EP1379775B1 - Valve for controlling liquids - Google Patents

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EP1379775B1
EP1379775B1 EP20020729861 EP02729861A EP1379775B1 EP 1379775 B1 EP1379775 B1 EP 1379775B1 EP 20020729861 EP20020729861 EP 20020729861 EP 02729861 A EP02729861 A EP 02729861A EP 1379775 B1 EP1379775 B1 EP 1379775B1
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actuating piston
piston
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actuating
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Abstract

The invention relates to a valve for controlling liquids comprising an, in particular, piezoelectric actuator unit (20) for actuating a valve element. Said valve comprises at least one setting plunger (19) and at least one actuating plunger (16) that is guided inside a valve body (15). Said actuating plunger actuates a valve closing element, which interacts with at least one valve seat (24) provided on the valve body (15). In a closed position, a suction and spill port (14) is cut off from a drain space (25) from which a return duct (26) branches off. A hydraulic chamber (18) is located between the setting plunger (19) and the actuating plunger (16) and is provided for transferring the motion of the setting plunger (19) to the actuating plunger (16). In order to keep the size of the actuator unit (20) small, the actuating plunger (16) is mounted in a manner that is, in essence, hydraulically force balanced when the valve closing element is closed.

Description

    Stand der Technik State of the art
  • Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definierten Art aus. The invention relates to a valve for controlling fluids according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
  • Ein derartiges Ventil ist aus der Praxis bekannt und wird beispielsweise in Verbindung mit einem Einspritzventil, insbesondere einem Einspritzventil eines Common-Rail-Speichereinspritzsystems für Dieselverbrennungsmaschinen eingesetzt. Such a valve is known from practice and is used for example in connection with an injection valve, in particular an injection valve of a common rail accumulator injection system for diesel internal combustion engines. Ein solches Einspritzventil, bekannt aus dem Dokument US 6 076 800, weist einen Ventilsteuerkolben auf, der mit einer Düsennadel eine Baueinheit bildet und zumindest teilweise von einem Raum umschlossen ist, der über eine Kraftstoffzufuhrleitung mit einem Hochdruckanschluß verbunden ist und Kraftstoff enthält, Die Düsennadel wirkt mit einem korrespondierend ausgebildeten Ventilsitz zusammen, so daß in Abhängigkeit von der Lage des Ventilsteuerkolbens über eine zu einem Verbrennungsraum der Verbrennungsmaschine führende Öffnung des Einspritzventils die Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum gesteuert werden kann. Such injection valve known from the document US 6,076,800, includes a valve control piston, which forms, with a nozzle needle, a structural unit and is at least partially surrounded by a space which is connected via a fuel supply line with a high pressure port and containing fuel, the nozzle needle acts so that the fuel injection can be controlled in the combustion chamber with a correspondingly formed valve seat together, in dependence on the position of the valve spool on a leading to a combustion chamber of the engine opening of the injection valve. Die Lage des Ventilsteuerkolbens und damit diejenige der Düsennadel wird mittels des einleitend genannten Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten festgelegt, das über einen sogenannten Ventilsteuerraum mit dem Ventilsteuerkolben in Wirkverbindung steht. The location of the valve spool and that of the nozzle needle is determined by means of the initially mentioned valve for controlling fluids, which is a so-called valve control chamber with the valve control piston is operatively connected.
  • Der Ventilsteuerraum steht über eine Zulaufdrossel mit der Kraftstoffzufuhrleitung und über eine sogenannte Ablaufdrossel mit dem einleitend genannten Ventil, dem sogenannten Ventilsteuermodul, in Wirkverbindung und grenzt an das freie Ende, dh an das der Düsennadel abgewandte Ende des Ventilsteuerkolbens. The valve control chamber is connected via an inflow throttle to the fuel supply line and via a so-called outflow throttle with the initially mentioned valve, the so-called valve control module, in operative connection and adjacent to the free end, ie remote to which the nozzle needle end of the valve control piston. Dieser Aufbau ermöglicht einen gezielten, mittels des Ventilsteuermoduls ausgelösten, nachfolgend beschriebenen Druckaufbau und Druckabbau in dem Ventilsteuerraum. This structure enables a targeted, triggered by means of the valve control module, described below, pressurization and pressure reduction in the valve control chamber.
