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 PDF

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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 claims 1 and 14. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

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.
An embodiment of the invention relates to a flow control valve for controlling or regulating a mass flow of a fluid, comprising
  • - 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.
One embodiment of the invention relates to a method for operating a flow control valve according to one of the previous embodiments, comprising the following steps:
  • - 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 in 1 dargestellten Stromregelventils,
  • 3 eine Schnittdarstellung durch das Stromregelventil entlang der in 2 definierten Schnittebene A-A,
  • 4 eine vergrößerte Darstellung des in 3 definierten Ausschnitts B,
  • 5 eine vergrößerte Darstellung des in 4 definierten Ausschnitts C,
  • 6 eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Stromregelventils in Anlehnung an die in 5 gewählte Darstellung,
  • 7A bis 7D verschiedene Ausführungen der Steuernut
  • 8A und 8B eine vergrößerte Darstellung eines drittes Ausführungsbeispiels in Anlehnung an die in 4 gewählte Darstellung, und
  • 9A und 9B eine vergrößerte Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels in Anlehnung an die in 4 gewählte Darstellung.
Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to FIG the accompanying drawings explained in more detail. Show it
  • 1 a perspective view of a first embodiment of a proposed flow control valve,
  • 2 a side view of the in 1 illustrated flow control valve,
  • 3 a sectional view through the flow control valve along the in 2 defined cutting plane AA,
  • 4 an enlarged view of the in 3 defined section B,
  • 5 an enlarged view of the in 4 defined section C,
  • 6 an enlarged view of a second embodiment of a flow control valve based on in 5 selected representation,
  • 7A until 7D different versions of the control groove
  • 8A and 8B an enlarged view of a third embodiment based on in 4 selected representation, and
  • 9A and 9B an enlarged view of a fourth embodiment based on in 4 selected representation.

In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils 10 gemäß der vorliegenden Erfindung anhand einer perspektivischen Darstellung bzw. anhand einer Seitenansicht gezeigt. Das Stromregelventil 10 weist ein Ventilgehäuse 12 mit einem Eingang 14 und einem Ausgang 16 auf. Am Eingang 14 kann eine hier nicht dargestellte Zuführleitung angeschlossen werden, mit welchem ein Fluid, beispielsweise Brennstoff, von einer Druckquelle dem Stromregelventil 10 zugeführt werden kann. Entsprechend kann am Ausgang 16 eine ebenfalls nicht dargestellte Abführleitung angeschlossen werden, mit welchem das Fluid, welches das Stromregelventil 10 durchströmt hat, an einen Verbraucher, beispielsweise einen Brenner, weitergeleitet werden kann. Weiterhin ist am Ventilgehäuse 12 einen Temperatursensor 18 befestigt, mit welchem die Temperatur des Fluids im Eingang 14 bestimmt werden kann. Weiterhin ist ein erster Drucksensor 20 am Ventilgehäuse 12 befestigt, der dazu dient, den Druck des Fluids im Eingang 14 zu bestimmen. Darüber hinaus umfasst das Stromregelventil 10 einen zweiten Drucksensor 22, der zur Bestimmung des Drucks des Fluids im Ausgang 16 eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist in 1 eine Betätigungseinrichtung 24 dargestellt, welche bestromt werden kann. Entsprechend sind in 1 Stromanschlüsse 26 erkennbar. Auf die genaue Funktion der Betätigungseinrichtung 24 wird im Folgenden näher eingegangen.In the 1 and 2 1 shows an exemplary embodiment of a flow control valve 10 according to the present invention using a perspective illustration or using a side view. The flow control valve 10 has a valve housing 12 with an inlet 14 and an outlet 16 . A supply line, not shown here, can be connected to the input 14, with which a fluid, for example fuel, can be supplied from a pressure source to the flow control valve 10. Correspondingly, a discharge line (also not shown) can be connected to the outlet 16, with which the fluid that has flowed through the flow control valve 10 can be passed on to a consumer, for example a burner. Furthermore, a temperature sensor 18 is attached to the valve housing 12, with which the temperature of the fluid in the inlet 14 can be determined. Furthermore, a first pressure sensor 20 is fastened to the valve housing 12 and is used to determine the pressure of the fluid in the inlet 14 . In addition, the flow control valve 10 includes a second pressure sensor 22 which can be used to determine the pressure of the fluid in the outlet 16 . In addition, in 1 an actuator 24 is shown, which can be energized. Accordingly, in 1 Power connections 26 recognizable. The exact function of the actuating device 24 is discussed in more detail below.

3 zeigt eine Schnittdarstellung des in den 1 und 2 dargestellten Stromregelventils 10 entlang der der 2 definierten Schnittebene A-A. Man erkennt, dass das Ventilgehäuse 12 als ein Ventilblock 28 und folglich massiv ausgebildet ist. In den Ventilblock 28 ist ein hülsenförmiges Einsatzteil 30 eingesetzt, wozu der Ventilblock 28 eine entsprechende Ventilblockbohrung 32 aufweist. Innerhalb des Einsatzteils 30 ist ein erster Druckraum 34 angeordnet, welcher mit einer Eingangsbohrung 36 fluidisch mit dem Eingang 14 verbunden ist. Unter dem Begriff „fluidisch verbunden“ kann im Folgenden verstanden werden, dass ein Fluid zwischen den fluidisch verbundenen Bauteilen strömen kann, ohne dass diese notwendigerweise mechanisch miteinander verbunden sind. 3 shows a sectional view of the 1 and 2 Flow control valve 10 shown along the 2 defined cutting plane AA. It can be seen that the valve housing 12 is designed as a valve block 28 and is therefore solid. A sleeve-shaped insert part 30 is inserted into the valve block 28 , for which purpose the valve block 28 has a corresponding valve block bore 32 . A first pressure chamber 34 is arranged inside the insert part 30 and is fluidically connected to the inlet 14 by means of an inlet bore 36 . The term “fluidically connected” can be understood below to mean that a fluid can flow between the fluidically connected components without these necessarily being mechanically connected to one another.

