DE1910143A1

DE1910143A1 - Electrically controllable injection valve

Info

Publication number: DE1910143A1
Application number: DE19691910143
Authority: DE
Inventors: Kluge Dipl-Ing Dr Werner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1970-11-05

Description

Anlage zum Patentgesuch der Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Elektrisch steuerbares Einspritzventil Zusatz zu Patent . . . . (Patentanmeldung P 17 51 543.4) Die F.rfflndung betrifft ein elektrisch steuerbares Einspritzventil. Nach dem Hauptpatent ist die Düsennadel des Ventile mit mindestens einem an einen Spannungegeber angeschlossenen piezo-elektrischen Körper hydraulisch gekoppelt, welcher in einer Kammer angeordnet list, die unter Zwiechenschaltung einer nur in Richtung des Innenraumes der Kammer durchlässigen Zuflußvorrichtung, insbesondere eines RUckschlagventils, über eine Flüssigkeitszuleitung mit einer kontinuierlich arbeitenden Förderpumpe in Verbindung steht.Annex to the patent application from Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Electrically controllable injection valve Addition to patent. . . . (Patent application P 17 51 543.4) The finding concerns an electrically controllable injection valve. According to the main patent, the nozzle needle of the valve is connected to at least one Voltage transmitter connected to the piezo-electric body, hydraulically coupled, which is arranged in a chamber, which is interposed only in Direction of the interior of the chamber permeable inflow device, in particular a non-return valve, via a liquid feed line with a continuous working feed pump is in connection.

Unter den im Hauptpatent behandelten Ausführungsformen ist ein Einspritzventil- mit einer Vorkammer und einem RUckschlagventil beschrieben, bei welcher die Austrittseite eines in einer Flüssigkeitszuleitung angeordneten, gegen die Förderrichtung schließenden Rückschlagventils in die Vorkammer mUndet und ein Absperrventil diese derart in zwei Teilkammern unterteilt, daß die eine primär mit der FlUssigkeitszuleitung und die andere primär mit der Ventilkammer verbunden iet. Extrem hohe Einspritzfrequenzen können in dem mechanischen Teil zu Resonanzerscheinungen führen, welche die elektrisch vorgegebene Öffnungscharakteristik des Einspritsventils verfälschen. Eben@o kann sich die Veränderlichkeit des Flüssigkeitsvolumens in der Kammer störend auswirken. Wenn das Ventil geöffnet ist, tritt ein Teilvolumen der Flüssigkeit aus der Kammer aus, wodurch sich der Innendruck vermindert. »ie Öffnung ist aber von dem in der Kammer herrachenden Innendruck abhängig und verändert sich mit diesem.Among the embodiments dealt with in the main patent is an injection valve described with an antechamber and a non-return valve, in which the outlet side one arranged in a liquid feed line and closing against the conveying direction Non-return valve opens into the antechamber and a shut-off valve opens it into this way divided into two sub-chambers, one primarily with the liquid feed line and the other is primarily connected to the valve chamber. Extremely high injection frequencies can lead to resonance phenomena in the mechanical part, which the electrical predetermined opening characteristics falsify the injection valve. The variability of the volume of liquid in the chamber can also be disruptive impact. When the valve is open, a partial volume of the liquid escapes the chamber, which reduces the internal pressure. “But the opening is from the internal pressure prevailing in the chamber and changes with it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch steuerbares Einspritsventil extrenen Bedingungen ansupassen, wobei die tatsächliche Offnungscharakteristik mit der elektrisch vorgegebenen übereinstimmt. Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kammer im Bezug auf einen Durchfluß der Flüssigkeit gegenüber der sit der Flüssigkeitszuleitung obenfalls in Verbindung stehenden Düsenöffnung abgeschlossen ist. Der Vorteil des mit der Erfindung vorgeschlagenen Einspritzventils liegt darin, daß das in der Jeweiligen Öffnungsphase dee Ventile in dem von Ventil zu versorgenden Reaktionsraum einzuspritzende Flüssigkeitevolumen nicht der Kanmer, sondern der Plüssigkeitszuleitung entnommen wird, wobei dei Innendrücke in der den Piëso-elektrischen Körper umschließenden Kammer sowie in der Flüssigkeitssuleitung einander stets in wesentlichen gleich sind.The invention is based on the object of an electrically controllable Adapt the injection valve to extreme conditions, with the actual opening characteristics corresponds to the electrically specified. The object is according to the invention solved in that the chamber with respect to a flow of the liquid opposite the nozzle opening connected to the liquid supply line if necessary is completed. The advantage of the injection valve proposed by the invention lies in the fact that the valve in the respective opening phase is in the valve the reaction space to be supplied volume of liquid to be injected not the Kanmer, but is taken from the fluid supply line, with the internal pressures in the Piëso-electric body enclosing chamber as well as in the liquid supply line are always essentially equal to each other.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Düsennadel einen Kolben aufweist, der in einem mit einer @and der Kammer verbundenen, beidseitig offenen Zylinder geführt ist, wobei die der Kammer abgewandte Mündung des Zylinders, die Eintrittseite der Zuflußvorrichtung und die Düsenöffnung über die Flüs@igkeitszuleitung mitsinander in Verbindung stehen. Der Sich hieraus ergebende Vorteil besteht im Fortfall @owchl jeglicher Dichtungsaufgaben im Zusamnenhang mit der Kammer wie auch einer gegenüber extremen Wechselbelastungen anfülligen Membran als Ankopplungselement. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen die Längsachse der Düsennadel einschließenden Schnitt in schematischer Darstellung.In an embodiment of the invention it is proposed that the nozzle needle has a piston, which is connected to one side of the chamber on both sides open cylinder is guided, with the mouth of the cylinder facing away from the chamber, the inlet side of the inflow device and the nozzle opening via the liquid feed line to be related to each other. The resulting advantage is that Fortfall @owchl of any sealing tasks in connection with the chamber as well a membrane that is plump against extreme alternating loads as a coupling element. A preferred embodiment of the invention is explained with reference to the drawing. 1 shows a schematic section including the longitudinal axis of the nozzle needle Depiction.