  • In Schließstellung des ventilartig ausgebildeten Ventilsteuermoduls herrscht in dem Ventilsteuerraum der über die Zulaufdrossel wirkende Hochdruck, im Fall eines Common-Räil-Einspritzsystems der sogenannte Rail-Druck. In the closed position of the valve-like valve control module, in the case of a common-Räil-injection system of the so-called rail pressure prevails in the valve control chamber of the inlet throttle acting on the high pressure. Unter diesen Druckverhältnissen befindet sich der Ventilsteuerkolben und damit auch die Düsennadel in Schließstellung. Under these pressures is the valve control piston and thus the nozzle needle in the closed position. Wird nun der beispielsweise piezoelektrische Aktor des Ventilsteuermoduls betätigt, so öffnet das Ventilschließglied des Ventilsteuermoduls. Now, if the example piezoelectric actuator of the valve control module is operated, the valve closure member of the valve control module opens. Dadurch kann der sich in dem Ventilsteüerraum befindende Kraftstoff über eine Steuerbohrung und einen Ablaufraum, welche dem Ventilsteuermodul zugeordnet sind, in einen Rücklaufkanal ablaufen, wobei sich der Druck in dem Ventilsteuerraum reduziert. This allows to run in a return passage which re currently Dende in the Ventilsteüerraum fuel via a control bore and an outlet space, which are assigned to the valve control module, wherein the pressure in the valve control chamber is reduced. Aufgrund dessen verschiebt sich die aus dem Ventilsteuerkolben und der Düsennadel bestehende Baueinheit in Richtung Ventilsteuerraum, so daß die zu dem Verbrennungsraum führende Öffnung freigegeben und Kraftstoff in denselben eingespritzt wird. Due to this, the existing from the valve control piston and the nozzle needle assembly shifts toward the valve control chamber, so that the leading to the combustion chamber hole is released and fuel is injected into the same. Sobald das Ventilschließglied des Ventilsteuermoduls wieder in Schließstellung gebracht wird, baut sich in dem Ventilsteuerraum über die Zulaufdrossel erneut der sogenannte Rail-Druck auf, und der Ventilsteuerkolben wird, so wieder in Schließstellung verfahren. As soon as the valve closure member of the valve control module is returned to the closed position, the so-called rail pressure builds up in the valve control chamber via the inlet throttle again, and the valve control piston is so moved back into the closed position. Dadurch wird das Einspritzventil zum Verbrennungsraum hin dicht abgeschlossen, und es gelangt kein Kraftstoff in letzteren. Thereby, the injection valve is sealed to the combustion chamber out and it gets no fuel in the latter.
  • Bei dem bekannten, vorstehend beschriebenen Einspritzventil der einleitend genannten Art, we'lches beispielsweise als Einfachsitzventil ausgebildet ist, besteht der Nachteil, daß eine hohe Öffnungskraft zur Betätigung der Düsennadel erforderlich ist. In the known, above-described injection valve of the initially mentioned kind, we'lches is formed for example as a single-seat valve, there is the disadvantage that a high opening force for actuating the nozzle needle is required. Des weiteren gestaltet sich die aufgrund von Leckage stets erforderliche Nachbefüllung der Hydraulikkammer als aufwendig. Furthermore, the always necessary due to leakage refilling the hydraulic chamber designed as consuming.
  • Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
  • Das Ventil nach der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1, bei welchem der Betätigungskolben zumindest bei geschlossenem Ventilschließglied im wesentlichen hydraulisch kraftausgeglichen gelagert ist, hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Öffnung des Ventilschließglieds erheblich geringere Kräfte erforderlich sind. The valve according to the invention with the features of claim 1, wherein the actuating piston mounted at least with a closed valve closure member substantially hydraulically force-balanced, has the advantage that the opening of the valve closing member considerably lower forces are required. Denn hier muß der Betätigungskolben nicht - wie bei den Ventilen nach dem Stand der Technik - gegen den auf das Ventilschließglied wirkenden Fluiddruck, im Fall eines Commen-Rail-Einspritzsystems gegen den sogenannten Rail-Druck, der bis zu 1,6 kbar betragen kann, geöffnet werden. Because here the actuating piston must not - as in the valves according to the prior art - to the pressure acting on the valve closure member fluid pressure in the case of Commen rail injection system against the so-called rail pressure, which may be kbar up to 1.6, be opened.