Innerhalb des Einsatzteils 30 ist ein Kolben 38 entlang einer von der Ventilblockbohrung 32 definierten Längsachse L verschiebbar gelagert. Wie insbesondere aus der 4 erkennbar ist, welche den in 3 definierten Ausschnitt B vergrößert darstellt, ist der Kolben 38 mit einem Dichtabschnitt 40 versehen, in welchem ein Dichtelement 41 angeordnet ist, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein O-Ring 42 ausgebildet ist. Der Kolben 38 wird von einer ersten Feder 44 gegen einen Ventilsitz 46 gedrückt, der vom Einsatzteil 30 gebildet wird. Dabei ist der Kolben 38 so ausgeführt, dass er mit dem Dichtabschnitt 40 am Ventilsitz 46 anliegt, in diesem Fall mit dem O-Ring 42. Alternativ kann auch ein metallischer Dichtsitz (nicht dargestellt) vorgesehen sein, bei welchem der Kolben 38 einen Außenkonus aufweist, der gegen einen Innenkonus des Einsatzteils 30 gedrückt werden kann. Die erste Feder 44 stützt sich an einer ersten Verschlussschraube 48 ab, die in das Einsatzteil 30 eingeschraubt ist, wie insbesondere aus der 3 erkennbar. Mit der ersten Verschlussschraube 48 kann die Vorspannung der ersten Feder 44 eingestellt werden. Das Einsatzteil 30 ist am linken Ende mit einem Deckel 49 abgedeckt.A piston 38 is slidably mounted within the insert part 30 along a longitudinal axis L defined by the valve block bore 32 . As in particular from the 4 it is recognizable which the in 3 defined section B is enlarged, the piston 38 is provided with a sealing section 40, in which a sealing element 41 is arranged, which is designed as an O-ring 42 in the illustrated embodiment. The piston 38 is pressed against a valve seat 46 formed by the insert part 30 by a first spring 44 . The piston 38 is designed in such a way that the sealing section 40 rests against the valve seat 46, in this case with the O-ring 42. Alternatively, a metallic sealing seat (not shown) can also be provided, in which the piston 38 has an outer cone , which can be pressed against an inner cone of the insert part 30. The first spring 44 is supported on a first screw plug 48 which is screwed into the insert part 30, as in particular from FIG 3 recognizable. The prestressing of the first spring 44 can be adjusted with the first locking screw 48 . The insert part 30 is covered with a cover 49 at the left end.

Bezugnehmend auf die 4 ist der Kolben 38 mit einem Durchtrittskanal 50 versehen, der eine Sacklochbohrung 52 und im Bereich des geschlossenen Endes eine Anzahl von senkrecht zur Längsachse L verlaufende Radialbohrungen 54 umfasst. Am freien Ende des Durchtrittskanals 50 ist ein Kontaktkolben 56 mit dem Kolben 38 verbunden. Der Kontaktkolben 56 ist mit einer Durchgangsbohrung 58 ausgestattet, die in etwa mit dem Durchtrittskanal 50 fluchtet. Darüber hinaus weist der Kontaktkolben 56 eine Anzahl von weiteren Bohrungen 60 auf, die senkrecht zur Längsachse L verlaufen und in die Durchgangsbohrung 58 münden. Wie insbesondere aus der 5 erkennbar, welche den in 4 gekennzeichneten Ausschnitts C vergrößert zeigt, weist der Kolben 38 im Bereich des Endes, an welchem der Kontaktkolben 56 mit dem Kolben 38 verbunden ist, eine Steuernut 62 auf, die von einer Kolbenstirnfläche 64 des Kolbens 38 ausgeht.Referring to the 4 For example, the piston 38 is provided with a through-channel 50 which includes a blind hole 52 and a number of radial holes 54 running perpendicularly to the longitudinal axis L in the area of the closed end. A contact piston 56 is connected to the piston 38 at the free end of the passage channel 50 . The contact piston 56 is equipped with a through hole 58 which is approximately aligned with the through-channel 50 . In addition, the contact piston 56 has a number of further bores 60 which run perpendicularly to the longitudinal axis L and open into the through bore 58 . How in particular from the 5 recognizable which the in 4 Marked section C shows enlarged, the piston 38 has a control groove 62 in the area of the end at which the contact piston 56 is connected to the piston 38, which starts from a piston end face 64 of the piston 38.

Die 7A bis 7D zeigen einige Ausführungsformen dieser Steuernut 62. Die 7A bis 7B sind eine prinzipielle Draufsicht auf die Steuernut 62 und auf den Kolben 38, während die 7C und 7D eine prinzipielle Schnittdarstellung durch die Steuernut 62 und folglich durch den Kolben 38 zeigen. Aus den 7A und 7B ist erkennbar, dass die Steuernut 62 eine sich entlang der Längsachse L ändernde Breite W auf weisen kann. Während sich die Breite W der in 7A gezeigten Steuernut 62 linear entlang der Längsachse L ändert, ändert sich die Breite W der in 7B gezeigten Steuernut 62 entlang der Längsachse L mittels eines nicht-linearen Zusammenhangs.the 7A until 7D show some embodiments of this cam 62. The 7A until 7B are a basic plan view of the control groove 62 and the piston 38, while the 7C and 7D show a basic sectional view through the control groove 62 and consequently through the piston 38. From the 7A and 7B it can be seen that the control groove 62 can have a width W that changes along the longitudinal axis L. While the width W of the in 7A The control groove 62 shown changes linearly along the longitudinal axis L, the width W of the in 7B shown control groove 62 along the longitudinal axis L by means of a non-linear relationship.

