DE102021106523A1 - Flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid and method for operating such a flow control valve - Google Patents
Flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid and method for operating such a flow control valve Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021106523A1 DE102021106523A1 DE102021106523.2A DE102021106523A DE102021106523A1 DE 102021106523 A1 DE102021106523 A1 DE 102021106523A1 DE 102021106523 A DE102021106523 A DE 102021106523A DE 102021106523 A1 DE102021106523 A1 DE 102021106523A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- control valve
- flow control
- piston
- pressure chamber
- end position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2033—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0686—Braking, pressure equilibration, shock absorbing
- F16K31/0693—Pressure equilibration of the armature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
- F16K37/0025—Electrical or magnetic means
- F16K37/0041—Electrical or magnetic means for measuring valve parameters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/14—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel burner
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromregelventil (10) zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids, umfassend einen mit einem Eingang (14) fluidisch verbundenen ersten Druckraum (34), einen mit einem Ausgang (16) fluidisch verbundenen zweiten Druckraum (70), einen Stößel (76), einen Ventilsitz (46), und einen Kolben (38), welcher entlang der Längsachse (L) bewegbar im Ventilgehäuse (12) gelagert und mittels des Stößels (76) entlang der Längsachse (L) zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar ist, einen Durchtrittskanal (50) bildet, der den ersten Druckraum (34) und den zweiten Druckraum (70) zumindest in der zweiten Endstellung fluidisch miteinander verbindet, einen Dichtabschnitt (40) aufweist, der in der ersten Endstellung am Ventilsitz (46) anliegt und in der ersten Endstellung den ersten Druckraum (34) fluidisch vom zweiten Druckraum (70) trennt, und eine Steuernut (62) aufweist, die eine Strömungsquerschnittsfläche bereitstellt, welche den Durchtrittskanal (50) und den ersten Druckraum (34) oder den Durchtrittskanal (50) und den zweiten Druckraum (70) fluidisch miteinander verbindet, wobei die Größe der Strömungsquerschnittfläche in Abhängigkeit der Position des Kolbens (38) zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung veränderbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Stromregelventils (10).The present invention relates to a flow control valve (10) for controlling or regulating a mass flow of a fluid, comprising a first pressure chamber (34) fluidically connected to an inlet (14), a second pressure chamber (70) fluidically connected to an outlet (16), a Tappet (76), a valve seat (46), and a piston (38), which is mounted in the valve housing (12) so that it can move along the longitudinal axis (L) and can be moved by means of the tappet (76) along the longitudinal axis (L) between a first end position and a second end position, forms a through-channel (50) which fluidically connects the first pressure chamber (34) and the second pressure chamber (70) to one another at least in the second end position, has a sealing section (40) which, in the first end position, is on the valve seat (46) and in the first end position the first pressure chamber (34) fluidly separates from the second pressure chamber (70), and has a control groove (62) which provides a flow cross-sectional area, wel which fluidly connects the through-channel (50) and the first pressure chamber (34) or the through-channel (50) and the second pressure chamber (70), the size of the flow cross-sectional area depending on the position of the piston (38) between the first end position and the second end position is changeable. The invention also relates to a method for operating such a flow control valve (10).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromregelventil zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Stromregelventils.The present invention relates to a flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid. In addition, the invention relates to a method for operating such a flow control valve.
Katalysatoren, welche zur Abgasnachbehandlung von Abgasen eingesetzt werden, die von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen ausgestoßen werden, benötigen eine Mindestbetriebstemperatur, um die Abgase vollumfänglich behandeln zu können. Die Untergrenze der Mindestbetriebstemperatur liegt in etwa in einem Bereich von 160°C bis 180°C. Bislang ist die im Abgas enthaltene thermische Energie zum Aufheizen des Katalysators verwendet worden, was jedoch zu der Situation führt, dass die Mindestbetriebstemperaturen durchschnittlich erst nach einer Mindestbetriebsdauer des Verbrennungsmotors von 10 Minuten oder länger erreicht werden. Die Mindestbetriebsdauer hängt von vielen Faktoren ab, von denen die Außentemperatur und die Art der gefahrenen Strecke zwei der wichtigsten Faktoren sind. Je niedriger die Außentemperaturen, desto länger die Mindestbetriebsdauer. Unter der Art der gefahrenen Strecke ist insbesondere das Geschwindigkeitsprofil zu verstehen. Wird im „Stop-and-Go“-Modus gefahren, ist die Mindestbetriebsdauer länger als wenn konstant bei höheren Geschwindigkeiten gefahren wird. Hinzu kommt, dass aus Gründen der Verbrauchseinsparung moderne Fahrzeuge mit einer Start-Stopp-Automatik ausgestattet sind, welche im „Stop-and-Go“-Modus den Verbrennungsmotor bei Stillstand abschaltet, wodurch die Mindestbetriebsdauer weiter verlängert wird.Catalytic converters, which are used for the aftertreatment of exhaust gases emitted by internal combustion engines of motor vehicles, require a minimum operating temperature in order to be able to treat the exhaust gases to their full extent. The lower limit of the minimum operating temperature is approximately in the range of 160°C to 180°C. So far, the thermal energy contained in the exhaust gas has been used to heat up the catalytic converter, which, however, leads to the situation that the minimum operating temperatures are only reached on average after a minimum operating time of the internal combustion engine of 10 minutes or longer. The minimum operating time depends on many factors, of which the outside temperature and the type of route driven are two of the most important factors. The lower the outside temperatures, the longer the minimum operating time. The type of route traveled is to be understood in particular as the speed profile. When driving in "stop-and-go" mode, the minimum operating time is longer than when driving constantly at higher speeds. In addition, in order to save fuel, modern vehicles are equipped with an automatic start-stop system, which switches off the combustion engine in "stop-and-go" mode when it is stationary, which further extends the minimum service life.
Untersuchungen haben gezeigt, dass in vielen Fällen ein Kraftfahrzeug nicht länger als 10 Minuten ununterbrochen betrieben wird. Folglich werden die ausgestoßenen Abgase in vielen Fällen nicht oder nur teilweise nachbehandelt, was zu entsprechend hohen Schadstoffkonzentrationen insbesondere in Großstädten führt.Studies have shown that in many cases a motor vehicle is not operated continuously for more than 10 minutes. As a result, the emitted exhaust gases are in many cases not or only partially after-treated, which leads to correspondingly high concentrations of pollutants, especially in large cities.