  • Dadurch ist es möglich, piezoelektrische Aktoren geringerer Größe einzusetzen, was wiederum zu einer Kostenreduzierung des Schaltventils führt. This makes it possible to use piezoelectric actuators smaller size, which in turn leads to a cost reduction of the switching valve. Alternativ oder zusätzlich kann der insbesondere piezoelektrische Aktor bei dem Ventil nach der Erfindung auch mit einer geringeren Spannung angesteuert werden, was wiederum gegenüber den Ventilen nach dem Stand der Technik zu einer Verringerung des Energiebedarfs führt. Alternatively or additionally, the particular piezoelectric actuator can be driven in the valve according to the invention with a lower voltage, which in turn according to the prior art results in relation to the valves in a reduction of the energy demand.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung ist das Ventilschließglied vorzugsweise Bestandteil des Betätigungskolben. According to an advantageous embodiment of the valve according to the invention, the valve closure member is preferably part of the actuating piston. Der Betätigungskolben weist eine von dem Steuerraum abzweigende Axialbohrung auf, die den Betätigungskolben durchgreift. The actuating piston has a branching off from the control chamber axial bore which extends through the actuating piston. Diese Axialbohrung führt von dem vor dem Ventilsitz angeordneten Steuerraum zu einem an der entgegengesetzten Seite des Betätigungskolben angeordneten Raum, so daß in diesem zumindest bei geschlossenem Ventilschließglied der in dem Steuerraum herrschende Druck herrscht. This axial bore leading from the valve seat disposed upstream of the control chamber to a arranged on the opposite side of the actuating piston space so that prevails in this, at least with a closed valve closure member of the pressure prevailing in the control chamber pressure.
  • Nach der Erfindung ist die Axialbohrung als gestufte Bohrung ausgebildet, wobei der Bereich vergrößerten Durchmessers an dem dem Steuerraum abgewandten Ende des Betätigungskolben ausgebildet und in diesem Bereich ein Führungsstift angeordnet ist. According to the invention, the axial bore is formed as a stepped bore, wherein the region of enlarged diameter, a guide pin is disposed is formed on the side remote from the control room end of the actuating piston and in this area. Dieser Führungsstift begrenzt dann den Raum, der an der dem Steuerraum abgewandten Ende des Betätigungskolben liegt und in dem der in dem Steuerraum herrschende Druck herrscht. This guide pin then defining the space, which is located on the side remote from the control room end of the actuating piston and in which the pressure prevailing in the control chamber pressure prevails.
  • Um den Führungsstift definiert an eine Wandung des Ventilkörpers pressen zu können, weist dieser vorteilhaft eine Sackbohrung auf, welche im wesentlichen in der Achse der Axialbohrung des Betätigungskolbens liegt. Around the guide pin is defined to be able to press onto a wall of the valve body, the latter has advantageously a blind bore, which is substantially in the axis of the axial bore of the actuating piston.
  • Der Betätigungskolben ist als gestufter Zylinder ausgebildet. The actuating piston is formed as a stepped cylinder. Die Schulterfläche dieses gestuften Zylinders kann dann die Fläche des Betätigungskolbens bilden, die dem mittels der Hydraulikkammer von dem Stellkolben auf dem Betätigungskolben ausgeübten Druck ausgesetzt ist. The shoulder surface of this stepped cylinder can then form the surface of the actuating piston which is exposed to the pressure exerted by the hydraulic chamber of the actuating piston on the actuating piston.
  • Die Schulterfläche kann hierbei so ausgerichtet sein, daß sich der Betätigungskolben bei Betätigung der Aktor-Einheit in der dem Steuerraum abgewandten Richtung bewegt. The shoulder surface may here be oriented so that the actuating piston moves upon actuation of the actuator unit facing away from the control space direction.
  • Der Betätigungskolben kann mittels einer in einem Federraum angeordneten Druckfeder in Schließrichtung vorgespannt sein. The actuating piston may be biased by a spring arranged in a chamber pressure spring in the closing direction. Der Federraum kann mit dem Rücklaufkanal in Verbindung stehen, so daß in dem Federraum der in dem Rücklaufkanal herrschende Druck vorliegt. The spring chamber can be in communication with the return passage, so that is present in the spring chamber of the pressure prevailing in the return conduit pressure.
  • Um auch bei unterschiedlichem Radialspiel des Stellkolbens und des Betätigungskolbens zu gewährleisten, daß in der Hydraulikkammer stets der gleiche Druck herrscht wie in dem Federraum, kann der Federraum über einen Druckausgleichskanal mit einem Ringraum verbunden sein, der von einer Ringnut gebildet ist, die am Umfang des Stellkolbens ausgebildet ist. In order to ensure even with different radial clearance of the adjusting piston and the actuating piston, that in the hydraulic chamber is always the same pressure prevails as in the spring space, the spring space can be connected via a pressure compensating duct to an annular space, which is formed by an annular groove of the circumference adjusting piston is formed.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous embodiments of the article according to the invention, the description, the drawings and the patent claims.