In den 7C und 7D ist gezeigt, dass sich die Tiefe T der Steuernut 62 entlang der Längsachse L ändern kann. Wiederum ändert sich die Tiefe in der in 7C gezeigten Steuernut 62 linear entlang der Längsachse L, während sich die Tiefe T der in 7D gezeigten Steuernut 62 entlang der Längsachse L mit einem nicht-linearen Zusammenhang ändert. Die Steuernut 62, welche in 5 gezeigt ist, entspricht im Wesentlichen derjenigen, die in 7C dargestellt ist.In the 7C and 7D it is shown that the depth T of the control groove 62 along the longitudinal axis L can change. Again, the depth changes in the in 7C The control groove 62 shown linearly along the longitudinal axis L, while the depth T of the in 7D shown control groove 62 changes along the longitudinal axis L with a non-linear relationship. The control groove 62, which in 5 is shown essentially corresponds to that shown in 7C is shown.

Aus der 5 ist ebenfalls erkennbar, dass der Kontaktkolben 56 pilzförmig aufgebaut ist und einen radial nach außen überstehenden Rand 66 bildet. Dieser Rand 66 steht entlang der Längsachse L über die Kolbenstirnfläche 64 über, so dass ein Zwischenraum 68 zwischen dem Kolben 38 und dem Rand 66 gebildet wird. Dieser Zwischenraum 68 schließt sich radial nach außen den weiteren Bohrungen 60 des Kontaktkolbens 56 an.From the 5 It can also be seen that the contact piston 56 is constructed in the shape of a mushroom and forms an edge 66 that protrudes radially outwards. This rim 66 projects along the longitudinal axis L beyond the piston end face 64 so that an intermediate space 68 is formed between the piston 38 and the rim 66 . This intermediate space 68 adjoins the further bores 60 of the contact piston 56 radially outwards.

Insbesondere bezugnehmend auf die 4 und 5 ist im Einsatzteil 30 ein zweiter Druckraum 70 angeordnet, der mittels einer Ausgangsbohrung 72 fluidisch mit dem Ausgang 16 verbunden ist, was besonders deutlich aus der 3 hervorgeht.In particular, referring to the 4 and 5 a second pressure chamber 70 is arranged in the insert part 30, which is fluidically connected to the outlet 16 by means of an outlet bore 72, which is particularly evident from the 3 emerges.

Aus der 3 geht ebenfalls hervor, dass die Betätigungseinrichtung 24 einen Elektromagnet 74 umfasst, mit welchem ein konzentrisch zur Längsachse L gelagerter Stößel 76 entlang der Längsachse L verschoben werden kann. Der Stößel 76 weist eine erste Stirnfläche 78 auf, welche insbesondere in 5 gut erkennbar ist, und welche mit dem Kontaktkolben 56 zur Anlage gebracht werden kann. Darüber hinaus weist der Stößel 76 eine zweite Stirnfläche 80 auf, die in 3 gezeigt ist. Zwischen der ersten Stirnfläche 78 und der zweiten Stirnfläche 80 verläuft eine Stößelbohrung 82, welche an der zweiten Stirnfläche 80 in einen dritten Druckraum 83 mündet. Aus der 5 ist erkennbar, dass die Stößelbohrung 82 im Bereich der ersten Stirnfläche 78 fluidisch mit der Durchgangsbohrung 58 des Kontaktkolbens 56 und folglich auch mit dem Durchtrittskanal 50 des Kolbenbodens verbunden ist. Darüber hinaus ist aus 3 erkennbar, dass eine zweite Feder 84 zumindest teilweise im dritten Druckraum 83 angeordnet ist und den Stößel 76 gegen den Kontaktkolben 56 vorspannt. Die zweite Feder 84 stützt sich auf einer zweiten Verschlussschraube 86 ab, mit welcher die Vorspannkraft der zweiten Feder 84 eingestellt werden kann.From the 3 also shows that the actuating device 24 comprises an electromagnet 74 with which a plunger 76 mounted concentrically to the longitudinal axis L can be displaced along the longitudinal axis L. The plunger 76 has a first end face 78, which in particular 5 is clearly visible, and which can be brought to the contact piston 56 to the plant. In addition, the plunger 76 has a second end face 80, which in 3 is shown. A tappet bore 82 runs between the first end face 78 and the second end face 80 and opens into a third pressure chamber 83 at the second end face 80 . From the 5 It can be seen that the tappet bore 82 in the region of the first end face 78 is fluidly connected to the through bore 58 of the contact piston 56 and consequently also to the through-channel 50 of the piston crown. Beyond that is off 3 recognizable that a second spring 84 is at least partially arranged in the third pressure chamber 83 and biases the plunger 76 against the contact piston 56 . The second spring 84 is supported on a second locking screw 86, with which the prestressing force of the second spring 84 can be adjusted.

Bezugnehmend auf die 2 wird deutlich, dass zwei Querbohrungen 90 die Stößelbohrung 82 mit einem Ankerraum 92 verbinden. Weiterhin weist der Elektromagnet 74 einen Konus 94, einen Anker 96, eine Kupferspule 98 und eine nicht magnetische Hülse auf. Die Kupferspule 98 kann auch aus einem anderen geeigneten Material bestehen. Auf diese Weise wird erreicht, dass das magnetische Feld so gelenkt wird, dass die vom Elektromagnet aufgebrachte Magnetkraft möglichst effektiv auf den Stößel 76 übertragen und in eine lineare Bewegung des Stößels umgewandelt werden kann.Referring to the 2 it is clear that two transverse bores 90 connect the tappet bore 82 to an armature space 92 . Furthermore, the electromagnet 74 has a cone 94, an armature 96, a copper coil 98 and a non-magnetic sleeve. The copper coil 98 can also be made of any other suitable material. In this way it is achieved that the magnetic field is directed in such a way that the magnetic force applied by the electromagnet can be transmitted to the tappet 76 as effectively as possible and can be converted into a linear movement of the tappet.