Um den hohen Schadstoffkonzentrationen entgegenzuwirken, ist die „Abgasnorm Euro 7“ erlassen worden. Um diese Abgasnorm erfüllen zu können, ist es notwendig, den Katalysator eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor innerhalb von 1 Minute auf die oben genannte Betriebstemperatur zu bringen. Hierzu genügt die im Abgas enthaltene thermische Energie nicht aus, weshalb der Katalysator aktiv beheizt werden muss.In order to counteract the high concentrations of pollutants, the “Euro 7 emissions standard” was issued. In order to be able to meet this emission standard, it is necessary to bring the catalytic converter of a motor vehicle with an internal combustion engine to the above operating temperature within 1 minute. The thermal energy contained in the exhaust gas is not sufficient for this, which is why the catalytic converter has to be actively heated.
Hierzu ist es bekannt, elektrische Heizungen zu verwenden. Zur Aufheizung des Katalysators von der Umgebungstemperatur bis zu der oben genannten Betriebstemperatur ist jedoch eine hohe Leistung erforderlich, welche im Bereich von 20 bis 30 kW liegt. Die üblicherweise eingesetzten Fahrzeugbatterien kommen hierbei schnell an Grenzen, wobei Hybridfahrzeuge besonders betroffen sind.For this purpose it is known to use electric heaters. However, to heat the catalytic converter from ambient temperature to the above-mentioned operating temperature, high power is required, which is in the range from 20 to 30 kW. The commonly used vehicle batteries quickly reach their limits, with hybrid vehicles being particularly affected.
Um die Fahrzeugbatterien zu schonen, kann der Katalysator anstelle von elektrischer Energie mit der im Brennstoff enthaltenen chemischen Energie beheizt werden. Ein entsprechender Brenner, mit welchem der Katalysator auf die Betriebstemperatur aufgeheizt wird, benötigt aber nur sehr geringe Mengen von Brennstoff. Die entsprechenden Massenströme liegen bei ca. 1 bis 2 kg/h. Um den Katalysator möglichst brennstoffsparend auf die Betriebstemperatur zu bringen, ist es daher notwendig, kleinste Massenströme von Brennstoff exakt zu regeln.In order to protect the vehicle batteries, the catalytic converter can be heated with the chemical energy contained in the fuel instead of electrical energy. However, a corresponding burner, with which the catalytic converter is heated to the operating temperature, requires only very small amounts of fuel. The corresponding mass flows are around 1 to 2 kg/h. In order to bring the catalytic converter up to the operating temperature in the most fuel-efficient way possible, it is therefore necessary to precisely regulate the smallest mass flows of fuel.
Grundsätzlich können zwei verschiedene Arten von Ventilen eingesetzt werden, nämlich zum einen ein Sitzventil, und zum anderen ein Schieber- oder Kolbenventil. Sitzventile haben jedoch den Nachteil, dass sie pro Hubeinheit eine vergleichsweise große Strömungsquerschnittsfläche freigeben, so dass sie sich nicht oder nur bedingt eignen, die hier benötigten Mengen an Brennstoff mit der ausreichenden Präzision zu regeln.In principle, two different types of valves can be used, namely a seat valve on the one hand and a slide or piston valve on the other. However, seat valves have the disadvantage that they release a comparatively large flow cross-sectional area per stroke unit, so that they are not or only partially suitable for regulating the amounts of fuel required here with sufficient precision.
Die Regelung von kleinsten Brennstoffmengen lässt sich mit einem Schieber- oder Kolbenventil deutlich einfacher umsetzen. Hierbei ist der als Kolben ausgebildete Absperrkörper mit einer Steuernut versehen, welche je nach Stellung des Kolbens im Ventil eine größere oder kleinere Strömungsquerschnittsfläche freigibt. Prinzipbedingt weisen jedoch Schieber- oder Kolbenventil eine gewisse Leckage auf. Wenn beispielsweise ein Kraftfahrzeug längere Zeit nicht bewegt werden würde, könnte sich eine große Menge an Brennstoff unkontrolliert ansammeln, welche beim Entzünden Probleme bereiten kann. Um eine Abhilfe für diese Situation zu schaffen, ist es bekannt, ein Sitzventil und ein Schieber- oder Kolbenventil in Reihe zu schalten. Das Sitzventil dient dazu, eine Leitung leckagefrei abzudichten, während das Schieber- oder Kolbenventil zur Regelung des Masse- oder Volumenstroms verwendet wird. Allerdings ist hier der Aufwand zur Bereitstellung relativ hoch, da zwei Bauteile benötigt werden, die zudem einen entsprechenden Bauraum benötigen. Darüber hinaus müssen das Sitzventil und das Schieber- oder Kolbenventil regelungstechnisch aufeinander abgestimmt werden, wodurch der Aufwand weiter steigt.Controlling the smallest amounts of fuel is much easier to implement with a slide or piston valve. Here, the shut-off body designed as a piston is provided with a control groove which releases a larger or smaller cross-sectional flow area depending on the position of the piston in the valve. Due to the principle, however, slide or piston valves have a certain amount of leakage. If, for example, a motor vehicle were not moved for a long period of time, a large quantity of fuel could accumulate in an uncontrolled manner, which could cause problems when igniting. In order to remedy this situation, it is known to connect a poppet valve and a spool or piston valve in series. The poppet valve is used to seal a line without leakage, while the spool or spool valve is used to control mass or volume flow. However, the effort involved in providing them is relatively high here, since two components are required, which also require a corresponding amount of installation space. In addition, the seat valve and the slide or piston valve must be matched to one another in terms of control technology, which further increases the complexity.
Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stromregelventil vorzuschlagen, mit welchem auch kleine Massenströme leckagefrei und mit einer ausreichenden Präzision geregelt werden können. Darüber hinaus liegt einer Ausbildung der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Stromregelventils anzugeben.The object of one embodiment of the present invention is to propose a flow control valve with which even small mass flows can be regulated without leaks and with sufficient precision. In addition, an embodiment of the invention is based on the object Specify method for operating such a flow control valve.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the features specified in
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Stromregelventil zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids, umfassend
- - mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang,
- - einen mit dem Eingang fluidisch verbundenen ersten Druckraum,
- - einen mit dem Ausgang fluidisch verbundenen zweiten Druckraum, wobei der erste Druckraum entlang einer Längsachse axial versetzt zum zweiten Druckraum angeordnet ist,
- - einen Stößel, der entlang der Längsachse bewegbar gelagert und mittels einer bestrombaren Betätigungseinrichtung entlang der Längsachse bewegbar ist,
- - einen Ventilsitz, und
- - einen Kolben, welcher
- ◯ entlang der Längsachse bewegbar gelagert und mittels des Stößels entlang der Längsachse zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar ist,
- ◯ einen Durchtrittskanal bildet, der den ersten Druckraum und den zweiten Druckraum zumindest in der zweiten Endstellung fluidisch miteinander verbindet,
- ◯ einen Dichtabschnitt aufweist, der in der ersten Endstellung am Ventilsitz anliegt und in der ersten Endstellung den ersten Druckraum fluidisch vom zweiten Druckraum trennt, und
- ◯ eine Steuernut aufweist, die eine Strömungsquerschnittsfläche bereitstellt, welche den Durchtrittskanal und den ersten Druckraum oder den Durchtrittskanal und den zweiten Druckraum fluidisch miteinander verbindet, wenn sich der Kolben zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung befindet, wobei die Größe der Strömungsquerschnittfläche in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung veränderbar ist.
