DE3410431C2

DE3410431C2 -

Info

Publication number: DE3410431C2
Application number: DE19843410431
Authority: DE
Inventors: Graham Dennis London Gb Homes
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1984-03-21
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1992-04-30
Also published as: DE3410431A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigbares Fluidsteuerventil gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Das Ventil soll insbesondere aber nicht ausschließlich für Kraftstoff-Fördereinrichtungen bestimmt sein, wie sie zur Kraftstoffzuführung zu Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung vorgesehen werden.The invention relates to an electromagnetically actuated Fluid control valve according to the generic term of Claim 1. In particular, the valve should not intended exclusively for fuel delivery systems be how to supply fuel to internal combustion engines be provided with internal combustion.

Bei einem bekannten gattungsbildenden elektromagnetisch betätigbaren Ventil wird das als Kugel ausgebildete Ventilglied bei erregter elektromagnetischer Einrichtung von einer Feder am Ventilsitz in Anlage gehalten und das Ventil ist geschlossen (DE-OS 32 05 953). Zum Öffnen des Ventils und zum Abheben des Ventilglieds zum Ventilsitz wird die elektromagnetische Einrichtung stromlos gemacht und eine zweite Feder kann das Abheben des Ventilglieds vom Ventilsitz entgegen der Wirkung der erstgenannten Feder bewirken. Die stärkere Öffnungsfeder wirkt also der schwächeren Schließfeder entgegen, die bestimmungsgemäß nur mit Unterstützung durch die erregte elektromagnetische Einrichtung wirken kann. Die Öffnungskraft wird auf das Ventilglied mittels einer Ventilglied-Betätigungsstange übertragen, die dem Anker der elektromagnetischen Einrichtungen fest zugeordnet ist, bei erregter elektromagnetischer Einrichtung vor dem Ventilglied zurückweicht, so daß dieses von der Schließfeder in seine Schließstellung gebracht werden kann, bei entregter elektromagnetischer Einrichtung dagegen mittels eines mit ihm verbundenen Widerlagers der Öffnungsfeder vom Kern der elektromagnetischen Einrichtung entfernt wird und dabei die Öffnungskraft der Öffnungsfeder auf das Ventilglied zur Wirkung bringt.In a known generic electromagnetic Actuatable valve is the valve member designed as a ball when the electromagnetic device is excited by one Spring held on the valve seat and the valve is closed (DE-OS 32 05 953). To open the valve and to lift the valve member to the valve seat, the electromagnetic Device de-energized and a second spring can counter the lifting of the valve member from the valve seat the effect of the first spring. The stronger one The opening spring counteracts the weaker closing spring, as intended only with the support of the excited electromagnetic device can work. The opening force is applied to the valve member by means of a Valve link actuator rod transmitted to the armature of the electromagnetic Devices is permanently assigned, when excited electromagnetic Device moves back in front of the valve member, so that this from the closing spring to its closed position can be brought, with de-energized electromagnetic In contrast, establishment by means of an associated with it Abutment of the opening spring from the core of the electromagnetic Facility is removed while doing the Opening force of the opening spring on the valve member Brings effect.

Abweichend von dieser Lösung ist es auch bekannt, die vorerwähnte Ventilglied-Betätigungsstange mit dem Ventilglied formschlüssig zu verbinden (US-PS 43 13 590). Auch hierbei handelt es sich um ein elektromagnetisch betätigbares Ventil mit zwei einander entgegengesetzt auf das Ventilglied einwirkenden Federn, wobei die Wirkung der einen Feder durch die Erregung der elektromagnetischen Stellvorrichtung ausgeschaltet werden kann, um die andere Feder das Ventil schließen zu lassen, während bei entregter elektromagnetischer Vorrichtung die zunächst blockierte Feder die Kraft der anderen Feder überwinden kann, um das Ventil zu öffnen. Dem Ventilglied sind auf beiden Seiten zapfenförmige Verlängerungen zugeordnet, die in Führungen mit geringem Radialspiel axial verstellbar sind, um ein Verkanten des Ventilglieds auszuschließen. Auf die eine dieser Verlängerungen wirkt die eine der beiden Federn über ein bewegliches Federwiderlager.Deviating from this solution, it is also known, the aforementioned Valve element actuating rod with the valve element in a form-fitting manner to connect (US-PS 43 13 590). This is also the case is an electromagnetically actuated valve with two opposing each other acting on the valve member Feathers, the effect of a spring by excitation the electromagnetic actuator can be switched off can to make the other spring close the valve while when the electromagnetic device is de-energized, the initially blocked spring overcome the force of the other spring can to open the valve. The valve member are assigned pin-shaped extensions on both sides, the axially adjustable in guides with little radial play to prevent the valve element from tilting. On one of these extensions works the one of the two Springs via a movable spring abutment.