Das Stromregelventil 10 wird auf folgende Weise betrieben: Im stromlosen Zustand, welcher in den 3 bis 5 gezeigt ist, wird der Kolben 38 mit der ersten Feder 44 gegen den Ventilsitz 46 gedrückt, so dass der Kolben 38 eine erste Endstellung einnimmt, in welcher das Regelventil insbesondere mit dem O-Ring 42 leckagefrei abgedichtet wird. Es handelt sich daher um ein „normally closed“-Stromregelventil 10. Die zweite Feder 84 drückt den Stößel 76 gegen den Kontaktkolben 56. Da die von der zweiten Feder 84 ausgeübte Vorspannkraft geringer ist als die von der ersten Feder 44 ausgeübte Vorspannkraft, wird der Kolben 38 nicht vom Ventilsitz 46 weg bewegt. Das Fluid, welches mit einem bestimmten Eingangsdruck am Eingang 14 anliegt, kann in der ersten Endstellung nur über die Eingangsbohrung 36 in den ersten Druckraum 34 und bis zum Ventilsitz 46 strömen, weiter aber nicht. Wird nun die Betätigungseinrichtung 24 bestromt, wird der Stößel 76 zum Kontaktkolben 56 und zum Kolben 38 hin bewegt, infolgedessen der Kolben 38 zusammen mit dem Kontaktkolben 56 gegen die Wirkrichtung der Vorspannkraft der ersten Feder 44 und gegen den auf den Ventilsitz 46 wirkenden Differenzdruck zwischen dem Eingang 14 und dem Ausgang 16 verschoben wird. Bezogen auf die in den 3 bis 5 gewählte Darstellung werden der Stößel 76, der Kontaktkolbens 56 und der Kolben 38 nach links bewegt. Infolgedessen wird der Dichtabschnitt 40 vom Ventilsitz 46 weg bewegt. Sobald die Radialbohrungen 54 über den Ventilsitz 46 hinaus in den ersten Druckraum 34 verschoben werden, sind der erste Druckraum 34 und der Durchtrittskanal 50 fluidisch miteinander verbunden, infolgedessen das Fluid vom ersten Druckraum 34 durch den Durchtrittskanal 50 zur Durchgangsbohrung 58 und weiter durch die weiteren Bohrungen 60 zum Zwischenraum 68 zwischen dem Kolben 38 und dem Rand 66 des Kontaktkolbens 56 strömen kann. Gleichzeitig fließt das Fluid auch weiter durch die Stößelbohrung 82 und die Querbohrungen 90 in den Ankerraum 92 sowie in den dritten Druckraum 83. Hierdurch wird sichergestellt, dass die hydraulischen axialen Kräfte kompensiert werden und der Elektromagnet 74 nur gegen die Kraft der ersten Feder 44 arbeitet. Anschließend kann das Fluid in die Steuernut 62 hineinströmen. Aus 5 ist erkennbar, dass zwischen dem zum zweiten Druckraum 70 hinweisenden Ende der Steuernut 62 und einer Wandung 88 des zweiten Druckraums 70 in der ersten Endstellung eine gewisse Überdeckung D verbleibt. Mit dieser Überdeckung D wird sichergestellt, dass beim Öffnen des Ventilsitzes 46 kein Fluid in die Ausgangsbohrung 72 fließt.The flow control valve 10 is operated in the following manner: In the de-energized state, which in the 3 until 5 is shown, the piston 38 is pressed with the first spring 44 against the valve seat 46, so that the piston 38 assumes a first end position in which the control valve is sealed in particular with the O-ring 42 without leakage. It is therefore a "normally closed" flow control valve 10. The second spring 84 presses the plunger 76 against the contact piston 56. Since the biasing force exerted by the second spring 84 is less than the biasing force exerted by the first spring 44, the Piston 38 is not moved away from the valve seat 46. In the first end position, the fluid which is present at the inlet 14 with a specific inlet pressure can only flow via the inlet bore 36 into the first pressure chamber 34 and up to the valve seat 46, but no further. If the actuating device 24 is now energized, the plunger 76 is moved towards the contact piston 56 and towards the piston 38, as a result of which the piston 38 together with the contact piston 56 counteracts the direction of action of the prestressing force of the first spring 44 and counteracts the differential pressure acting on the valve seat 46 between the Input 14 and the output 16 is shifted. Based on the in the 3 until 5 selected representation, the plunger 76, the contact piston 56 and the piston 38 are moved to the left. As a result, the sealing portion 40 is moved away from the valve seat 46. As soon as the radial bores 54 pass over the valve seat 46 are pushed out into the first pressure chamber 34, the first pressure chamber 34 and the through-channel 50 are fluidically connected to one another, as a result of which the fluid flows from the first pressure chamber 34 through the through-channel 50 to the through-bore 58 and further through the further bores 60 to the intermediate space 68 between the piston 38 and the edge 66 of the contact piston 56 can flow. At the same time, the fluid also continues to flow through the tappet bore 82 and the transverse bores 90 into the armature chamber 92 and into the third pressure chamber 83. This ensures that the hydraulic axial forces are compensated and the electromagnet 74 only works against the force of the first spring 44. The fluid can then flow into the control groove 62 . Out of 5 it can be seen that a certain overlap D remains between the end of the control groove 62 pointing to the second pressure chamber 70 and a wall 88 of the second pressure chamber 70 in the first end position. This overlap D ensures that no fluid flows into the outlet bore 72 when the valve seat 46 opens.

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 control groove 62 and into the second Pressure chamber 70 occur. From there it can flow on to the outlet 16 via the outlet bore 72 .

