticity to allow movement of the piston with respect to the valve housing when, for example, the piston is connected to the valve housing via the diaphragm. The same applies if a connection of the piston with the valve closing element on the membrane, since it must be ensured that the piston and valve closing element can move independently. The membrane is preferably annular and can also be designed in two parts, that is to say comprise two annular parts for the two-sided connection of the disk-shaped piston.

Des Weiteren bevorzugt ist im Ventilgehäuse wenigstens eine in den ersten Raum mündende Bohrung als Zulauf und/oder Ablauf für das einzuspritzende Medium ausgebildet. Furthermore, at least one bore opening into the first space is preferably formed in the valve housing as an inlet and / or outlet for the medium to be injected.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. These show:

1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils, 1 a schematic longitudinal section through a first embodiment of an injection valve according to the invention,

2 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils, 2 a schematic longitudinal section through a second embodiment of an injection valve according to the invention,

3 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils, 3 a schematic longitudinal section through a third embodiment of an injection valve according to the invention,

4 einen schematischen Querschnitt durch das Einspritzventil der 3 und 4 a schematic cross section through the injection valve of 3 and

5 einen schematischen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils. 5 a schematic longitudinal section through a fourth embodiment of an injection valve according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in der 1 dargestellte Einspritzventil weist ein Ventilgehäuse 1 auf, innerhalb dessen ein erster Raum 2 zur Aufnahme eines einzuspritzenden Mediums 3 und eines Ventilschließelementes 4 und ein zweiter Raum 5 zur Aufnahme einer Aktoranordnung 6 ausgebildet sind. Beide Räume 2, 5 sind fluiddicht voneinander getrennt. Die Abdichtung erfolgt über eine aus zwei ringförmigen Teilen bestehende Well- bzw. Balgmembran 19, mittels welcher ein scheibenförmiger Kolben 8 einerseits mit dem Ventilgehäuse 1, andererseits mit dem Ventilschließelement 4 verbunden ist. Durch die Well- oder Balgmembran ist gewährleistet, dass sich der Kolben 8 und das Ventilschließelement 4 unabhängig voneinander bewegen können.That in the 1 illustrated injection valve has a valve housing 1 on, within which a first room 2 for receiving a medium to be injected 3 and a valve closing element 4 and a second room 5 for receiving an actuator arrangement 6 are formed. Both rooms 2 . 5 are fluid-tightly separated. The sealing takes place via a corrugated or bellows membrane consisting of two annular parts 19 , by means of which a disc-shaped piston 8th on the one hand with the valve housing 1 on the other hand with the valve closing element 4 connected is. Through the corrugated or bellows membrane is ensured that the piston 8th and the valve closing element 4 can move independently.

Der Kolben 8 dient der Erzeugung einer Stoßwelle und/oder Druckwelle 9 im einzuspritzenden Medium 3. Hierzu umfasst die Aktoranordnung 6 einen Wirbelstromaktor 7, dessen Betätigung eine abstoßende Kraft auf den Kolben 8 bewirkt, so dass dieser stoßartig in Richtung eines im Ventilgehäuse 1 ausgebildeten Ventilsitzes 10 bewegt wird. Zugleich oder mit einem vorgebbaren Zeitverzug bzw. Zeitvorhalt ist das Ventilschließelement 4 bzw. ein hiermit verbundener Anker 13 von der Kraft eines Magnetaktors 12 in Öffnungsrichtung, das heißt entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Stoßwelle bzw. Druckwelle 9, beaufschlagbar, so dass das Ventilschließelement 4 vom Ventilsitz 10 abhebt und wenigstens eine Einspritzöffnung 11 freigibt. Trifft die sich im Medium 3 ausbreitende Stoßwelle und/oder Druckwelle 9 auf die wenigstens eine Einspritzöffnung 11, so wird das Medium 3 als Spray an die Umgebung abgegeben. Das einzuspritzende Medium 3 gelangt über eine als Zulauf dienende Bohrung 20 in den ersten Raum 2. Um das Öffnen des Ventilschließelementes 4 zu erleichtern, wird das einzuspritzende Medium 3 bevor es über die Bohrung 20 in den ersten Raum 2 gelangt vorzugsweise auf einen Druck zwischen 5 bar und 10 bar komprimiert.The piston 8th serves to generate a shock wave and / or pressure wave 9 in the medium to be injected 3 , For this purpose, the actuator arrangement comprises 6 an eddy current actuator 7 whose operation is a repulsive force on the piston 8th causes it to jerk in the direction of one in the valve body 1 trained valve seat 10 is moved. At the same time or with a predeterminable time delay or time delay is the valve closing element 4 or an anchor connected thereto 13 from the power of a magnetic actuator 12 in the opening direction, that is opposite to the direction of movement of the shock wave or pressure wave 9 , acted upon, so that the valve closing element 4 from the valve seat 10 lifts off and at least one injection port 11 releases. Meets in the medium 3 spreading shock wave and / or pressure wave 9 on the at least one injection opening 11 That's how the medium becomes 3 delivered as a spray to the environment. The medium to be injected 3 passes through a bore serving as an inlet 20 in the first room 2 , To open the valve closing element 4 To facilitate, is the medium to be injected 3 before it's over the hole 20 in the first room 2 preferably is compressed to a pressure between 5 bar and 10 bar compressed.