Ein Ventil mit zwei einander entgegengesetzt wirkenden Federn, von denen eine von einer elektromagnetischen Einrichtung unterstützt bzw. die andere blockierbar ist, ist auch ein weiteres vorbekanntes elektromagnetisch betätigbares Ventil (DE-OS 26 42 217), das jedoch eher im Zusammenhang mit Merkmalen beachtenswert ist, die die vorliegende Erfindung ausgestalten und für die kein selbständiger Patentschutz geltend gemacht wird. A valve with two opposing springs, one of which is from an electromagnetic device supported or the other is blockable is also a further known electromagnetically actuated valve (DE-OS 26 42 217), but more in connection with features is noteworthy that embody the present invention and for whom no independent patent protection applies is made.

Im Bereich der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen liegt eine zunehmende Nachfrage nach Ventilen vor, die für sich rasch wiederholende Arbeitszyklen und für die Steuerung von unter hohem Druck einzuspritzendem Kraftstoff geeignet sind. Der Grund hierfür ist, daß moderne elektronische Steuereinrichtungen besser verschiedene Maschinenleistungsparameter berücksichtigen und auch gewünschte Leistungsparameter als beispielsweise mechanisch oder hydraulisch betätigte Einrichtungen. Solche Ventile sollen im Einsatz erwartungsgemäß für längere Zeit wartungsfrei arbeiten können und außerdem mit rascher Aufeinanderfolge der Arbeitszyklen.One is in the area of fuel injection devices increasing demand for valves before that quickly repetitive work cycles and for the control of under high pressure fuel to be injected. The The reason for this is that modern electronic control devices better consider different machine performance parameters and also desired performance parameters as for example mechanically or hydraulically operated devices. Such valves should work as expected can work maintenance-free for a long time and also with a rapid succession of work cycles.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fluidsteuerventil unter Berücksichtigung dieser Forderungen und Notwendigkeiten in einfacher und zweckmäßiger Weise auszubilden.The object of the invention is to include a fluid control valve Consideration of these demands and necessities train in a simple and convenient manner.

Der Lösung dieser Aufgabe dient die Ausbildung eines gattungsgemäßen Ventils gemäß den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1.The solution to this problem is the formation of a generic Valve according to the characteristics of the marking part of claim 1.

Während beim Stand der Technik die beiden erörterten Federn einander entgegengesetzt wirken und ihre entgegengesetzten Wirkungen, d. h. also Abheben den Ventilgliedes vom Ventilsitz zum Öffnen des Ventils bzw. Anlegen des Ventilglieds am Ventilsitz zum Schließen des Ventils in eine Zuordnung zu der elektromagnetischen Einrichtung gebracht sind, wirken beim erfindungsgemäßen Ventil zwei Federn gleichgerichtet. Die eine dieser beiden Federn ist die übliche Ventilöffnungsfeder, die bei stromlos gemachter elektromagnetischer Einrichtung zur Wirkung kommt, um das Ventilglied vom Ventilsitz abzuheben. Eine zweite Feder dient dagegen der federnden und nachgiebigen Abstützung des Widerlagers der erstgenannten Feder, die über dieses Widerlager auf das Ventilglied einwirkt, um es vom Ventilsitz abzuheben. Die Erfindung erweist sich damit in besonderem Maße zweckmäßig für ein Ventil, das grundsätzlich in der Weise von den eingangs erörterten bekannten Ventilen abweicht, als dort in der Schließstellung des Ventils der Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufsitzt und der Fluiddurchgang unterbrochen ist, während die vorliegende Erfindung ein Ventil in besonders zweckmäßiger Ausführung ermöglicht, bei dem das Ventilglied bei entregtem Elektromagneten dann vom Ventilsitz abgehoben wird, wenn die Fluidzufuhr zur Bedarfsstelle unterbrochen wird, also im besonders relevanten Anwendungsfall den Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine bzw. der Pumpenkammer der Einspritzpumpe kein Kraftstoff zugeführt wird, während bei auf dem Ventilsitz aufsitzendem Ventilglied Kraftstoff veranlaßt wird, durch einen ungesteuerten Seitenkanal aus dem Ventilgehäuse auszutreten und zu den Einspritzdüsen bzw. in die Pumpenkammer der Einspritzdüse zu gelangen. Die zweite Feder dämpft das Abheben des Ventilglieds vom Ventilsitz, was bei der hier betrachteten Ventilart schlagartig geschehen soll, aber nach dem ersten Teil des Abhebeweges noch gedämpft werden soll. Dies geschieht durch die Ventilausbildung gemäß der Erfindung.While the two springs discussed in the prior art act opposite to each other and their opposite Effects, d. H. So lift the valve member from the valve seat to open the valve or put the valve element on Valve seat for closing the valve in an assignment are brought into the electromagnetic device in the valve according to the invention two springs rectified. One of these two springs is the usual valve opening spring, that when the electromagnetic device is de-energized comes into effect to the valve member from the valve seat to take off. A second spring, on the other hand, is used for resilience and resilient support of the abutment of the former Spring over this abutment on the valve member acts to lift it off the valve seat. The invention proves particularly useful for a valve basically in the manner of the input discussed known valves differs when there in the Valve body closed position on the valve seat is seated and the fluid passage is interrupted while the present invention a valve in a particularly useful Execution allows, in which the valve member when de-energized Electromagnet is then lifted off the valve seat, if the fluid supply to the demand point is interrupted, in the particularly relevant application, the injection nozzles an internal combustion engine or the pump chamber Injection pump no fuel is supplied while at fuel caused on the valve seat seated valve member is through an uncontrolled side channel from the Exit valve housing and to the injection nozzles or in to enter the pump chamber of the injector. The second Spring dampens the lifting of the valve member from the valve seat, what happens suddenly with the valve type considered here should, but still dampened after the first part of the lifting movement shall be. This happens through the valve training according to the invention.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Kraftstoffpumpe mit einem Ventil und Fig. 1 is a block diagram of a fuel pump with a valve and