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 4 ist erkennbar, dass zwischen dem Ventilsitz 46 und den Radialbohrungen 54 ein gewisser Abstand entlang der Längsachse L verbleibt, wenn sich der Kolben 38 in der ersten Endstellung befindet. Dieser Abstand ist in der ersten Endstellung geringer als die bereits erwähnte Überdeckung D. Infolgedessen findet der Druckausgleich zwischen dem ersten Druckraum 34 und dem dritten Druckraum 83 nicht unmittelbar nach einsetzender Bewegung des Kolbens 38 vom Ventilsitz 46 weg statt, sondern zunächst erst der O-Ring 42 aus dem Dichtsitz 46 bewegt. Vielmehr muss der Kolben 38 um eine bestimmte Distanz verschoben werden, um den Druckausgleich herstellen zu können. Solange dieser Druckausgleich noch nicht hergestellt worden ist, müssen Kolben 38, der Kontaktkolbens 56 und der Stößel 76 gegen den Differenzdruck bewegt werden, wozu die Betätigungseinrichtung 24 mit einem „peak-Strom“ beaufschlagt werden kann. Sobald der Druckausgleich hergestellt worden ist, müssen der Kolben 38, der Kontaktkolbens 56 und der Stößel 76 nur noch gegen die Differenz aus der Vorspannkraft der ersten Feder 44 und der Vorspannkraft der zweiten Feder 84 bewegt werden. Hierzu ist ein deutlich geringerer Strom notwendig. In der Stellung des Kolbens 38, in welcher der Druckausgleich bereits hergestellt worden ist, ist aber die Überdeckung D zwar verringert, aber noch nicht vollständig aufgehoben worden. Von der Steuernut 62 kann daher noch kein Fluid in den zweiten Druckraum 70 fließen.As already mentioned, the ram 76 has the ram bore 82 which runs between the first end face 78 and the second end face 80 . Consequently, the fluid can enter the tappet bore 82 from the through bore 58 of the contact piston 56 and from there can flow further into the armature chamber 92 and the third pressure chamber 83 . This ensures that the pressure in the third pressure chamber 83 corresponds to the pressure in the first pressure chamber 34 . As a result, the plunger 76, the contact piston 56 and the piston 38 do not have to be moved against a differential pressure once fluid communication between the first pressure chamber 34 and the third pressure chamber 83 has been established. In particular from the 4 it can be seen that a certain distance along the longitudinal axis L remains between the valve seat 46 and the radial bores 54 when the piston 38 is in the first end position. This distance is smaller in the first end position than the already mentioned overlap D. As a result, the pressure equalization between the first pressure chamber 34 and the third pressure chamber 83 does not take place immediately after the movement of the piston 38 away from the valve seat 46, but first the O-ring 42 moves out of the sealing seat 46. Rather, the piston 38 must be moved by a certain distance in order to be able to establish the pressure equalization. As long as this pressure equalization has not yet been established, the piston 38, the contact piston 56 and the plunger 76 must be moved against the differential pressure, for which purpose the actuating device 24 can be subjected to a “peak current”. As soon as the pressure equalization has been established, the piston 38, the contact piston 56 and the plunger 76 only have to be moved against the difference between the biasing force of the first spring 44 and the biasing force of the second spring 84. This requires a significantly lower current. In the position of the piston 38 in which the pressure equalization has already been established, however, the overlap D has been reduced but has not yet been completely eliminated. Therefore, no fluid can yet flow from the control groove 62 into the second pressure chamber 70 .

Insbesondere bezugnehmend auf die 5 bis 7D ist erkennbar, dass sich je nach Position des Kolbens 38 die Größe der Strömungsquerschnittsfläche, welche die Steuernut 62 freigibt, verändert. Solange die Steuernut 62 nicht in den zweiten Druckraum 70 hineinragt, kann davon ausgegangen werden, dass das Fluid nicht von der Steuernut 62 in den zweiten Druckraum 70 strömen kann. Je weiter die Steuernut 62 in den zweiten Druckraum 70 hineinragt, desto größer wird die von der Steuernut 62 freigegebene Strömungsquerschnittsfläche und folglich der Massenstrom. Entsprechend kann der Massenstrom des Fluids durch das Stromregelventil 10 mittels der Position des Kolbens 38 eingestellt werden, wozu die Betätigungseinrichtung 24 mehr oder weniger stark bestromt wird. Die Vorspannkraft der ersten Feder 44 sorgt bei einer nachlassenden Bestromung dafür, dass der Kolben 38 in Richtung des Ventilsitzes 46, in den 3 bis 5 nach rechts, verschoben wird. Wenn der Kolben 38 so weit gegen die Wirkrichtung der ersten Feder 44, in den 3 bis 5 nach links, verschoben worden ist, dass das Fluid direkt vom Zwischenraum 68 zwischen dem Kolben 38 und dem Rand 66 des Kontaktkolbens 56 in den zweiten Druckraum 70 fließen kann, verliert die Steuernut 62 ihren Einfluss auf den Massenstrom des Fluids durch das Stromregelventil 10. In diesem Fall befindet sich der Kolben 38 in einer zweiten Endstellung. In der zweiten Endstellung kann ein sehr hoher Massenstrom eingestellt werden. Wird die Bestromung der Betätigungseinrichtung 24 aufgehoben, schiebt die erste Feder 44 den Kolben 38 zurück in die erste Endstellung.In particular, referring to the 5 until 7D It can be seen that, depending on the position of the piston 38, the size of the flow cross-sectional area that the control groove 62 releases changes. As long as the control groove 62 does not protrude into the second pressure chamber 70 , it can be assumed that the fluid cannot flow from the control groove 62 into the second pressure chamber 70 . The further the control groove 62 protrudes into the second pressure chamber 70, the greater the flow cross-sectional area released by the control groove 62 and consequently the mass flow. Accordingly, the mass flow of the fluid through the flow control valve 10 can be adjusted by means of the position of the piston 38, for which purpose the actuating device 24 is energized to a greater or lesser extent. The biasing force of the first spring 44 ensures that the piston 38 in the direction of the valve seat 46, in the 3 until 5 to the right. If the piston 38 so far against the direction of action of the first spring 44, in the 3 until 5 has been shifted to the left, so that the fluid can flow directly from the intermediate space 68 between the piston 38 and the edge 66 of the contact piston 56 into the second pressure chamber 70, the control groove 62 loses its influence on the mass flow of the fluid through the flow control valve 10. In In this case, the piston 38 is in a second end position. A very high mass flow can be set in the second end position. If the energization of the actuating device 24 is removed, the first spring 44 pushes the piston 38 back into the first end position.