Die Rückstellung des Ventilschließelementes 4 in den Ventilsitz 10 erfolgt über die Federkraft einer Feder 18, die vorliegend als gehäuseseitig abgestützte Schraubendruckfeder ausgebildet und im zweiten Raum 5 angeordnet ist.The provision of the valve closing element 4 in the valve seat 10 takes place via the spring force of a spring 18 , Which in the present case designed as a helical compression spring supported on the housing side and in the second space 5 is arranged.

Das in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem der 1 im Wesentlichen dadurch, dass zur Betätigung des Ventilschließelementes 4 kein zusätzlicher Magnetaktor 12, sondern ein erweiterter Wirbelstromaktor 7 vorgesehen ist. Der Wirbelstromaktor 7 umfasst eine erste Spulenanordnung 14, welche mit dem Kolben 8 zusammenwirkt, und eine zweite Spulenanordnung 15, welche mit einem am Ventilschließelement 4 ausgebildeten Ankerelement zusammenwirkt. Dabei wirkt die Kraft der ersten Spulenanordnung 14 in Richtung des Ventilsitzes 10 und die Kraft der zweiten Spulenanordnung 15 in hierzu entgegengesetzter Richtung, so dass sowohl die Erzeugung einer Stoßwelle und/oder Druckwelle 9, als auch das Öffnen des Ventilschließelementes 4 über die beiden Spulenanordnungen 14, 15 des Wirbelstromaktors 7 bewirkt werden kann.That in the 2 illustrated embodiment differs from that of 1 essentially in that for actuating the valve closing element 4 no additional magnetic actuator 12 but an extended eddy current actuator 7 is provided. The eddy current actuator 7 comprises a first coil arrangement 14 which with the piston 8th cooperates, and a second coil arrangement 15 , which with one on the valve closing element 4 formed anchor element cooperates. In this case, the force of the first coil arrangement acts 14 in the direction of the valve seat 10 and the force of the second coil assembly 15 in this opposite direction, so that both the generation of a shock wave and / or pressure wave 9 , as well as the opening of the valve closing element 4 over the two coil arrangements 14 . 15 the eddy current actuator 7 can be effected.

Die in der 3 dargestellte Ausführungsform verzichtet sowohl auf einen zusätzlichen Magnetaktor 12, als auch auf eine zweite Spulenanordnung 15. Die Betätigung des Ventilschließelementes 4 erfolgt stattdessen allein über die hydraulische Kraft der Stoßwelle bzw. Druckwelle 9. Hierzu sind im ersten Raum 2 des Ventilgehäuses 1 Umlenkungselemente 16 angeordnet, die eine Richtungsumkehr eines Teils der Stoßwelle bzw. Druckwelle 9 bewirken. Der umgelenkte Teil der Stoßwelle bzw. Druckwelle 9 trifft auf eine am Ventilschließelement 4 ausgebildete Druckstufe 17 in Form mehrere Flügel 22, welche direkt über den Umlenkungselementen 16 angeordnet sind. Somit wird das Ventilschließelement 4 von einer in Öffnungsrichtung wirkenden hydraulischen Kraft beaufschlagt, die das Öffnen bewirkt oder zumindest unterstützt. Denn die vorgeschlagene Ausführungsform kann auch ergänzend zu einem zusätzlichen Magnetaktor 12 oder eine zweiten Spulenanordnung 15 zum Einsatz gelangen. Dementsprechend sind dann die Umlenkungselemente 16 und die Druckstufe 17 auszulegen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel (siehe insbesondere 4) sind drei Umlenkungselemente 16 in gleichem Winkelabstand zueinander außen um das Ventilschließelement 4 herum angeordnet. Die Anzahl und Lage der als Druckstufe 17 dienenden Flügel 22 entspricht der Anzahl und Lage der Umlenkungselemente 16. Dabei ist die Lage versetzt zu der wenigstens einen Einspritzöffnung 11 angeordnet, um zu gewährleisten, dass sich die Stoßwelle bzw. Druckwelle 9 ungehindert bis zu der Einspritzöffnung 11 ausbreiten kann. Stromaufwärts der Einspritzöffnungen 11 sollte es zu keiner Störung der Stoßwelle bzw. Druckwelle 9 kommen.The in the 3 illustrated embodiment dispenses with both an additional magnetic actuator 12 , as well as on a second coil arrangement 15 , The actuation of the valve closing element 4 instead takes place solely on the hydraulic force of the shock wave or pressure wave 9 , This is in the first room 2 of the valve housing 1 deflection elements 16 arranged a direction reversal of a portion of the shock wave or pressure wave 9 cause. The deflected part of the shock wave or pressure wave 9 meets one on the valve closing element 4 trained pressure level 17 in the form of several wings 22 , which directly over the deflection elements 16 are arranged. Thus, the valve closing element 4 acted upon by an acting in the opening direction hydraulic force that causes the opening or at least supported. Because the proposed embodiment can also be complementary to an additional magnetic actuator 12 or a second coil arrangement 15 to be used. Accordingly, then the deflection elements 16 and the pressure level 17 interpreted. In the illustrated embodiment (see in particular 4 ) are three deflection elements 16 at the same angular distance to each other outside the valve closing element 4 arranged around. The number and location of the pressure stage 17 serving wings 22 corresponds to the number and position of the deflection elements 16 , The position is offset from the at least one injection opening 11 arranged to ensure that the shock wave or pressure wave 9 unhindered up to the injection opening 11 can spread. Upstream of the injection openings 11 There should be no disturbance of the shock wave or pressure wave 9 come.