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für das Ventil. Fig. 2 shows an embodiment for the valve.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnung ist das elektromagnetisch betätigte Ventil in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Es ist eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff eingefügt, die den Kraftstoff zur Einspritzdüse 11 einer durch Druck zündenden Brennkraftmaschine fördert. Die Kraftstoffzuführung unter Druck erfolgt mit einer nockenbetätigten Kraftstoffpumpe 12, deren Pumpenkammer mit der Einspritzdüse 11 verbunden ist, wobei diese Verbindung ein Rückschlagventil 13 einschließt. Die Pumpenkammer kann mittels des Ventils 10 in Verbindung mit einer Drainage gebracht werden.According to Fig. 1 of the drawing the solenoid-operated valve is indicated in its entirety by 10. A device for delivering fuel is inserted, which delivers the fuel to the injector 11 of a pressure-igniting internal combustion engine. The fuel supply under pressure takes place with a cam-operated fuel pump 12 , the pump chamber of which is connected to the injection nozzle 11 , this connection including a check valve 13 . The pump chamber can be connected to a drainage by means of the valve 10 .

Die Pumpe 12 weist einen Kolben auf, der nach innen zu verstellen ist, um Kraftstoff aus dem Zylinder 15 zu verdrängen, in dem er gelagert ist. Diese Kolbenbewegung wird durch einen motorgetriebenen Nocken 16 bewirkt. Die Bewegung des Kolbens nach außen wird durch die Einwirkung einer nicht dargestellten Feder bewirkt. In der Wand des Zylinders ist eine Kraftstoffzuführungsöffnung 17 ausgebildet, die mit einer Niederdruckkraftstoffquelle 18 in Verbindung steht, so daß im Betrieb, wenn der Kolben bei geschlossenem Ventil 10 nach innen bewegt wird, Kraftstoff zu der Düse 11 mittels des Speiseventils verdrängt wird, sobald die Öffnung 17 von dem Kolben verdeckt wird. Ist während der Bewegung des Kolbens nach innen das Ventil geöffnet, so gelangt Kraftstoff mittels des Ventils eher zur Drainage als zu der Düse 11. Das Ventil 10 kann während der Anfangsbewegung des Kolbens offen und dann geschlossen sein, wenn der Kolben bei der Bewegung nach innen eine vorbestimmte Stellung erreicht hat. Die Länge des Hubes des Kolbens 14 nach dem Verschließen der Öffnung 17 und bei geschlossenem Ventil 10 bestimmt die Menge des der Einspritzdüse 11 zugeführten Kraftstoffes.The pump 12 has a piston which can be adjusted inwards in order to displace fuel from the cylinder 15 in which it is stored. This piston movement is brought about by a motor-driven cam 16 . The movement of the piston outwards is effected by the action of a spring, not shown. In the wall of the cylinder, a fuel supply port 17 is formed which communicates with a low pressure fuel source 18 so that in operation, when the piston is moved in with the valve 10 closed, fuel is displaced to the nozzle 11 by means of the feed valve as soon as the Opening 17 is covered by the piston. If the valve is open during the movement of the piston inward, fuel reaches the drainage rather than the nozzle 11 by means of the valve. The valve 10 can be open during the initial movement of the piston and then closed when the piston has reached a predetermined position during the inward movement. The length of the stroke of the piston 14 after the opening 17 is closed and with the valve 10 closed determines the amount of fuel supplied to the injection nozzle 11 .