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 flow control valve 10 is dependent not only on the size of the flow cross-sectional area released by the control groove 62, but also, among other things, on the temperature and the pressure of the fluid in the inlet 14. For this reason, the temperature of the fluid in the inlet 14 can be determined with the temperature sensor 18 and the pressure of the fluid in the inlet 14 with the first pressure sensor 20. Atmospheric pressure is usually present at the outlet 16, so that the pressure of the fluid in the inlet 14 can also be used to determine a pressure difference. Depending on the area of application of the pressure control valve, however, it can also happen that there is a negative pressure at the outlet 16 and suction effects therefore occur. The pressure of the fluid in the outlet 16 can be determined with the second pressure sensor 22 , so that a differential pressure between the inlet 14 and the outlet 16 can also be determined in the event of a negative pressure at the outlet 16 . The temperature measured by the temperature sensor 18 and the pressures of the fluid measured by the first pressure sensor 20 and the second pressure sensor 22 can be taken into account when controlling the flow control valve 10 . The energization of the actuating device 24 can be selected in such a way that the desired mass flow through the pressure control valve is set even with changing temperature and pressure conditions.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils 10 in Anlehnung an die in 5 gewählte Darstellung. Der wesentliche Aufbau des Stromregelventils 10 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht dabei weitgehend dem des ersten Ausführungsbeispiels. Auch die Art und Weise, wie die beiden Stromregelventile 10 betrieben werden, ist weitgehend dieselbe. Vergleicht man jedoch die Steuernuten 62, so stellt man fest, dass die Steuernut 62 gemäß dem in 6 dargestellten Stromregelventils 10 größer ist als die Steuernut des in 5 dargestellten Stromregelventils 10. Insbesondere ist die Tiefe T (vgl. 7A bis 7D) größer. Der Massenstrom des Fluids, der durch die Steuernut 62 strömen kann, ist entsprechend größer, so dass sich das in 6 dargestellte Stromregelventil 10 zur Aufheizung von größeren Katalysatoren eignet, die beispielsweise in LKW oder Baumaschinen eingesetzt werden, während sich das in den 1 bis 5 gezeigte Stromregelventil 10 für PKW geeignet ist. 6 shows a second embodiment of a flow control valve 10 based on in 5 selected representation. The essential structure of the flow control valve 10 according to the second embodiment corresponds largely to that of the first embodiment. The manner in which the two flow control valves 10 are operated is also largely the same. However, if one compares the control grooves 62, one finds that the control groove 62 according to the 6 shown flow control valve 10 is larger than the control groove of in 5 illustrated flow control valve 10. In particular, the depth T (cf. 7A until 7D ) greater. The mass flow of the fluid that can flow through the control groove 62 is correspondingly greater, so that the 6 shown flow control valve 10 is suitable for heating larger catalysts that are used for example in trucks or construction machinery, while in the 1 until 5 shown flow control valve 10 is suitable for cars.

Anzumerken ist zudem, dass in 6 ein Ausgleichsring 102 erkennbar ist, mit welchem die Position des Kontaktkolbens 56 bezüglich der Längsachse L eingestellt werden kann. Dabei können verschiedene Ausgleichsringe 102 eingesetzt werden, welche unterschiedliche Erstreckungen entlang der Längsachse L aufweisen. Fertigungsungenauigkeiten können mit dem Ausgleichsring 102 ausgeglichen werden.It should also be noted that in 6 a compensating ring 102 can be seen, with which the position of the contact piston 56 with respect to the longitudinal axis L can be adjusted. Various compensating rings 102 can be used, which have different extensions along the longitudinal axis L. Manufacturing inaccuracies can be compensated for with the compensation ring 102.

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 screw plug 48, the first spring 44 and the piston 38 in the flow control valve 10 are set to a specific flow rate at a specific flow during assembly. The flow control valve 10 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 control the fuel quantity precisely.

In den 8A und 8B ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils 10 in Anlehnung an die in 4 gewählte Darstellung ausschnittsweise vergrößert dargestellt. In 8A befindet sich das Stromregelventil 10 in der ersten Endstellung, während es sich in 8B zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung befindet. Der wesentliche Unterschied liegt in der Gestaltung des Dichtelements 41, welches im hier gezeigten dritten Ausführungsbeispiel nicht als ein O-Ring 42 ausgeführt ist, sondern welches einen bezogen auf eine durch die Längsachse L verlaufende Schnittebene polygonalen Querschnitt aufweist. Das Dichtelement 41 ist in einer im Kolben 38 angeordneten Dichtelement-Nut 43 angeordnet.In the 8A and 8B is a third embodiment of a flow control valve 10 based on in 4 Selected representation shown enlarged. In 8A the flow control valve 10 is in the first end position, while it is in 8B located between the first end position and the second end position. The essential difference lies in the design of the sealing element 41, which in the third exemplary embodiment shown here is not designed as an O-ring 42, but which has a polygonal cross section in relation to a sectional plane running through the longitudinal axis L. The sealing element 41 is arranged in a sealing element groove 43 arranged in the piston 38 .

Wie insbesondere aus der 8B hervorgeht, weist das Dichtelement 41 einen rechteckigen Querschnitt auf. In der ersten Endstellung (siehe 8A) liegt das Dichtelement 41 am Ventilsitz 46 an und wird entsprechend verformt. Um die Verformung zuzulassen, sind radial außerhalb des Ventilsitzes 46 Freiräume vorgesehen.As in particular from the 8B shows, the sealing element 41 has a rectangular cross section. In the first end position (see 8A ) the sealing element 41 rests against the valve seat 46 and is correspondingly deformed. In order to allow the deformation, clearances are provided radially outside of the valve seat 46 .