Das in Figur 1 schematisch dargestellte Einspritsventil weist eine Kammer 1 mit einer nur in Richtung daren Innenraumes durchlässigen Zuflußvorrichtung 2 , z.B. einen Rückschlagventil, auf. Die Kammer 1 umschließt allzeitig eine Säule 3, die derart aus mchreren scheibenförmigen, plëso-elektrischen Körpern 4 und m@tallischen Kontaktplatten 5 aufgebaut ist, daß jeweils gleichnamige Pole der piëso-elektrischen Körper 4 einander zugewandt und durch eine metallische Kontaktplatte 5 miteinander verbunden sind. Die Kontaktplatten 5 sind abwechselnd über die Zuleitung 6 mit dem positiven Pol eines nicht dargestellten Spannungsgebers und Uber die Zuleitung 6'-je nach Anwendungsfall - entweder mit dem negativen Pol des genannten Spannungsgebere oder, z.B. an einer Stelle 7, mit Maese verbunden. Uber die unterste Kontaktplatte 5 ist der negative Pol des untersten piëzo-elektrischen Körpers 4 mit Masse verbunden. Die Säule 2, vorzugeweise kreisförmigen Querschnitte, weist nach ihrer Rotationsachse eine Bohrung 8 auf, die der Schaft einer Düsennadel 9 von oben nach unten durchgreift. Das obere Ende der Düsennadel 9 wird von einen Kolben 10 gebildet, der in einem mit dem Gehäuse der Kammer 1 verbundenen, beideeitig offenen Zylinder 11 in Richtung der Nadelachse g geführt wird. Mittels einer Uber eine Anstellvorrichtung 14 entsprechend torsuspannenden Feder 13 wird die Düsennadel 9 über den Kolben 10 nach unten gedrückt und verschließt mit ihrer Spitze eine Düsenöffnung 15, die in den Innenraum eines Düsenstocks 16 mündet. Die Zuleitung 6 durchdringt die wandungen des Einspritsventile an isolierten Dichtstellen 17 und 19. Uber die Flüssigkeitssuleitung 19 ist das Einspritsventil an eine kontinuierlich arbeitende Förderpumpe angeschlossen.The injection valve shown schematically in Figure 1 has a Chamber 1 with an inflow device that is permeable only in the direction of the interior space 2, e.g. a check valve. Chamber 1 encloses a column at all times 3, made up of multiple, disk-shaped, plëso-electric bodies 4 and metallic Contact plates 5 is constructed that each pole of the same name of the piëso-electrical Body 4 facing one another and through a metallic contact plate 5 with one another are connected. The contact plates 5 are alternately across the supply line 6 with the positive pole of a voltage transmitter, not shown, and via the supply line 6 '- depending on the application - either with the negative pole of the voltage generator mentioned or, e.g. at a point 7, connected to Maese. Via the lowest contact plate 5, the negative pole of the lowermost piëzo-electric body 4 is connected to ground. The column 2, preferably circular cross-sections, points to its axis of rotation a bore 8 through which the shaft of a nozzle needle 9 extends from top to bottom. The upper end of the nozzle needle 9 is formed by a piston 10, which is in a connected to the housing of the chamber 1, both sides open cylinder 11 in the direction the needle axis g is guided. By means of an adjusting device 14 accordingly torsion-tensioning spring 13, the nozzle needle 9 is pressed over the piston 10 downwards and closes with its tip a nozzle opening 15, which into the interior of a Nozzle assembly 16 opens. The supply line 6 penetrates the walls of the injection valve at isolated sealing points 17 and 19. This is via the liquid line 19 Injection valve connected to a continuously operating feed pump.