  • Zeichnung, Drawing,
  • Ausführungsbeispiele des Ventils nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the valve according to the invention are shown in the drawing schematically simplified and are explained in the following description. Es zeigen Show it
    • Figur 1 einen für die Erfindung relevanten Bereich eines Einspritzventils mit einer Ventilsteuereinheit nach der Erfindung im Längsschnitt; 1 shows a region relevant to the invention of an injection valve with a valve control unit according to the invention in longitudinal section; und and
    • Figur 2 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Einspritzventils im Längsschnitt. 2 shows an alternative embodiment of the invention designed according to the injection valve in longitudinal section.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of Embodiments
  • Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil 1, welches zum Einbau in eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist und hier als Commen-Rail-Injektor zur Einspritzung von vorzugsweise Dieselkraftstoff ausgebildet ist. The embodiment illustrated in the figure shows a fuel injection valve 1, which is intended for installation in an unillustrated internal combustion engine of a motor vehicle and is embodied here as Commen-rail injector for the injection of preferably diesel fuel. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 umfaßt hierzu als wesentliche Baueinheiten ein Düsenmodul 2 und ein Ventilsteuermodul 3. The fuel injector 1 comprises, as essential building blocks for this purpose a nozzle module 2, and a valve control module. 3
  • Das Düsenmodul 2 umfaßt einen Düsenkörper 4, in welchem ein sogenannter Ventilsteuerkolben 5 angeordnet ist, der mit einer hier nicht dargestellten Düsennadel, welche eine zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine führende Öffnung des Einspritzventils 1 steuert, in Wirkverbindung steht bzw. mit dieser eine Baueinheit bildet. The nozzle module 2 comprises a nozzle body 4 in which a so-called valve control piston 5 is arranged, which, is, or with a non-illustrated nozzle needle, which controls a leading to a combustion chamber of the internal combustion engine opening of the injection valve 1 in operative connection with which it forms a structural unit.
  • In dem Düsenmodul 2 ist des weiteren ein Federteller 6 angeordnet, in dem das freie Ende des Ventilsteuerkolbens 5 geführt ist und der zusammen mit letzterem einen Ventilsteuerraum 7 begrenzt. In the nozzle module 2 further includes a spring plate 6 is arranged, in which the free end of the valve spool 5 is guided and which defines together with the latter, a valve control space. 7 Der Federteller 6 stützt sich über eine Feder 8 an einem Auflager 9 ab, das mit dem Ventilsteuerkolben 5 verbunden ist. The spring plate 6 is supported via a spring 8 to a support 9, which is connected to the valve control piston. 5
  • In dem Federteller 6 bzw. in dessen die Aufnahme für den Ventilsteuerkolben 5 umgebenden Wandung ist eine radial nach außen ausgerichtete, sogenannte Zulaufdrossel 10 ausgebildet, die von dem Ventilsteuerraum 7 zu einem Hochdruckraum 11 führt, welcher zwischen der Außenkontur des Federtellers 6 und dem ihn umschließenden Düsenkörper 4 ausgebildet ist und über eine Kraftstoffzufuhrleitung 12 mit einem hier nicht dargestellten Hochdruckspeicher, dem sogenannten Common-Rail, verbunden ist. In the spring plate 6 and in which the receptacle for the valve control piston 5 surrounding wall a radially directed outward, so-called inlet throttle 10 is formed that leads from the valve control chamber 7 to a high-pressure space 11 formed between the outer contour of the spring plate 6 and the surrounding him is formed nozzle body 4 and is connected via a fuel supply line 12 connected to a not shown high-pressure reservoir, the so-called common rail. In axialer Richtung ist der Ventilsteuerraum 7 über eine sogenannte Ablaufdrossel 13 mit einem Steuerraum 14 verbunden, der dem Ventilsteuermodul 3 zugeordnet ist. In the axial direction of the valve control chamber 7 is connected via a so-called outlet throttle 13 with a control chamber 14, which is associated with the valve control module. 3
  • Die Lage des Ventilsteuerkolbens 5 und damit diejenige der Düsennadel wird über das Druckniveau in dem Ventilsteuerraum 7 gesteuert. The location of the valve control piston 5 and hence that of the nozzle needle is controlled via the pressure level in the valve control chamber. 7 Dieses wird wiederum mittels des Ventilsteuermoduls 3 eingestellt. This in turn is adjusted by means of the valve control module. 3
  • Das Ventilsteuermodul 3 umfaßt einen Steuermodulkörper 15, in welchem ein gestuft ausgebildeter Betätigungskolben 16 in einer gestuften Bohrung 17 geführt ist. The valve control module 3 includes a control module body 15 in which a step-formed actuating piston is guided in a stepped bore 17 16th Der Betätigungskolben 16 steht über eine Hydraulikkammer 18 mit einem Stellkolben 19 in Wirkverbindung. The actuating piston 16 is connected via a hydraulic chamber 18 with an actuating piston 19 in operative connection. Der Stellkolben 19 kann an einem beliebigen Ort innerhalb oder außerhalb des Steuerkörpers 15 angeordnet sein. The adjusting piston 19 can be arranged at any location within or outside of the control body 15th Er wird mittels einer hier als piezoelektrischer Aktor ausgebildeten Aktuator-Einheit 20' betätigt. It is actuated by a case designed as a piezoelectric actuator actuator unit 20 '.