- - at least one input and at least one output,
- - a first pressure chamber fluidically connected to the input,
- - a second pressure chamber fluidically connected to the outlet, the first pressure chamber being arranged axially offset along a longitudinal axis with respect to the second pressure chamber,
- - a plunger, which is mounted so that it can move along the longitudinal axis and can be moved along the longitudinal axis by means of an actuation device that can be energized,
- - a valve seat, and
- - a piston, which
- ◯ is movably mounted along the longitudinal axis and can be moved by means of the plunger along the longitudinal axis between a first end position and a second end position,
- ◯ forms a passage channel which fluidly connects the first pressure chamber and the second pressure chamber to one another at least in the second end position,
- ◯ has a sealing section which rests against the valve seat in the first end position and fluidly separates the first pressure chamber from the second pressure chamber in the first end position, and
- ◯ has a control groove which provides a flow cross-sectional area which fluidly connects the through-channel and the first pressure chamber or the through-channel and the second pressure chamber with one another when the piston is between the first end position and the second end position, the size of the flow cross-sectional area depending on the Position of the piston between the first end position and the second end position can be changed.
Der Kolben weist einerseits einen Dichtabschnitt und andererseits eine Steuernut auf. Mit dem Dichtabschnitt kann das Stromregelventil in der ersten Endstellung leckagefrei geschlossen werden. Folglich kann die erste Endstellung auch als Verschlussstellung bezeichnet werden. Mit der Steuernut kann die Strömungsquerschnittsfläche, welche das Fluid durchströmen muss, in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwischen der ersten und der zweiten Endstellung gewählt werden. Das Fluid kann dabei insbesondere Brennstoff sein, der zum Aufheizen eines Katalysators mittels eines Brenners verwendet wird, wobei die Verwendung des Stromregelventils nicht auf eine bestimmte Art von Fluid begrenzt ist. Das vorschlagsgemäße Stromregelventil vereint daher die Vorteile eines Sitzventils (leckagefreie Abdichtung) mit den Vorteilen eines Schieber- oder Kolbenventils (präzise Regelung selbst kleinster Massenströme). Eine steuer- und regelungstechnische Abstimmung, wie sie bei in Reihe geschalteten Sitzventilen und Schieber- oder Kolbenventilen notwendig ist, entfällt. Zudem lässt sich Bauraum einsparen, da das Stromregelventil kompakter ausgestaltet werden kann als separate Sitzventile und Schieber- oder Kolbenventile. Da nur ein Ventil gefertigt werden muss, wird ein Beitrag zum ressourcenschonenden Umgang mit Rohstoffen geleistet. Bei einer ausreichenden Stückzahl sind auch Kostenvorteile zu erwarten.The piston has a sealing section on the one hand and a control groove on the other. With the sealing section, the flow control valve can be closed without leakage in the first end position. Consequently, the first end position can also be referred to as the closed position. With the control groove, the flow cross-sectional area through which the fluid must flow can be selected depending on the position of the piston between the first and the second end position. In this case, the fluid can in particular be fuel that is used to heat up a catalytic converter by means of a burner, the use of the flow control valve not being limited to a specific type of fluid. The proposed flow control valve therefore combines the advantages of a seat valve (leak-free sealing) with the advantages of a slide or piston valve (precise regulation of even the smallest mass flows). There is no need for coordination of control and regulation technology, as is necessary with seat valves and slide or piston valves connected in series. In addition, installation space can be saved since the flow control valve can be designed to be more compact than separate seat valves and slide or piston valves. Since only one valve has to be manufactured, a contribution is made to the resource-saving use of raw materials. With a sufficient quantity, cost advantages can also be expected.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann die Steuernut eine sich entlang der Längsachse ändernde Tiefe aufweisen. Dabei kann sich die Tiefe der Steuernut linear ändern, so dass sie einen gewissen Neigungswinkel zur Längsachse bildet. In dieser Ausführungsform lässt sich die Steuernut besonders einfach fertigen. Es ist jedoch genauso gut möglich, der Steuernut ein gewisses Profil zu geben, so dass sich die Tiefe der Steuernut nicht linear ändert. Dies kann aus regelungstechnischen Gründen erwünscht sein.According to a further embodiment, the control groove can have a depth that changes along the longitudinal axis. The depth of the control groove can change linearly, so that it forms a certain angle of inclination to the longitudinal axis. In this embodiment, the control groove can be manufactured particularly easily. However, it is just as possible to give the control groove a certain profile, so that the depth of the control groove does not change linearly. This can be desirable for technical control reasons.
In einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Steuernut eine sich entlang der Längsachse ändernde Breite aufweisen. Auch hier kann sich die Breite der Steuernut linear oder mittels eines gewissen Profils ändern. Sowohl die sich ändernde Breite als auch die sich ändernde Tiefe der Steuernut sorgen dafür, dass sich die Strömungsquerschnittsfläche in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung ändert. Entsprechend lässt sich der Massenstrom durch das Stromregelventil einstellen.In a further developed embodiment, the control groove can have a width that changes along the longitudinal axis. Here, too, the width of the control groove can change linearly or by means of a certain profile. Both the changing width and the changing depth of the control groove ensure that the flow cross-sectional area changes depending on the position of the piston between the first end position and the second end position. The mass flow can be set accordingly by the flow control valve.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Kolben mittels einer ersten Feder in die erste Endstellung vorgespannt werden. Wie erwähnt, liegt der Dichtabschnitt in der ersten Endstellung am Ventilsitz an. Infolgedessen wird das Stromregelventil leckagefrei geschlossen. Wie ebenfalls erwähnt, wird der Kolben unter Zuhilfenahme des Stößels mittels einer bestrombaren Betätigungseinrichtung entlang der Längsachse verschoben. Für den Fall, dass aus welchen Gründen auch immer die Stromversorgung ausfallen sollte, wird mit der ersten Feder gewährleistet, dass das Stromregelventil geschlossen ist. Insbesondere dann, wenn das Stromregelventil zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Brennstoffs verwendet wird, mit welchem ein Katalysator auf die Betriebstemperatur aufgeheizt wird, gewährleistet die erste Feder, dass das Stromregelventil geschlossen wird, wenn das betreffende Kraftfahrzeug abgestellt und nicht betrieben wird. Ein unkontrolliertes Ansammeln und/oder Austreten von Brennstoff wird vermieden.In a further developed embodiment, the piston can be prestressed into the first end position by means of a first spring. As mentioned, the sealing section is in contact with the valve seat in the first end position. As a result, the flow control valve is closed without leakage. As also mentioned, the piston is displaced along the longitudinal axis with the aid of the ram by means of an actuation device that can be energized. In the event that the power supply fails for whatever reason, the first spring ensures that the flow control valve is closed sen is In particular, when the flow control valve is used to control or regulate a mass flow of a fuel with which a catalytic converter is heated to the operating temperature, the first spring ensures that the flow control valve is closed when the motor vehicle in question is switched off and not in operation. An uncontrolled accumulation and/or escape of fuel is avoided.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Stößel eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche sowie eine zwischen der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche verlaufende Stößelbohrung aufweisen, wobei die erste Stirnfläche zum Bewegen des Kolbens mit demselben zusammenwirkt und die Stößelbohrung mit dem Durchtrittskanal fluidisch verbunden ist. Dabei kann ein dritter Druckraum vorgesehen sein, in welchen die Stößelbohrung an der zweiten Stirnfläche mündet. In dieser Ausführungsform ist es möglich, im ersten Druckraum und im dritten Druckraum denselben Druck einzustellen. Infolgedessen muss der Stößel nur gegen die von der ersten Feder ausgeübte Vorspannkraft bewegt werden, nicht jedoch gegen einen Differenzdruck. Die Betätigungseinrichtung kann daher entweder kleiner dimensioniert oder mit einem geringeren Strom betrieben werden. Zudem lässt sich der Stößel schneller beschleunigen, so dass die Regelung schneller und dynamischer erfolgen kann.In a further embodiment, the ram can have a first end face and a second end face and a ram bore running between the first end face and the second end face, the first end face interacting with the piston to move the same and the ram bore being fluidically connected to the through-flow channel. In this case, a third pressure chamber can be provided, into which the tappet bore opens at the second end face. In this embodiment it is possible to set the same pressure in the first pressure chamber and in the third pressure chamber. As a result, the plunger only has to be moved against the biasing force exerted by the first spring, but not against a differential pressure. The actuating device can therefore either have smaller dimensions or be operated with a lower current. In addition, the ram can be accelerated faster, so that the control can be carried out faster and more dynamically.
Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch auszeichnen, dass der Stößel mittels einer zweiten Feder gegen den Kolben vorgespannt wird. Die zweite Feder unterstützt die Betätigungseinrichtung dabei, den Stößel zu bewegen, so dass auch hierdurch der Stößel schneller beschleunigt werden kann, was wiederum zu einer schnelleren und dynamischeren Regelung führt. Darüber hinaus wird vermieden, dass der Stößel unkontrolliert gegen den Kolben anschlägt. Infolgedessen auftretende Geräusche und Beschädigungen werden vermieden. Zudem bewirkt die ständige Anlage des Kolbens am Stößel, dass immer ein Kraftfluss zwischen dem Kolben und dem Stößel vorhanden ist.A further developed embodiment can be characterized in that the tappet is prestressed against the piston by means of a second spring. The second spring supports the actuating device in moving the tappet, so that the tappet can also be accelerated more quickly as a result, which in turn leads to faster and more dynamic regulation. In addition, the ram is prevented from hitting the piston in an uncontrolled manner. Noise and damage occurring as a result are avoided. In addition, the constant contact of the piston on the ram ensures that there is always a flow of force between the piston and the ram.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Stromregelventil eine erste Verschlussschraube zum Einstellen der Vorspannkraft der ersten Feder und/oder eine zweite Verschlussschraube zum Einstellen der Vorspannkraft der zweiten Feder. Mit der Verschlussschraube werden die erste Feder und der Kolben im Stromregelventil während der Montage bei einem bestimmten Strom auf einen bestimmten Durchfluss eingestellt. Mit der zweiten Verschlussschraube kann die auf den Stößel und somit auch auf den Kolben wirkende Vorspannkraft der zweiten Feder eingestellt werden, wobei die Vorspannkraft der ersten Feder und diejenige der zweiten Feder entgegengesetzt wirken. Das Stromregelventil kann auf diese Weise kalibriert werden und garantieren einen gemeinsamen Referenzpunkt für den Betrieb im Fahrzeug und die dort hinterlegten Parameterdaten, um die Fluidmenge exakt regeln zu können.According to a further embodiment, the flow control valve comprises a first screw plug for adjusting the pretensioning force of the first spring and/or a second screw plug for adjusting the pretensioning force of the second spring. The screw plug is used to set the first spring and piston in the flow control valve at a specific flow rate during assembly. The prestressing force of the second spring acting on the tappet and thus also on the piston can be adjusted with the second locking screw, with the prestressing force of the first spring and that of the second spring acting in opposite directions. The flow control valve can be calibrated in this way and guarantee a common reference point for operation in the vehicle and the parameter data stored there in order to be able to regulate the fluid volume precisely.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann ein Kontaktkolben mit dem Kolben verbunden sein, wobei der Kontaktkolben mit der ersten Stirnfläche des Stößels zusammenwirkt. Je nach Ausgestaltung des Kolbens kann die Steuernut von derjenigen Kolbenstirnfläche ausgehen, welche mit dem Stößel zusammenwirkt. Insofern kann die betreffende Stirnfläche bei der Anlage des Stößels an derselben beschädigt werden. Diese Beschädigungen wiederum können sich auch auf die Steuernut auswirken, wodurch deren Form verändert werden kann. Die Formveränderung kann eine Veränderung der Strömungsquerschnittsfläche hervorrufen, wodurch die Steuerung oder die Regelung des Massenstroms durch das Stromregelventil nachteilig beeinflusst werden kann. Der Kontaktkolben kann so ausgestaltet und angeordnet werden, dass die betreffende Kolbenstirnfläche geschont wird, so dass die oben erwähnten Einflüsse auf die Steuernut verhindert werden können. According to a further embodiment, a contact piston can be connected to the piston, the contact piston interacting with the first end face of the plunger. Depending on the configuration of the piston, the control groove can start from that piston end face which interacts with the tappet. In this respect, the end face in question can be damaged when the plunger is in contact with it. This damage, in turn, can also affect the control groove, which can change its shape. The change in shape can cause a change in flow cross-sectional area, which can adversely affect the control or regulation of mass flow through the flow control valve. The contact piston can be designed and arranged in such a way that the piston end face in question is protected, so that the above-mentioned influences on the control groove can be prevented.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann der Kontaktkolben eine Durchgangsbohrung aufweisen, welche den Durchtrittskanal und die Stößelbohrung fluidisch verbindet. Der Kontaktkolben kann im Wesentlichen rohrförmig und damit einfach ausgebildet sein. Dabei wird sichergestellt, dass sich die Drücke im ersten Druckraum und im dritten Druckraum ausgleichen können.According to a further embodiment, the contact piston can have a through bore which fluidly connects the passage channel and the tappet bore. The contact piston can be essentially tubular and therefore simple in design. This ensures that the pressures in the first pressure chamber and in the third pressure chamber can equalize.
In einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Kontaktkolben zumindest eine in die Durchgangsbohrung mündende weitere Bohrung aufweisen, welche die Durchgangsbohrung fluidisch mit der Steuernut verbindet. Folglich ist auch der Durchtrittskanal fluidisch mit den weiteren Bohrungen verbunden. In dieser Ausführungsform wird der Kontaktkolben in den Strömungsweg des Fluids durch das Stromregelventil eingebunden. Die konstruktive Ausgestaltung des Kontaktkolbens kann hierdurch einfach gehalten werden.In a further developed embodiment, the contact piston can have at least one further bore opening into the through-bore, which fluidly connects the through-bore to the control groove. Consequently, the through-channel is also fluidically connected to the further bores. In this embodiment, the contact piston is incorporated into the fluid flow path through the flow control valve. The structural design of the contact piston can be kept simple as a result.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform können der erste Druckraum und der zweite Druckraum sowie der Ventilsitz von einem in das Stromregelventil einsetzbaren Einsatzteil gebildet werden. Das Einsatzteil wird auch als „Cartridge“ bezeichnet. Die Verwendung eines Einsatzteils vereinfacht die Fertigung des Stromregelventils deutlich, so dass die Herstellungskosten gering gehalten werden können.In a further developed embodiment, the first pressure chamber and the second pressure chamber as well as the valve seat can be formed by an insert part that can be inserted into the flow control valve. The insert is also referred to as a "cartridge". The use of an insert significantly simplifies the production of the flow control valve, so that the production costs can be kept low.
Eine weitere Ausführungsform kann so ausgestaltet sein, dass im Dichtabschnitt ein Dichtelement angeordnet ist, welches einen bezogen auf eine durch die Längsachse verlaufende Schnittebene einen polygonalen Querschnitt aufweist. In vielen Fällen werden die Dichtelemente als O-Ringe ausgeführt, welche einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Aufgrund des kreisförmigen oder elliptischen Querschnitts liegen die O-Ringe mit einer vergleichsweise geringen Anlagefläche in der betreffenden Nut an, wodurch es zu einer relativ starken Verformung kommt, wenn sich das Stromregelventil in der ersten Endstellung befindet und der O-Ring entsprechend belastet wird. Soll das Stromregelventil geöffnet werden, müssen zuerst die Verformungen überwunden werden, wozu ein bestimmter Hub erforderlich ist. Dieser Hub steht dann aber nicht mehr für die Regelung der Massenströme zur Verfügung, was sich negativ auf die Dynamik und die Genauigkeit der Regelung auswirkt.A further embodiment can be designed in such a way that in the sealing section a sealing element ment is arranged, which has a relation to a sectional plane running through the longitudinal axis has a polygonal cross-section. In many cases, the sealing elements are designed as O-rings, which have a circular or elliptical cross section. Because of the circular or elliptical cross-section, the O-rings bear against the groove in question with a comparatively small contact surface, resulting in relatively strong deformation when the flow control valve is in the first end position and the O-ring is correspondingly loaded. If the flow control valve is to be opened, the deformations must first be overcome, which requires a certain stroke. However, this hub is then no longer available for controlling the mass flows, which has a negative effect on the dynamics and the accuracy of the control.
Wenn das Dichtelement einen polygonalen Querschnitt aufweist, kann es großflächig an der betreffenden Nut anliegen, wodurch die Verformung in der ersten Endstellung deutlich verringert werden kann. Infolgedessen öffnet das Stromregelventil bereits bei geringeren Hüben, wodurch die Genauigkeit und die Dynamik der Regelung der Massenströme verbessert werden. Bei Dichtelementen mit einen polygonalen Querschnitte bietet es sich insbesondere an, die betreffende Nut entweder im Ventilgehäuse oder am Kolben anzuordnen, wodurch die konstruktive Freiheit erhöht wird.If the sealing element has a polygonal cross section, it can bear against the groove in question over a large area, as a result of which the deformation in the first end position can be significantly reduced. As a result, the flow control valve opens even with smaller strokes, which improves the accuracy and the dynamics of the control of the mass flows. In the case of sealing elements with a polygonal cross section, it is particularly advisable to arrange the groove in question either in the valve housing or on the piston, which increases design freedom.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Stromregelventil einen Temperatursensor zum Bestimmen der Temperatur des Fluids im Eingang aufweisen. Die Viskosität und die Dichte von Fluiden sind im allgemeinen Temperatur abhängig. Die Kenntnis der Temperatur des Fluids im Eingang kann bei der Regelung des Stromregelventils und insbesondere bei der Bestimmung der axialen Position des Kolbens berücksichtigt werden. Infolgedessen kann die Größe der Strömungsquerschnittsfläche so angepasst werden, dass der benötigte Massenstrom durch das Regelventil unabhängig von der Temperatur des Fluids bereitgestellt werden kann.In a further embodiment, the flow control valve can have a temperature sensor for determining the temperature of the fluid in the inlet. The viscosity and density of fluids are generally temperature dependent. Knowing the temperature of the fluid at the inlet can be taken into account when controlling the flow control valve and, in particular, when determining the axial position of the piston. As a result, the size of the flow cross-sectional area can be adjusted so that the required mass flow can be provided by the control valve regardless of the temperature of the fluid.
Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch auszeichnen, dass das Stromregelventil einen ersten Drucksensor zum Bestimmen des Drucks des Fluids im Eingang aufweist. Der Massenstrom des Fluids durch das Stromregelventil ist abhängig vom Druck des Fluids. Der Druck, den das Fluid im Eingang aufweist, kann, wie bereits für die Temperatur beschrieben, bei der Regelung des Stromregelventil berücksichtigt werden. Infolgedessen lässt sich der gewünschte Massenstrom unabhängig vom Druck des Fluids im Eingang einstellen.A further developed embodiment can be characterized in that the flow control valve has a first pressure sensor for determining the pressure of the fluid in the inlet. The mass flow of the fluid through the flow control valve depends on the pressure of the fluid. As already described for the temperature, the pressure that the fluid has in the inlet can be taken into account when controlling the flow control valve. As a result, the desired mass flow can be set independently of the pressure of the fluid in the inlet.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sich anbieten, dass das Stromregelventil einen zweiten Drucksensor zum Bestimmen des Drucks des Fluids im Ausgang aufweist. Üblicherweise herrscht am Ausgang Atmosphärendruck. Es kann aber auch Betriebszustände geben, bei welchen am Ausgang ein Unterdruck herrscht. Infolgedessen stellt sich ein Saugeffekt ein, der wiederum einen Einfluss auf den Massenstrom durch das Stromregelventil ausübt. Für den Fall, dass das Stromregelventil sowohl den ersten Drucksensor als auch den zweiten Drucksensor aufweist, lässt sich ein Differenzdruck zwischen dem Eingang und dem Ausgang bestimmen, der wiederum bei der Regelung des Stromregelventil berücksichtigt werden kann, ebenfalls mit dem Ziel, den gewünschten Massenstrom durch das Stromregelventil möglichst exakt einstellen zu können.In a further embodiment, it may be appropriate for the flow control valve to have a second pressure sensor for determining the pressure of the fluid in the outlet. Atmospheric pressure usually prevails at the outlet. However, there can also be operating states in which there is a negative pressure at the outlet. As a result, a suction effect occurs, which in turn exerts an influence on the mass flow through the flow control valve. In the event that the flow control valve has both the first pressure sensor and the second pressure sensor, a differential pressure between the input and the output can be determined, which in turn can be taken into account when controlling the flow control valve, also with the aim of achieving the desired mass flow to set the flow control valve as precisely as possible.
Eine Ausbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stromregelventils nach einer der vorherigen Ausführungsformen, umfassend die folgenden Schritte:
- - Vorspannen des Kolbens in die erste Endstellung mittels der ersten Feder, so dass der Dichtabschnitt am Ventilsitz anliegt,
- - Bestromen der Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Stößels entlang der Längsachse derart, dass
- o der Kolben gegen die Vorspannkraft der ersten Feder entlang der Längsachse verschoben und der Dichtabschnitt vom Ventilsitz weg bewegt wird und
- o die Steuernut den Durchtrittskanal und den ersten Druckraum oder den Durchtrittskanal und den zweiten Druckraum fluidisch miteinander verbindet, wobei
- o die Größe der Strömungsquerschnittfläche der Steuernut in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung mittels der Bestromung der Betätigungseinrichtung veränderbar ist.
- - Prestressing of the piston into the first end position by means of the first spring, so that the sealing section rests against the valve seat,
- - Energizing the actuating device for moving the plunger along the longitudinal axis in such a way that
- o the piston is displaced along the longitudinal axis against the biasing force of the first spring and the sealing section is moved away from the valve seat and
- o the control groove fluidly connects the through-channel and the first pressure chamber or the through-channel and the second pressure chamber with one another, wherein
- o the size of the flow cross-sectional area of the control groove can be changed depending on the position of the piston between the first end position and the second end position by energizing the actuating device.
Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für das vorliegende Stromregelventil erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass es mit dem vorliegenden Stromregelventil möglich ist, selbst kleinste Massenströme ausreichend exakt steuern oder regeln zu können, ohne dass eine Leckage auftritt. Es ist nicht notwendig, räumlich getrennte Sitzventile und Schieber- oder Kolbenventile einzusetzen. Eine Abstimmung zu steuer- oder regelungstechnischen Zwecken kann entfallen.The technical effects and advantages that can be achieved with the proposed method correspond to those that have been discussed for the present flow control valve. In summary, it should be pointed out that with the present flow control valve it is possible to control or regulate even the smallest mass flows with sufficient accuracy without leakage occurring. It is not necessary to use spatially separate seat valves and slide or piston valves. Voting for control or regulation purposes can be omitted.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
-
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines vorschlagsgemäßen Stromregelventils, -
2 eine Seitenansicht des in1 dargestellten Stromregelventils, -
3 eine Schnittdarstellung durch das Stromregelventil entlang der in2 definierten Schnittebene A-A, -
4 eine vergrößerte Darstellung des in3 definierten Ausschnitts B, -
5 eine vergrößerte Darstellung des in4 definierten Ausschnitts C, -
6 eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Stromregelventils in Anlehnung an die in5 gewählte Darstellung, -
7A bis7D verschiedene Ausführungen der Steuernut -
8A und8B eine vergrößerte Darstellung eines drittes Ausführungsbeispiels in Anlehnung an die in4 gewählte Darstellung, und -
9A und9B eine vergrößerte Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels in Anlehnung an die in4 gewählte Darstellung.
-
1 a perspective view of a first embodiment of a proposed flow control valve, -
2 a side view of the in1 illustrated flow control valve, -
3 a sectional view through the flow control valve along the in2 defined cutting plane AA, -
4 an enlarged view of the in3 defined section B, -
5 an enlarged view of the in4 defined section C, -
6 an enlarged view of a second embodiment of a flow control valve based on in5 selected representation, -
7A until7D different versions of the control groove -
8A and8B an enlarged view of a third embodiment based on in4 selected representation, and -
9A and9B an enlarged view of a fourth embodiment based on in4 selected representation.