Die wasgerecht schaffiert angedeutete Flüssigkeit erfüllt den gesamten, von der Flüssigkeitssuleitung 19 und der Kammer 1 umschlossenen freien Innenraum des Einspritsventils und steht unter dem von der Förderpumpe erzeugten Druck.The liquid, which is properly created, fills the entire, by the liquid supply line 19 and the chamber 1 enclosed free interior space of the injection valve and is below that generated by the feed pump Pressure.

Ein von dem @pannungsgeber ausgehender Impuls bewirkt in den @ies@-elektrischen Körpern 4 eine Volumenexpaneion, die zu einem Druckanstieg in der Kammer 1 und hierdurch infolge hydraulischer Ankopplung mi einer Aufwärtsbewegung des Kol.An outgoing impulse from the voltage transmitter causes the @ ies @ -electrical Bodies 4 a volume expansion, which leads to a pressure increase in the chamber 1 and thereby due to hydraulic coupling with an upward movement of the col.

bene 10 ii Zylinder 11 führt. Dabei gibt di. Spitse der DU.level 10 ii cylinder 11 leads. There are di. Spitse the DU.

sennadel 9 einen inneren Dichtungssits der Düsenöffnung 15 frei, so daß Flüssigkeit ans der Flüssigkeitsauleitung 19 austritt und über den mit Öffnungen versehenen Düsenstock 16 in den zu versorgenden, nicht abgebildeten Reaktioneraus gelangt. Sobeld sich die an den piësc-elektrischen Körpern 4 angelegte Spannung verringert, wird die genannte Volumenexpansion aufgehoben. Bei der Kontraktion sinkt der Innendruck in der Kammer 1, so daß der Kolben 10 in seine ursprüngliche Stellung surückkehrt und die Spitse der Düsennadel 9 die Düsenöffnung 15 wieder verschließt. Während des gesamten geschilderten Vorganges bleibt das Flüssigkeitsvolumen der Kammer 1 kohstant. Das bei geöffnetem Ventil aus der Flüssigkeits@uleitung 19 ausgetretene Teilvolumen wird unmittelbar von der Förderpumpe ersetzt. Da sowohl der obere, gegen die der Kammer 1 abgewandte Mündung 12 des Zylinders 11 gerichtete Teil des Kolbe@s 10 wie auch der unterseitig der kammer 1 herausragende Schaft der Düsennadel 9 und die Eintrittsöffnung der zur in Richtung des Innenraums der Kammer 1 durchlässigen Zuflußvorrichtung 2 den gleichen Außendruck ausgesetzt sind, können in der Kammer 1 praktisch keine Leckverluste auftreten. Der Abstand der pië@o-elektrischen Körper 4 von der Wand der Kammer 1 sowie der Durchmesser der Bohrung 8 können auch bei Flüssigkeiten mit kleiner Dielektrizitätskonstante vorteilhaft gering gehalten werden, indem die Innenseite der Kammerwand und der Schaft der Düsennadel 9 itt einer Isolierschicht versehen werden.sennadel 9 an inner sealing seat of the nozzle opening 15 free, so that liquid exits from the liquid suction line 19 and through the openings provided nozzle assembly 16 into the not shown reactor to be supplied got. So the voltage applied to the piësc-electric bodies 4 is is reduced, the aforementioned volume expansion is canceled. When contraction decreases the internal pressure in the chamber 1, so that the piston 10 is in its original position s returns and the tip of the nozzle needle 9 closes the nozzle opening 15 again. During the entire process described, the liquid volume remains the Chamber 1 constant. That which emerged from the liquid line 19 when the valve was open Part of the volume is immediately replaced by the feed pump. Since both the upper, against that of the chamber 1 facing away from the mouth 12 of the cylinder 11 directed part of the Kolbe @ s 10 as well as the shaft of the nozzle needle 9 and protruding from the underside of the chamber 1 the inlet opening of the permeable in the direction of the interior of the chamber 1 Inflow device 2 exposed to the same external pressure can be in the chamber 1 practical no leakage losses occur. The distance of the pië @ o-electric Body 4 from the wall of the chamber 1 and the diameter of the bore 8 can also in the case of liquids with a low dielectric constant, advantageously kept low by the inside of the chamber wall and the shaft of the nozzle needle 9 itt be provided with an insulating layer.

Außerdem ist der kammerseitige Inneuraum der Flüseigkeitszuleitung 19 vorteilhaft möglichst groß aus@ulegen, um zu Kavitation führende Flüssigkeitsbeschleunigungen zu vermeiden . Schließlich wird durch vorteilhafte Veränderung des Durchmessers des Kolbens 10 die Zahl der Einsatzmöglichkeiten eines Einspritzventils nach der Erfindung vergrößert.In addition, the interior space on the chamber side is the fluid supply line 19 advantageously make it as large as possible in order to avoid accelerations of the liquid that lead to cavitation to avoid . Finally, by advantageously changing the diameter of the piston 10 the number of possible uses of an injection valve according to the Invention enlarged.

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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Electrically controllable injection valve, its nozzle needle with at least one cable connected to a voltage transmitter piezo-electric body is hydraulically coupled, which is arranged in a Kamner is, with the interposition of one only in the direction of the interior of the chamber permeable inflow device, in particular a check valve, via a Liquid feed line in connection with a continuously operating feed pump stands, according to patent. . . (Patent application P 17 51 543.4), characterized in that that the chamber (1) in Besug to a flow of the liquid opposite to that with the liquid supply line (19) also communicating nozzle opening (15) is completed.

2. Injection valve according to claim 1, characterized in that the The nozzle needle (9) has a piston (10) which is in one with a wall of the chamber (1) connected, both open cylinder (11) is guided, the chamber (1) facing away mouth (12) of the cylinder (11), the inlet of the inflow device (2) and the nozzle opening (15) via the liquid feed line (19) in Connected.

L e r s e i t e