Aus der 5 geht eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils hervor, welche den Öffnungshub des Ventilschließelementes 4 allein über die am Ventilschließelement 4 anliegende hydraulische Kraft bewirkt. Das Ventilschließelement 4 weist hierzu einen sich in Richtung des Ventilsitzes 10 verjüngenden Querschnitt auf. Ferner wird die Kraft der Stoßwelle bzw. Druckwelle 9 dadurch verstärkt, dass sich auch der erste Raum 2 zum Ventilsitz 10 hin verjüngt. Dies führt zu einem Druckanstieg innerhalb der Stoßwellen- bzw. Druckwellenfront. Eine im zweiten Raum 5 ausgebildete Führung 21 gewährleistet eine optimale Ausrichtung des Ventilschließelementes 4 in Bezug auf den Ventilsitz 10.From the 5 shows a further preferred embodiment of an injection valve according to the invention, which shows the opening stroke of the valve closing element 4 solely on the valve closing element 4 applied hydraulic force causes. The valve closing element 4 has this one in the direction of the valve seat 10 tapered cross-section on. Furthermore, the force of the shock wave or pressure wave 9 reinforced by the fact that also the first room 2 to the valve seat 10 rejuvenated. This leads to an increase in pressure within the shockwave or pressure wave front. One in the second room 5 trained leadership 21 ensures optimal alignment of the valve closing element 4 in relation to the valve seat 10 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008042850 A1 [0002]

Claims

Injection valve with a valve housing ( 1 ), which has a first room ( 2 ) for at least partially receiving one of a medium to be injected ( 3 ) flow around the valve closing element ( 4 ) and a second room ( 5 ) for receiving an actuator arrangement ( 6 ), the first space ( 2 ) and the second room ( 5 ) are separated from each other in a fluid-tight manner, characterized in that the actuator arrangement ( 6 ) an eddy current actuator ( 7 ) provided with a disk-shaped piston ( 8th ) for generating a shock wave and / or pressure wave ( 9 ) interacting in the medium to be injected ( 3 ) in the direction of a valve seat ( 10 ) moves while the valve closing element ( 4 ) counter to the direction of movement of the shock wave or pressure wave ( 9 ) opens inwards and at least one injection opening ( 11 ) releases.

Injection valve according to claim 1, characterized in that the actuator arrangement ( 6 ) further comprises a magnetic actuator ( 12 ) with an anchor ( 13 ), which for opening the valve closing element ( 4 ) provides required force, the armature ( 13 ) preferably with the valve closing element ( 4 ) connected is.

Injection valve according to claim 1, characterized in that the eddy current actuator ( 7 ) of the actuator arrangement ( 6 ) one with the disc-shaped piston ( 8th ) cooperating first coil arrangement ( 14 ) and one with the valve closing element ( 4 ) cooperating second coil arrangement ( 15 ), wherein the two coil arrangements ( 14 . 15 ) are effective in the opposite direction.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the first space ( 2 ) of the valve housing ( 1 ) Deflecting elements ( 16 ) are arranged, which are part of the shock wave and / or pressure wave ( 9 ) in the direction of at least one of the valve closing element ( 4 ) and in the opening direction of the valve closing element ( 4 ) effective pressure level ( 17 ) redirect.

Injection valve according to claim 4, characterized in that the deflection elements ( 16 ) at the same angular distance from one another radially outwards around the valve closing element (FIG. 4 ), wherein the arrangement preferably offset from the at least one injection port ( 11 ) he follows.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve closing element ( 4 ) and / or the first room ( 2 ) in the direction of the valve seat ( 10 ) has or have a tapered cross-section.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve closing element ( 4 ) in the closing direction of the spring force of a spring ( 18 ) is acted upon, which is preferably supported directly or indirectly on the housing side and / or formed as a compression spring.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid-tight separation of the spaces ( 2 . 5 ) in the valve housing ( 1 ) over the disk-shaped piston ( 8th ) and / or a membrane ( 19 ), which is preferably formed as a corrugated or bellows membrane takes place.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the valve housing ( 1 ) at least one in the first room ( 2 ) opening bore ( 20 ) as inlet and / or outlet for the medium to be injected ( 3 ) is trained.