In den
Innerhalb des Einsatzteils 30 ist ein Kolben 38 entlang einer von der Ventilblockbohrung 32 definierten Längsachse L verschiebbar gelagert. Wie insbesondere aus der
Bezugnehmend auf die
Die
In den
Aus der
Insbesondere bezugnehmend auf die
Aus der
Bezugnehmend auf die
Das Stromregelventil 10 wird auf folgende Weise betrieben: Im stromlosen Zustand, welcher in den
Erst wenn der Kolben 38 so weit nach links verschoben worden ist, bis dass die Steuernut 62 zumindest teilweise über die Wandung 88 in den zweiten Druckraum 70 hineinragt und folglich die Überdeckung D aufgehoben wird, kann das Fluid die Steuernut 62 vollständig durchströmen und in den zweiten Druckraum 70 eintreten. Von dort aus kann es über die Ausgangsbohrung 72 zum Ausgang 16 weiterströmen.The fluid can only flow completely through the
Wie bereits erwähnt weist der Stößel 76 die Stößelbohrung 82 auf, welche zwischen der ersten Stirnfläche 78 und der zweiten Stirnfläche 80 verläuft. Folglich kann das Fluid von der Durchgangsbohrung 58 des Kontaktkolbens 56 in die Stößelbohrung 82 eintreten und von dort weiter in den Ankerraum 92 und dritten Druckraum 83 strömen. Hierdurch wird erreicht, dass der Druck im dritten Druckraum 83 dem Druck im ersten Druckraum 34 entspricht. Infolgedessen müssen der Stößel 76, der Kontaktkolbens 56 und der Kolben 38 nicht gegen einen Differenzdruck bewegt werden, sobald eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Druckraum 34 und dem dritten Druckraum 83 hergestellt worden ist. Insbesondere aus der
Insbesondere bezugnehmend auf die
Der Massenstrom des Fluids durch das Stromregelventil 10 ist nicht nur abhängig von der Größe der von der Steuernut 62 freigegebenen Strömungsquerschnittsfläche, sondern unter anderem auch von der Temperatur und dem Druck des Fluids im Eingang 14. Aus diesem Grund können die Temperatur des Fluids im Eingang 14 mit dem Temperatursensor 18 und der Druck des Fluids im Eingang 14 mit dem ersten Drucksensor 20 bestimmt werden. Üblicherweise liegt am Ausgang 16 Atmosphärendruck an, so dass sich mit dem Druck des Fluids im Eingang 14 auch eine Druckdifferenz ermitteln lässt. Je nach Anwendungsbereich des Druckregelventils kann es aber auch vorkommen, dass am Ausgang 16 ein Unterdruck vorliegt und somit Sogeffekte auftreten. Mit dem zweiten Drucksensor 22 lässt sich der Druck des Fluids im Ausgang 16 ermitteln, so dass ein Differenzdruck zwischen dem Eingang 14 und dem Ausgang 16 auch im Falle eines Unterdrucks am Ausgang 16 bestimmen lässt. Die vom Temperatursensor 18 gemessene Temperatur und die vom ersten Drucksensor 20 und vom zweiten Drucksensor 22 gemessenen Drücke des Fluids lassen sich bei der Regelung des Stromregelventils 10 berücksichtigen. Die Bestromung der Betätigungseinrichtung 24 lässt sich so wählen, dass sich der gewünschte Massenstrom durch das Druckregelventil auch bei sich ändernden Temperatur- und Druckverhältnissen einstellt.The mass flow of the fluid through the
Anzumerken ist zudem, dass in
Mit der Verschlussschraube 48 werden die erste Feder 44 und der Kolben 38 im Stromregelventil 10 während der Montage bei einem bestimmten Strom auf einen bestimmten Durchfluss eingestellt. Das Stromregelventil 10kann auf diese Weise kalibriert werden und garantieren einen gemeinsamen Referenzpunkt für den Betrieb im Fahrzeug und die dort hinterlegten Parameterdaten, um die Kraftstoffmenge exakt regeln zu können.With the
In den
Wie insbesondere aus der
In den
Aufgrund des polygonalen Querschnitts des Dichtelements 41 liegt es großflächig in der Dichtelement-Nut 43 an, weshalb die Verformungen des Dichtelements 41, die in der ersten Endstellung auftreten, im Vergleich zum O-Ring 42 gering gehalten werden. Aufgrund der geringeren Verformungen öffnet sich das Stromregelventil 10 bereits bei einem geringeren Hub als es im Vergleich zum O-Ring 42 der Fall ist, bei dem erst die Verformungen überwunden werden müssen, damit sich das Stromregelventil 10 öffnet.Due to the polygonal cross section of the sealing element 41, it rests over a large area in the sealing
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Stromregelventilflow control valve
- 1212
- Ventilgehäusevalve body
- 1414
- EingangEntry
- 1616
- AusgangExit
- 1818
- Temperatursensor temperature sensor
- 2020
- erster Drucksensorfirst pressure sensor
- 2222
- zweiter Drucksensorsecond pressure sensor
- 2424
- Betätigungseinrichtungactuating device
- 2626
- Stromanschlusspower connection
- 2828
- Ventilblock valve block
- 3030
- Einsatzteilinsert part
- 3232
- Ventilblockbohrungvalve block bore
- 3434
- erster Druckraumfirst pressure room
- 3636
- Eingangsbohrungentrance hole
- 3838
- Kolben Pistons
- 4040
- Dichtabschnittsealing section
- 4141
- Dichtelementsealing element
- 4242
- O-Ringo ring
- 4343
- Dichtelement-Nutsealing element groove
- 4444
- erste Federfirst spring
- 4646
- Ventilsitzvalve seat
- 4848
- erste Verschlussschraubefirst locking screw
- 4949
- Deckel lid
- 5050
- Durchtrittskanalpassageway
- 5252
- Sacklochbohrungblind hole
- 5454
- Radialbohrungradial bore
- 5656
- Kontaktkolbencontact plunger
- 5858
- Durchgangsbohrung through hole
- 6060
- weitere Bohrungfurther drilling
- 6262
- Steuernutcontrol groove
- 6464
- Kolbenstirnflächepiston face
- 6666
- Randedge
- 6868
- Zwischenraum space
- 7070
- zweiter Druckraumsecond pressure room
- 7272
- Ausgangsbohrungexit hole
- 7474
- Elektromagnetelectromagnet
- 7676
- Stößelpestle
- 7878
- erste Stirnfläche first face
- 8080
- zweite Stirnflächesecond face
- 8282
- Stößelbohrungtappet bore
- 8383
- dritter Druckraumthird pressure room
- 8484
- zweite Federsecond spring
- 8686
- zweite Verschlussschraubesecond locking screw
- 8888
- Wandungwall
- 9090
- Querbohrungcross bore
- 9292
- Ankerraumanchor room
- 9494
- Konuscone
- 9696
- Ankeranchor
- 9898
- Kupferspulecopper coil
- 100100
- Hülse sleeve
- 102102
- Ausgleichsringbalancing ring
- 104104
- Anlagefläche contact surface
- DD
- Überdeckungoverlap
- LL
- Längsachselongitudinal axis
- TT
- Tiefedepth
- WW
- BreiteBroad
Claims (16)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021106523.2A DE102021106523A1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid and method for operating such a flow control valve |