  • Über das Ausgleichsvolumen der Hydraulikkammer 18 können Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten bzw. unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien sowie eventuelle Setzeffekte ausgeglichen werden, ohne daß dadurch eine Änderung der Position des anzusteuernden Betätigungskolbens 16 auftritt. About the compensation volume of the hydraulic chamber 18, tolerances can be compensated, without thereby changing the position of the actuating piston 16 to be driven occurs due to temperature gradients or different coefficients of thermal expansion of the materials used and possible settling effects. Die Hydraulikkammer 18 besteht hier aus einem dem Stellkolben 19 zugeordneten und dessen freie Stirnseite begrenzenden Zylinderraum 21, einem Kanal 22 und einem ringförmigen, den Bereich verringerten Durchmessers des gestuften Betätigungskolbens 16 umgebenden Ringraum 23. The hydraulic chamber 18 here consists of a the actuating piston 19 and its associated free end face bounding the cylinder chamber 21, a channel 22 and an annular reduced diameter portion to the stepped actuating piston 16 surrounding annulus 23rd
  • An dem dem Steuerraum 14 zugewandten Ende ist der Betätigungskolben 16 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Ventilschließglied ausgebildet, das mit einem Ventilsitz 24 zusammenwirkt und in Schließstellung den Steuerraum 14 von einem sogenannten Ablaufraum 25 trennt, von welchem ein Kraftstoffrücklaufkanal 26 abzweigt, welcher zu einem hier nicht dargestellten Kraftstoffvorratstank führt. Where the control chamber 14 facing the end of the actuating piston 16 is formed as a valve closure member in the present embodiment, which cooperates with a valve seat 24 and the control chamber 14 separates in the closed position of a so-called discharge chamber 25 from which a fuel return passage branches 26, which at a here not fuel supply tank shown leads.
  • In dem Betätigungskolben 16 ist axial ausgerichtet ein beispielsweise als Bohrung ausgebildeter Kanal 27 angeordnet, welcher von dem Steuerraum 14 zu dem diesem abgewandten Ende des Betätigungskolben 16 führt und sich in einen Bereich 36 vergrößerten Durchmessers aufweitet. In the actuating piston 16 a trained for example as a bore channel is aligned axially arranged 27, which to this end facing away from the actuating piston 16 leads from the control chamber 14 and is enlarged in a region 36 diameter expands.
  • In dem Bereich 36 vergrößerten Durchmessers ist ein Führungsstift 28 angeordnet, der an der dem Steuerraum 14 zugewandten Seite eine Sackbohrung 29 aufweist. In the region 36 of increased diameter, a guide pin 28 is arranged, which at the control chamber 14 side facing a blind bore 29th
  • Der Durchmesser d1 des Führungsstiftes 28 und damit auch derjenige des Bohrungsbereichs 36 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser d2 des Ventilsitzes 24, dh dem Dichtdurchmesser des als Ventilschließglied ausgebildeten Bereichs des Betätigungskolbens 16. Der Führungsstift 28 ist so ausgebildet, daß er mit minimalem Spiel und maximaler Führungslänge L in dem Bohrungsbereich 36 geführt ist. The diameter d1 of the guide pin 28 and thus also that of the bore region 36 corresponds substantially to the diameter d2 of the valve seat 24, that the sealing diameter of the designed as a valve-closing member portion of the actuating piston 16. The guide pin 28 is so designed that it with minimal clearance and maximum guide length L is guided in the bore portion 36th
  • An der dem Düsenmodul 2 abgewandten Stirnseite des Betätigungskolbens 16 greift an demselben eine Druckfeder 30 an, die in einem Federraum 31 angeordnet ist, den Führungsstift 28 umgreift und sich an einer Wand des Steuerkörpers 15 abstützt. End side of the actuating piston 16 remote from the nozzle to the module 2 engages the same to a compression spring 30 which is arranged in a spring space 31, surrounds the guide pin 28 and is supported on a wall of the control body 15th Der Federraum 31 ist über einen Querkanal 32 mit dem Kraftstoffrücklaufkanal 16 verbunden. The spring chamber 31 is connected via a transverse passage 32 with the fuel return passage sixteenth Stromab der Mündungsstelle des Querkanals 32 ist in dem Kraftstoffrücklaufkanal 32 ein Druckbegrenzungsventil 33 angeordnet. Downstream of the discharge point of the transverse channel 32, a pressure relief valve 33 is disposed in the fuel return passage 32nd
  • Das vorstehend beschriebene Einspritzventil arbeitet in nachfolgend beschriebener Weise. The injection valve described above operates in the manner described below.