Gemäß Fig. 2 der Zeichnung enthält das Steuerventil einen Ventilkörper 20, in dem eine Bohrung 21 ausgebildet ist, in der das axial verstellbare Ventilglied 22 angeordnet ist. Das Ventilglied weist einen Kopf 23 zum Zusammenwirken mit einem Sitz 24 am einen Ende der Bohrung 21 in der Schließstellung des Ventilgliedes auf. Hinter dem Ventilgliedkopf 23 ist die Bohrung 21 erweitert und mit einem Strömungskanal 25 verbunden. In der dargestellten Schließstellung des Ventilgliedes 22 ragt das dem Ventilgliedkopf 23 entfernte Ende des Ventilgliedes etwas über das diesem Ende zugehörige Ende der Bohrung hinaus. Diesem Ende des Ventilgliedes ist einstückig eine Ventilglied-Betätigungsstange 26 als dessen Verlängerung zugeordnet, deren freien Ende mit einem Gewinde versehen ist.According to Fig. 2 of the drawing, the control valve includes a valve body 20 is formed with a bore 21, in which the axially adjustable valve member 22 is arranged. The valve member has a head 23 for cooperation with a seat 24 at one end of the bore 21 in the closed position of the valve member. Behind the valve member head 23 , the bore 21 is widened and connected to a flow channel 25 . In the illustrated closed position of the valve member 22 , the end of the valve member remote from the valve member head 23 protrudes somewhat beyond the end of the bore associated with this end. A valve member actuating rod 26 is associated in one piece with this end of the valve member as its extension, the free end of which is provided with a thread.

Der Ventilkörper 20 ist innerhalb einer Kammer 27 eines Ventilgehäuses angeordnet, in dem eine weitere Kammer 28 angeordnet ist, die durch eine zentrale Öffnung mit der Kammer 27 verbunden ist. Die Stange 26 erstreckt sich durch diese zentrale Öffnung hindurch in die Kammer 28 hinein und ist dort mit der Grundplatte eines tassenförmigen Stellgliedes 29 einer elektromagnetischen Vorrichtung verbunden, von deren Stator ein Teil 30 dargestellt ist. Die relative axiale Stellung des Stellgliedes 29 zu dem Ventilglied 22 kann verstellt werden, indem die Verbindung zwischen beiden Teilen ein Paar Muttern auf dem Gewindeabschnitt der Stange 26 aufweist, die an den beiden Gegenflächen des Bodens des Stellgliedes 29 anliegen.The valve body 20 is arranged within a chamber 27 of a valve housing, in which a further chamber 28 is arranged, which is connected to the chamber 27 through a central opening. The rod 26 extends through this central opening into the chamber 28 and is connected there to the base plate of a cup-shaped actuator 29 of an electromagnetic device, part of whose stator 30 is shown. The relative axial position of the actuator 29 to the valve member 22 can be adjusted by the connection between the two parts having a pair of nuts on the threaded portion of the rod 26 which abut the two mating surfaces of the bottom of the actuator 29 .

Die Statorstruktur 30 bildet eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Polstücken 31, die einen axialen Abstand voneinander haben und Nuten 32 begrenzen, so daß die Nuten 32 zwischen den Polstücken 31 liegen. Die Polstücke haben einen Durchmesser, der in dem Maße ansteigt, wie der Abstand vom Ventilglied größer wird. Das Stellglied hat eine entsprechende, komplementäre Form und definiert Polflächen 33, die den von den Polstücken definierten Polflächen 34 gegenüberliegen. Die Nuten 32 nehmen die Polwicklungen auf, die so angeordnet sind, daß im Fall ihrer Erregung die benachbarten Polstücke 31 entgegengesetzt magnetisch polarisiert sind. Nach der Erregung bewegt sich das Stellglied in die dargestellte Stellung, wobei die Bewegung durch Anschlagen des Ventilgliedkopfes 23 am Sitz 24 begrenzt wird.The stator structure 30 forms a multiplicity of pole pieces 31 running in the circumferential direction, which are axially spaced from one another and delimit grooves 32 , so that the grooves 32 lie between the pole pieces 31 . The pole pieces have a diameter that increases as the distance from the valve member increases. The actuator has a corresponding, complementary shape and defines pole faces 33 which lie opposite the pole faces 34 defined by the pole pieces. The slots 32 receive the pole windings, which are arranged so that when they are excited, the adjacent pole pieces 31 are magnetically polarized in opposite directions. After the excitation, the actuator moves into the position shown, the movement being limited by striking the valve member head 23 on the seat 24 .