PCT/EP2022/057063 WO2022195043A1 (en) | 2021-03-17 | 2022-03-17 | Flow control valve for closed-loop or open-loop controlling of a mass flow of a fluid, arrangement with a flow control valve of this type, and method for operating a flow control valve of this type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021106523.2A DE102021106523A1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid and method for operating such a flow control valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021106523A1 true DE102021106523A1 (en) | 2022-09-22 |
Family
ID=81308584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021106523.2A Pending DE102021106523A1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid and method for operating such a flow control valve |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021106523A1 (en) |
WO (1) | WO2022195043A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2813090A1 (en) | 1978-03-25 | 1979-10-11 | Woma Maasberg Co Gmbh W | SHUT-OFF VALVE FOR HIGH AND HIGHEST PRESSURES, IN PARTICULAR FOR SPRAY GUNS |
DE4111537A1 (en) | 1991-04-09 | 1992-10-15 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Electrohydraulic pilot controlled four way directional hydraulic valve - ensures closed centre operation by spring action combined with spool ends that locate with stop shoulders contacting bushes |
DE102006040311A1 (en) | 2005-09-01 | 2007-03-08 | Smc K.K. | Flow rate control valve |
DE102013214734A1 (en) | 2013-07-29 | 2015-01-29 | Robert Bosch Gmbh | Hydraulic control arrangement and method for supplying multiple consumers with it |
DE102016121206A1 (en) | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Denso Corporation | Solenoidschiebekolbenventil |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7552584B2 (en) * | 2006-03-31 | 2009-06-30 | Caterpillar Inc. | Common engine and exhaust treatment fuel system |
US7849679B2 (en) * | 2008-12-04 | 2010-12-14 | Caterpillar Inc | Fuel delivery system having multi-output pump |
DE102011017028A1 (en) * | 2011-04-14 | 2012-10-18 | Deutz Aktiengesellschaft | Absteuervorrichtung |
DE102012214734B3 (en) | 2012-08-20 | 2014-02-06 | Marco Feusi | Portion of supersonic flow channel used in jet engine, has plane that is extended upstream of recess, and introducing portion and projection that are arranged in cross-section recess |
EP3362740B1 (en) * | 2015-10-12 | 2023-09-13 | Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. | Adjustable burner control valve |
-
2021
- 2021-03-17 DE DE102021106523.2A patent/DE102021106523A1/en active Pending
-
2022
- 2022-03-17 WO PCT/EP2022/057063 patent/WO2022195043A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2813090A1 (en) | 1978-03-25 | 1979-10-11 | Woma Maasberg Co Gmbh W | SHUT-OFF VALVE FOR HIGH AND HIGHEST PRESSURES, IN PARTICULAR FOR SPRAY GUNS |
DE4111537A1 (en) | 1991-04-09 | 1992-10-15 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Electrohydraulic pilot controlled four way directional hydraulic valve - ensures closed centre operation by spring action combined with spool ends that locate with stop shoulders contacting bushes |
DE102006040311A1 (en) | 2005-09-01 | 2007-03-08 | Smc K.K. | Flow rate control valve |
DE102013214734A1 (en) | 2013-07-29 | 2015-01-29 | Robert Bosch Gmbh | Hydraulic control arrangement and method for supplying multiple consumers with it |
DE102016121206A1 (en) | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Denso Corporation | Solenoidschiebekolbenventil |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022195043A1 (en) | 2022-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1047871B1 (en) | Fuel injection system for internal combustion engines | |
EP1579137B1 (en) | Valve for controlling a fluid | |
EP1431567B1 (en) | Fuel injection valve for internal combustion engines | |
EP1476652B1 (en) | Fuel injection valve for internal combustion engines | |
EP0370093A1 (en) | Pulsed hydraulic valve | |
EP1700058B1 (en) | Valve for controlling a fluid | |
WO2005080785A1 (en) | Fuel injection valve for internal combustion engines | |
DE102010042194A1 (en) | Device for controlling a hydraulic accumulator of a hydraulic system | |
EP2769129B1 (en) | Pilot-control stage for a proportionally controlled high-pressure hydraulic valve | |
DE68916435T2 (en) | FAST RESPONSE, PRESSURE COMPENSATING, ELECTROMAGNETIC HIGH PRESSURE CONTROL VALVE. | |
DE102019106494B4 (en) | Pressure control valve and device with such a pressure control valve for controlling or regulating a pressure of a pressure fluid in a pilot pressure chamber | |
EP1203153A1 (en) | Control valve system used in a fuel injector for internal combustion engines | |
DE102007032873A1 (en) | Control valve has at least one cut-out in valve seat and/or in valve piston that is fully covered in valve closed position and at least partly exposed in valve open position | |
EP3358233B1 (en) | Valve, in particular spool valve | |
DE102021000617A1 (en) | Injector for blowing a gas into a combustion chamber or into an intake manifold of a motor vehicle | |
DE102019105707B3 (en) | Pressure control valve and device with such a pressure control valve for controlling or regulating a pressure of a pressure fluid in a pilot pressure chamber | |
EP1799999B1 (en) | Fuel system for an internal combustion engine | |
DE102021106523A1 (en) | Flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid and method for operating such a flow control valve | |
EP1836385B1 (en) | Fuel injection valve with pressure gain | |
DE102019105708B4 (en) | Pressure control valve and device with such a pressure control valve for controlling or regulating a pressure of a pressure fluid in a pilot pressure chamber | |
DE10042309B4 (en) | metering | |
DE10101802A1 (en) | Valve for controlling liquids e.g. fuel injection valve in IC engine, has actuating piston movably arranged in control piston blind bore to bound hydraulic chamber, with actuating piston and valve closure element made in one piece | |
DE102006000187A1 (en) | Fuel injection valve for automotive diesel engine common rail system has plate with a series of apertures | |
DE102006006886A1 (en) | Valve module for supplying gaseous substances to an internal combustion engine has a valve sleeve, a valve armature and a valve closing element for adjusting liquid flow | |
DE102017210364A1 (en) | Proportional valve for controlling a gaseous medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F01N0003360000 Ipc: F16K0003260000 |
|
R016 | Response to examination communication |