  • In geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1, dh, wenn keine Spannung an dem piezoelektrischen Aktor 20 anliegt, befindet sich der als Ventilschließglied ausgebildete Bereich des Betätigungskolbens 16 an dem diesem zugeordneten Ventilsitz 24. In diesem Zustand herrscht über die Zulaufdrossel 10 in dem Ventilsteüerraum 7 und damit über die Ablaufdrossel 13 in dem Steuerraum 14 der in dem Hochdruckraum 11 herrschende Druck, im vorliegenden Fall also der Rail-Druck. In the closed state of the fuel injection valve 1, that is, when no voltage is applied to the piezoelectric actuator 20 is applied, is designed as a valve-closing member portion of the actuating piston 16 to the this associated valve seat 24. In this condition prevails via the inlet throttle 10 in the Ventilsteüerraum 7 and thus via the outlet throttle 13 in the control chamber 14 of the pressure prevailing in the high pressure chamber 11 pressure, in this case, therefore, the rail pressure. Über die Bohrung 27 wird dieser Druck weiter in den zwischen dem Führungsstift 28 und dem Betätigungskolben 16 liegenden Raum des Bohrungsbereichs 36 übertragen. Via the bore 27, this pressure is transmitted further in the between the guide pin 28 and underlying the actuating piston space of the bore region 16 36th
  • Die von dem Rail-Druck beaufschlagte Fläche der freien Stirnseite des Betätigungskolben 16, welche die Mündung der Bohrung 27 umgibt, entspricht der zu dieser parallel ausgerichteten Fläche des Betätigungskolbens 16, welche die Mündung der Bohrung 27 in den Bohrungsbereich 36 umgibt. The acted on by the rail pressure surface of the free end face of the actuating piston 16, which surrounds the mouth of the bore 27 corresponding to the this parallel-oriented area of ​​the actuating piston 16, which surrounds the mouth of the bore 27 into the bore portion 36th Damit wirkt auf den sich gegenüberliegenden Seiten jeweils die gleiche hydraulische Kraft auf den Betätigungskolben 16, so daß dieser hydraulisch kraftausgeglichen gelagert ist. Thus acts on the opposite sides of each have the same hydraulic force on the actuating piston 16, so that it is supported hydraulically force-balanced. Die Schließstellung des Betätigungskolben 16 wird mittels der Druckfeder 30 gewährleistet, welche den erforderlichen Druck auf den Betätigungskolben ausübt. The closed position of the actuating piston 16 is ensured by means of the compression spring 30, which applies the necessary pressure on the actuating piston.
  • Wenn das Einspritzventil 1 geöffnet werden soll, wenn also die mittels der hier nicht dargestellten Düsennadel verschlossene Einspritzdüse geöffnet werden soll, wird an dem piezoelektrischen Aktor 20 eine Spannung angelegt, worauf sich dieser schlagartig in axialer Richtung, dh in Richtung des Stellkolbens 19, ausdehnt. When the injection valve 1 is to be opened, that is, when the locked by means of the not shown nozzle needle injector is to be opened, a voltage is applied to the piezoelectric actuator 20, whereupon this suddenly in axial direction, ie in the direction of the actuating piston 19, expands. Der Stellkolben 19 wird dadurch in die dem Aktor 20 abgewandte Richtung verschoben. The adjusting piston 19 is thereby displaced in the direction away from the actuator 20. Dies wiederum löst über die Hydraulikkammer 18 eine Verschiebung des Betätigungskolbens 13 aus, und zwar so, daß der von dem Stellkolben 19 über die Hydraulikkammer 18 vermittelte Druck auf die Schulterfläche 34 des gestuften Betätigungskolben 16 wirkt und diesen gegen den von der Druckfeder 30 ausgeübten Druck in der dem Steuerraum 14 abgewandten Richtung verschiebt, wodurch eine Verbindung zwischen dem Steuerraum 14 und dem Ablaufraum 25 hergestellt wird. This in turn triggers on the hydraulic chamber 18, a displacement of the actuating piston 13, and in such a way that the pressure imparted by the control piston 19 via the hydraulic chamber 18 to the shoulder surface 34 of the stepped actuating piston acts 16 and the latter against the force exerted by the compression spring 30 pressure in the direction facing away from the control chamber 14 shifts, whereby a connection between the control chamber 14 and the flow space is prepared 25th Dadurch strömt sich in dem Steuerraum 14 befindlicher Kraftstoff in den Ablaufraum 25 und von dort in der Kraftstoffrücklaufkanäl 26. Über die Ablaufdrossel 13 wird dadurch der Ventilsteuerraum 7 entlastet, so daß sich der Druck in demselben abbaut und sich der Ventilsteuerkolben 5 in Richtung des Ventilsteuermoduls 3 verschiebt. Characterized