Auf der Ventilglied-Betätigungsstange 26 ist ein Federwiderlager 35 gleitend gelagert, auf dem sich eine erste Wickelfeder 36 mit ihrem einen Ende abstützt, deren anderes Ende sich an einer Ringscheibe 37 abstützt, die sich ihrerseits an einer Stufe 38 abstützt. die von der Endwand der Kammer 27 gebildet wird. Die Feder 36 wirkt über das Federwiderlager 35 auf das Ventilglied, um das Ventilglied in Richtung auf seine Öffnungsstellung zu verstellen. Darüber hinaus umgibt eine zweite Feder als stoßdämpfende Feder 39 die Ventilglied-Betätigungsstange 26 und wirkt zwischen dem Federwiderlager 35 und der Mutter, die auf die Stange 26 aufgeschraubt ist und außen an dem Stellelement anliegt.On the valve member actuating rod 26 , a spring abutment 35 is slidably mounted, on which a first coil spring 36 is supported with one end, the other end of which is supported on an annular disc 37 , which in turn is supported on a step 38 . which is formed by the end wall of the chamber 27 . The spring 36 acts on the valve member via the spring abutment 35 in order to adjust the valve member in the direction of its open position. In addition, surrounding a second spring as the shock-absorbing spring 39, the valve member actuating rod 26 and acts between the spring abutment 35 and the nut which is screwed onto the rod 26 and the outside bears against the actuating element.

Während des Betriebes sind die Wicklungen des Stellelementes entregt und die Feder 36 bewirkt eine Bewegung aller bewegbaren Teile in die Stellung, die sie in der Öffnungsstellung des Ventils einnehmen. Berührt jedoch das Federwiderlager 35 den Ventilkörper 20, so kann eine weitere Bewegung des Ventilgliedes 22 zusammen mit dem Stellelement entgegen der Wirkung der Feder 39 erfolgen. Das soll jedoch keine größere Kraftstoffströmung durch das Ventil veranlassen, sondern hauptsächlich verhindern, daß das Federwiderlager den Ventilkörper schlagartig berührt. Geschähe das, dann würde ein solches Schlagen den Strömungsbereich des Ventils deutlich verringern und die Kraftstoffströmung verhindern.During operation, the windings of the actuating element are de-energized and the spring 36 causes all movable parts to move into the position in which they are in the open position of the valve. However, contact with the spring abutment 35 the valve body 20, so any further movement of the valve member 22 can be carried together with the actuating element against the action of the spring. 39 However, this is not intended to cause a greater fuel flow through the valve, but mainly to prevent the spring abutment from abruptly touching the valve body. If this were to happen, such a beating would significantly reduce the flow area of the valve and prevent the fuel flow.

Claims

1. Electromagnetically actuated fluid control valve, with a valve member ( 22 ) which is axially adjustable in a bore of a valve seat body ( 20 ), with a stator ( 30 ) and an armature ( 29 ) comprising an electromagnetic device connected to the armature Valve member actuating rod ( 26 ), the armature moving the valve member into its closed position when the electromagnetic device is excited, with a spring abutment ( 35 ) provided on the valve member actuating rod, between which and a component like the valve seat body, a first compression spring ( 36 ) is arranged which, when the electromagnetic device is de-energized, moves the valve member into the open position, characterized in that a second spring ( 39 ) arranged between the spring abutment ( 35 ) and a part fixed on the valve member actuating rod is the spring abutment which is slidingly mounted on the valve member actuating rod holds in a resilient system on the valve seat body ( 22 ).

2. Fluid control valve according to claim 1, characterized in that the extension ( 26 ) is adjustably attached to the actuator ( 29 ).

3. Fluid control valve according to claim 2, characterized in that said armature ( 29 ) is cup-shaped and the valve member actuating rod ( 26 ) has a threaded portion which extends through the bottom of the armature ( 29 ) and through nuts arranged on both sides of the armature bottom is connected to the anchor.

4. Fluid control valve according to claim 1, characterized in that the valve seat body ( 20 ) is arranged in a housing which has a step ( 38 ) on which the first spring ( 39 ) is supported with its end facing away from the spring abutment ( 35 ).

5. Fluid control valve according to claim 4, characterized by an annular disc ( 37 ) between the step ( 38 ) and the first spring ( 36 ).