In den 9A und 9B ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils 10 in Anlehnung an die in 4 gewählte Darstellung ausschnittsweise vergrößert dargestellt. In 9A befindet sich das Stromregelventil 10 in der ersten Endstellung, während es sich in 9B zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung befindet. Auch im vierten Ausführungsbeispiel weist das Dichtelement 41 einen bezogen auf eine durch die Längsachse L verlaufende Schnittebene polygonalen Querschnitt auf. In diesem Fall ist das Dichtelement 41 mit einem fünfeckigen Querschnitt ausgestattet. Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel des Stromregelventils 10 ist das Dichtelement 41 in einer sich im Einsatzteil 30 befindenden Dichtelement-Nut 43 angeordnet. Aufgrund des fünfeckigen Querschnitts bildet das Dichtelement 41 eine konische Dichtfläche aus, mit welcher das Dichtelement 41 in der ersten Endstellung mit einer korrespondierenden konischen Dichtfläche des Kolbens 38 zur Anlage kommt (siehe 9A). In der ersten Endstellung liegt der Kolben 38 an einer Anlagefläche 104 des Einsatzteils 30 an. Hierdurch wird verhindert, dass das Dichtelement 41 zu stark belastet und entsprechend stark deformiert wird, was im Extremfall zu einer Zerstörung des Dichtelements 41 führen könnte.In the 9A and 9B is a fourth embodiment of a flow control valve 10 based on in 4 Selected representation shown enlarged. In 9A the flow control valve 10 is in the first end position, while it is in 9B located between the first end position and the second end position. In the fourth exemplary embodiment as well, the sealing element 41 has a polygonal cross section with respect to a sectional plane running through the longitudinal axis L. In this case, the sealing element 41 is provided with a pentagonal cross section. In contrast to the third exemplary embodiment of the flow control valve 10 , the sealing element 41 is arranged in a sealing element groove 43 located in the insert part 30 . Due to the pentagonal cross section, the sealing element 41 forms a conical sealing surface, with which the sealing element 41 comes to rest in the first end position with a corresponding conical sealing surface of the piston 38 (see FIG 9A ). In the first end position, the piston 38 is in contact with a contact surface 104 of the insert part 30 . This prevents the sealing element 41 from being subjected to excessive stress and correspondingly severe deformation, which in extreme cases could lead to the sealing element 41 being destroyed.

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 element groove 43, which is why the deformations of the sealing element 41 that occur in the first end position are kept small in comparison to the O-ring 42. Due to the smaller deformations, the flow control valve 10 already opens with a smaller stroke than is the case in comparison to the O-ring 42, in which the deformations first have to be overcome in order for the flow control valve 10 to open.

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)