befindlicher fuel flows into the control chamber 14 into the outlet chamber 25 and from there 26 in the Kraftstoffrücklaufkanäl via the outlet throttle 13 is thereby relieved of the valve control chamber 7, so that the pressure therein degrades and the valve control piston 5 in the direction of the valve control module 3 shifts. Dadurch wird die zu dem Verbrennungsraum der Verbrennungsmaschine führende Öffnung freigegeben, so daß unter Hochdruck stehender, in dem Hochdruckraum 11 befindlicher Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt wird. Thereby, the leading to the combustion chamber of the machine opening is released so that fluid under high pressure, in-the high pressure chamber 11, fuel is injected into the combustion chamber.
  • Der über den Kraftstoffrücklaufkanal 26 abgeführte Kraftstoff strömt in den Kraftstoffvorratstank zurück, wenn der Druck in dem Rücklaufkanal 26 einen bestimmten Wert, zB 30 bar, übersteigt. The discharged via the fuel return passage 26, fuel flows back into the fuel supply tank when the pressure in the return channel 26 a specific value, for example 30 bar exceeds. Dies bedeutet, daß dieser Druck in den Federraum 31 und von dort über einen den Bereich vergrößerten Durchmessers des Betätigungskolbens 16 umgebenden Leckspalt 38 in den Ringraum 23, den Kanal 22 und den Zylinderraum 21 wirkt, so daß stets eine gegebenenfalls erforderliche Befüllung der Hydraulikkammer 18 erfolgen kann. This means that the pressure in the spring chamber 31 and from there via an enlarged the area of ​​the diameter of the actuating piston 16 surrounding leak gap 38 acts in the annular space 23, the channel 22 and the cylinder chamber 21, so that always an optionally required filling of the hydraulic chamber done 18 can.
  • Wie oben schon ausgeführt, ist der Führungsstift 28 mit minimalen Spiel und maximaler Führungslänge L in der Bohrung 36 des Betätigungskolben 16 geführt. As already running, the guide pin 28 is guided with minimal clearance and maximum guide length L in the bore 36 of the actuating piston sixteenth Das Verhältnis des Durchmessers d1 der Bohrung 36 und zu dem Dichtdurchmesser d2 bestimmt die hydraulische Kraft, die auf den Betätigungskolben 16 wirkt. The ratio of the diameter d1 of bore 36 and to the sealing diameter d2 determines the hydraulic force acting on the actuating piston sixteenth Dieses Verhältnis ist im vorliegenden Fall etwa gleich 1, so daß der Betätigungskolben 16 hydraulisch kräftausgeglichen gelagert, ist. This ratio is in this case approximately equal to 1, so that the actuating piston 16 mounted hydraulically kräftausgeglichen is. Dadurch ist zur Verschiebung des Betätigungskolben 16 mittels des Stellkolbens 19 nur eine geringe, mittels des Aktors 20 auszüübende Kraft erforderlich. This means that only a small, auszüübende means of the actuator 20 force is required to displace the actuator piston 16 by means of the actuating piston 19th
  • Wird die an dem piezoelektrische Aktor 20 angelegte Spannung unterbrochen, so wird der Stellkolben 19 zurückgefahren, wodurch der in der Hydraulikkammer 18 herrschende Druck reduziert wird und der Betätigungskolben 16 mittels der Feder 30 in Richtung des Düsenmoduls 2 verfahren wird, bis er in dem Ventilsitz 24 zu liegen kommt. If the voltage applied to the piezoelectric actuator 20 voltage is interrupted, the adjusting piston is moved back 19, whereby the pressure prevailing in the hydraulic chamber 18 pressure is reduced and the operating piston 16 is moved by the spring 30 in the direction of the nozzle module 2 until in the valve seat he 24 comes to rest. Dadurch baut sich in dem Ventilsteuerraum 7 erneut der sogenannte Rail-Druck auf, so daß der Betätigungskolben 5 und damit die Düsennadel wieder in Schließstellung verfahren werden. Thereby, the so-called rail pressure builds up in the valve control chamber 7 again, so that the actuating piston 5 and thus the nozzle needle are moved back into the closed position.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2, bei dem aus Gründen der Übersichtlichkeit für funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 gewählt sein, unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 dadurch, daß der Federraum 31 über einen Druckausgleichskanal 41 mit einem Ringraum verbunden ist, der von einer Ringnut 40 des Stellkolbens 19 gebildet ist. The embodiment of Figure 2, may be selected for the sake of clarity for functionally identical components the same reference numerals as in Figure 1, differs from that of Figure 1 in that the spring chamber 31 is connected via a pressure equalization channel 41 with an annular space defined by an annular groove 40 of the control piston is formed 19th