Stromregelventil (10) zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids, umfassend - mindestens einen Eingang (14) und mindestens einen Ausgang (16), - einen mit dem Eingang (14) fluidisch verbundenen ersten Druckraum (34), - einen mit dem Ausgang (16) fluidisch verbundenen zweiten Druckraum (70), wobei der erste Druckraum (34) entlang einer Längsachse (L) axial versetzt zum zweiten Druckraum (70) angeordnet ist, - einen Stößel (76), der entlang der Längsachse (L) bewegbar im Ventilgehäuse (12) gelagert und mittels einer bestrombaren Betätigungseinrichtung (24) entlang der Längsachse (L) bewegbar ist, - einen Ventilsitz (46), und - einen Kolben (38), welcher o 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, o einen Durchtrittskanal (50) bildet, der den ersten Druckraum (34) und den zweiten Druckraum (70) zumindest in der zweiten Endstellung fluidisch miteinander verbindet, o 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 o 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, wenn sich der Kolben (38) zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung befindet, wobei die Größe der Strömungsquerschnittfläche in Abhängigkeit der Position des Kolbens (38) zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung veränderbar ist.Flow control valve (10) for controlling or regulating a mass flow of a fluid, comprising - at least one inlet (14) and at least one outlet (16), - a first pressure chamber (34) fluidically connected to the inlet (14), - one to the outlet (16) fluidically connected second pressure chamber (70), the first pressure chamber (34) being arranged axially offset relative to the second pressure chamber (70) along a longitudinal axis (L), - a tappet (76) which can be moved along the longitudinal axis (L). is mounted in the valve housing (12) and can be moved along the longitudinal axis (L) by means of an actuation device (24) that can be energized, - a valve seat (46), and - a piston (38) which can be moved along the longitudinal axis (L) in the valve housing ( 12) and mounted by means of the plunger (76) along the longitudinal axis (L) between a first end position and a second end position, o forms a through-channel (50) which fluidly connects the first pressure chamber (34) and the second pressure chamber (70) to one another at least in the second end position, o has a sealing section (40) which in the in the first end position rests against the valve seat (46) and in the first end position fluidly separates the first pressure chamber (34) from the second pressure chamber (70), and o has a control groove (62) which provides a flow cross-sectional area which separates the passage channel (50) and the fluidly connects the first pressure chamber (34) or the through-channel (50) and the second pressure chamber (70) to one another when the piston (38) 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 (38) can be changed between the first end position and the second end position. Stromregelventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernut (62) eine sich entlang der Längsachse (L) ändernde Tiefe (T) aufweist.Flow control valve (10) after claim 1 , characterized in that the control groove (62) has a depth (T) that varies along the longitudinal axis (L). Stromregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernut (62) eine sich entlang der Längsachse (L) ändernde Breite (W) aufweist.Flow control valve (10) according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the control groove (62) has a width (W) that varies along the longitudinal axis (L). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (38) mittels einer ersten Feder (44) in die erste Endstellung vorgespannt wird.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (38) is prestressed into the first end position by means of a first spring (44). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Stößel (76) o eine erste Stirnfläche (78) und eine zweite Stirnfläche (80) und o eine zwischen der ersten Stirnfläche (78) und der zweiten Stirnfläche (80) verlaufende Stößelbohrung (82) aufweist, wobei die erste Stirnfläche (78) zum Bewegen des Kolbens (38) mit demselben zusammenwirkt und die Stößelbohrung (82) mit dem Durchtrittskanal (50) fluidisch verbunden ist, und - ein dritter Druckraum (83) vorgesehen ist, in welchen die Stößelbohrung (82) an der zweiten Stirnfläche (80) mündet.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the tappet (76) o has a first end face (78) and a second end face (80) and o one between the first end face (78) and the second end face (80 ) running tappet bore (82), wherein the first end face (78) interacts with the same to move the piston (38) and the tappet bore (82) is fluidically connected to the through-channel (50), and - a third pressure chamber (83) is provided is, in which the tappet bore (82) at the second end face (80) opens. Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (76) mittels einer zweiten Feder (84) gegen den Kolben (38) vorgespannt wird.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the tappet (76) is prestressed against the piston (38) by means of a second spring (84). Stromregelventil (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelventil (10) eine erste Verschlussschraube (48) zum Einstellen der Vorspannkraft der ersten Feder (44) und/oder eine zweite Verschlussschraube (86) zum Einstellen der Vorspannkraft der zweiten Feder (84) umfasst.Flow control valve (10) after claim 6 , characterized in that the flow control valve (10) comprises a first screw plug (48) for adjusting the biasing force of the first spring (44) and / or a second screw plug (86) for adjusting the biasing force of the second spring (84). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktkolben (56) mit dem Kolben (38) verbunden ist, wobei der Kontaktkolben (56) mit der ersten Stirnfläche (78) des Stößels (76) zusammenwirkt.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a contact piston (56) is connected to the piston (38), the contact piston (56) interacting with the first end face (78) of the tappet (76). Stromregelventil (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkolben (56) eine Durchgangsbohrung (58) aufweist, welche den Durchtrittskanal (50) und die Stößelbohrung (82) fluidisch verbindet.Flow control valve (10) after claim 8 , characterized in that the contact piston (56) has a through bore (58) which fluidly connects the through-channel (50) and the tappet bore (82). Stromregelventil (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkolben (56) zumindest eine in die Durchgangsbohrung (58) mündende weitere Bohrung (60) aufweist, welche die Durchgangsbohrung (58) fluidisch mit der Steuernut (62) verbindet.Flow control valve (10) after claim 9 , characterized in that the contact piston (56) has at least one further bore (60) which opens into the through bore (58) and fluidically connects the through bore (58) to the control groove (62). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckraum (34) und der zweite Druckraum (70) sowie der Ventilsitz (46) von einem in das Ventilgehäuse (12) einsetzbaren Einsatzteil (30) gebildet werden.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pressure chamber (34) and the second pressure chamber (70) and the valve seat (46) are formed by an insert part (30) which can be inserted into the valve housing (12). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Dichtabschnitt (40) ein Dichtelement (41) angeordnet ist, welches einen bezogen auf eine durch die Längsachse (L) verlaufende Schnittebene einen polygonalen Querschnitt aufweist.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a sealing element (41) is arranged in the sealing section (40) which has a polygonal cross-section in relation to a sectional plane running through the longitudinal axis (L). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelventil (10) einen Temperatursensor (18) zum Bestimmen der Temperatur des Fluids im Eingang (14) aufweist.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow control valve (10) has a temperature sensor (18) for determining the temperature of the fluid in the inlet (14). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelventil (10) einen ersten Drucksensor (20) zum Bestimmen des Drucks des Fluids im Eingang (14) aufweist.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow control valve (10) has a first pressure sensor (20) for determining the pressure of the fluid in the inlet (14). Stromregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelventil (10) einen zweiten Drucksensor (22) zum Bestimmen des Drucks des Fluids im Ausgang (16) aufweist.Flow control valve (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow control valve (10) has a second pressure sensor (22) for determining the pressure of the fluid in the outlet (16). Verfahren zum Betreiben eines Stromregelventils (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 15, umfassend die folgenden Schritte: - Vorspannen des Kolbens (38) in die erste Endstellung mittels der ersten Feder (44), so dass der Dichtabschnitt (40) am Ventilsitz (46) anliegt, - Bestromen der Betätigungseinrichtung (24) zum Bewegen des Stößels (76) entlang der Längsachse (L) derart, dass o der Kolben (38) gegen die Vorspannkraft der ersten Feder (44) entlang der Längsachse (L) verschoben und der Dichtabschnitt (40) vom Ventilsitz (46) weg bewegt wird und o die Steuernut (62) den Durchtrittskanal (50) und den ersten Druckraum (34) oder den Durchtrittskanal (50) und den zweiten Druckraum (70) fluidisch miteinander verbindet, wobei o die Größe der Strömungsquerschnittfläche der Steuernut (62) in Abhängigkeit der Position des Kolbens (38) zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung mittels der Bestromung der Betätigungseinrichtung (24) veränderbar ist.Method for operating a flow control valve (10) according to one of Claims 4 until 15 , comprising the following steps: - biasing the piston (38) to the first extreme position tion by means of the first spring (44) so that the sealing section (40) rests against the valve seat (46), - energizing the actuating device (24) to move the plunger (76) along the longitudinal axis (L) in such a way that o the piston ( 38) is displaced along the longitudinal axis (L) against the prestressing force of the first spring (44) and the sealing section (40) is moved away from the valve seat (46) and o the control groove (62) opens the passage channel (50) and the first pressure chamber (34 ) or fluidically connects the through-channel (50) and the second pressure chamber (70), wherein o the size of the flow cross-sectional area of the control groove (62) depends on the position of the piston (38) between the first end position and the second end position by means of the energization of the Actuating device (24) can be changed.
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