  • Durch den Druckausgleichskanal 41 wird gewährleistet, daß in der Hydraulikkammer 21 stets der gleiche Konstantdruck wie in dem Federraum 31 herrscht. By the pressure-equalizing channel 41 is ensured that always the same constant pressure prevails in the hydraulic chamber 21 as in the spring chamber 31st Dadurch können gegebenenfalls durch das Radialspiel des Betätigungskolbens 16 in der gestuften Bohrung 17 und das'Radialspiel des Stellkolbens 19 in seiner Führungsbohrung entstehende Druckunterschiede ausgeglichen werden, so daß stets konstante Belastungen des piezoelektrischen Aktors 20 herrschen und Streuungen in der mittels des Einspritzventils 1 eingespritzten Einspritzmengen weitgehend ausgeschlossen sind. Characterized 19 formed in its guide bore pressure differences can, if necessary, by the radial play of the actuating piston 16 in the stepped bore 17 and das'Radialspiel of the actuating piston are balanced, so that there is always prevail constant stresses of the piezoelectric actuator 20 and variations in the fuel injected by the injection valve 1 injection quantities largely excluded are.

Claims (11)

  1. Valve (1) for controlling fluids, having an, in particular, piezoelectric actuator unit (20) for actuating a valve element which has at least one adjustment piston (19) and at least one actuating piston (16) which is guided in a valve body (15) and actuates a valve closing element which interacts with at least one valve seat (24) configured on the valve body (15) and, in the closed position, separates a control space (14) from an outflow space (25), a return duct (26) branching off from the said outflow space (25), a hydraulic chamber (18) being arranged between the adjustment piston (19) and the actuating piston (16), which hydraulic chamber (18) transmits a movement of the adjustment piston (19) to the actuating piston (16), characterized in that the actuating piston (16) has an axial hole (27) which branches off from the control space (14), is connected constantly to this control space (14), reaches through the actuating piston (16) and is configured as a stepped hole with a hole region (36) of enlarged diameter, and in that the diameter (d1) of the hole region (36) of enlarged diameter corresponds to the sealing diameter (d2) of the valve closing element and, as a result, the actuating piston (16) is mounted in a substantially hydraulically force-neutralized manner with regard to the pressure prevailing in the control space (14), at least when the valve closing element is closed.
  2. Valve according to Claim 1, characterized in that the valve closing element is a constituent part of the actuating piston (16).
  3. Valve according to Claim 1 or 2, characterized in that a guide pin (28) is arranged in the hole region (36) of enlarged diameter.
  4. Valve according to Claim 3, characterized in that the guide pin (28) has a blind hole (29) which lies substantially in the axis of the axial hole (27) of the actuating piston (16).
  5. Valve according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the actuating piston (16) is configured substantially as a stepped cylinder.
  6. Valve according to one of Claims 1 to 5, characterized in that, when the actuator unit (20) is actuated, the actuating piston (16) moves in the direction away from the control space (14).
  7. Valve according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the actuating piston (16) is prestressed in the closing direction by means of a compression spring (30) which is arranged in a spring space (31).
  8. Valve according to Claim 7, characterized in that the spring space (31) is connected to the return duct (26).
  9. Valve according to one of Claims 1 to 8, characterized in that a pressure-relief valve (33) is arranged in the return duct (26).
  10. Valve according to one of Claims 5 to 9, characterized in that the shoulder face (34) of the actuating piston (16) which forms a stepped cylinder forms that face of the actuating piston (16), on which the pressure acts which is exerted by the adjustment piston (19) on the actuating piston (16) by means of the hydraulic chamber (18).
  11. Valve according to one of Claims 7 to 10, characterized in that the spring space (31) is connected via a pressure compensating duct (41) to an annular space which is formed from an annular groove (40) which is formed on the circumferential face of the adjustment piston (19).
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