EP1404965A1 - Control valve for liquids - Google Patents

Control valve for liquids

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Publication number
EP1404965A1
EP1404965A1 EP02740340A EP02740340A EP1404965A1 EP 1404965 A1 EP1404965 A1 EP 1404965A1 EP 02740340 A EP02740340 A EP 02740340A EP 02740340 A EP02740340 A EP 02740340A EP 1404965 A1 EP1404965 A1 EP 1404965A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
stop
valve member
stroke
needle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02740340A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Juergen Stein
Michael Huebel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1404965A1 publication Critical patent/EP1404965A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M61/161—Means for adjusting injection-valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
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    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • the present invention relates to a valve for dosing or controlling liquid flows or liquids, and in particular to a fuel injection valve for a storage injection system.
  • Valves for controlling liquids are known in different configurations.
  • DE-43 32 124 AI shows a fuel injection valve which has an adjustable stroke limiter for a valve needle.
  • the stroke limitation comprises a limit stop, which is guided displaceably in a guide bore of the fuel injection valve, and an actuator.
  • the actuator is arranged on the stroke limitation in such a way that the position of the stroke limitation is determined by actuation of the actuator.
  • a stroke of the valve needles can thus be changed within a range of approx. 0.1 mm.
  • an adjustable stroke limitation which consists of a ring arranged around the valve needle, in which a through slot is formed.
  • An actuator is arranged in this through-slot, which lengthens when actuated, so that the stroke limitation jams in a guide hole at a specific position.
  • a limit stop can be provided, which enables a stroke adjustment in a very large area.
  • the stroke limits adjustable by piezo actuators can be adjusted individually when the valve is in operation, but their construction is relatively complicated. Furthermore, outward opening valves (A valves), i.e. Valves whose valve member moves out of the valve housing when actuated are known, but which have no stroke stops. In operation, however, can
  • the valve according to the invention for dosing or controlling liquid flows or liquids with the features of claim 1 has the advantage over the fact that the stroke of a valve member is limited to a maximum in the case of an outwardly opening valve.
  • an outwardly opening valve is provided which, for. B. has a piezo actuator for actuating the valve member.
  • the valve member is actuated directly, ie directly mechanically, by the piezo actuator, so that the valve member is controlled by stroke.
  • a stop is provided according to the invention in order to limit the stroke of the valve member.
  • the valve according to the invention is also suitable for engines in which, for reasons of space, the injection valve cannot be installed in the center of the cylinder head. Furthermore, the injection pattern in penetration and jet shape can be adapted to different combustion chambers or different engines by different arrangements of the stop.
  • the stop is preferably designed as a mechanical stop.
  • the mechanical stop particularly preferably consists of an adjusting ring and a clamping piece for fixing the position of the adjusting ring.
  • the valve member In order to have a defined contact point on the valve member, the valve member preferably has a shoulder on which the adjusting ring rests.
  • the adjusting ring and the clamping piece are formed in one piece in order to reduce the number of parts.
  • the adjusting ring preferably has a protrusion in order to determine the maximum stroke of the valve member.
  • the valve member is particularly preferably designed as a valve needle. In order to prevent the valve needle from tipping, it is preferably guided twice in the valve body.
  • the valve member is formed in two parts from a valve needle and a pressure pin.
  • the pressure pin is directly connected to the piezo actuator for actuating the valve member.
  • the clamping piece of the stop is preferably welded to the valve member.
  • the stop device is designed as a hydraulic stop.
  • a different maximum stroke of the valve member can be set in a simple manner, for example, by different fluid filling of the hydraulic stop space. This enables a particularly simple adaptation of the valve to different combustion chambers or engines.
  • the valve according to the invention is particularly preferably used as a fuel injection valve in a storage injection system.
  • a valve in which a stroke limitation stop is provided, which can be particularly easily adapted to different combustion chambers or different engines.
  • the stop is not designed to be adjustable, but the stop is adapted to the different conditions during assembly.
  • the valve according to the invention can thus be constructed in a particularly compact manner and can be arranged in a wide variety of positions in an engine compartment.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • FIG. 2 shows an enlargement of the area of the valve shown in FIG. 1, in which the stop is arranged
  • Figure 3 is a schematic partial sectional view of a
  • Figure 4 is a schematic partial sectional view of a
  • Figure 5 is a schematic partial sectional view of a
  • FIG. 1 and 2 show a fuel injection valve 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the valve 1 comprises a piezo actuator (not shown) and a valve needle 3.
  • the valve needle 3 is connected directly to a foot 2 of the piezo actuator via a pressure pin 4, so that a so-called stroke control is formed in the valve 1 which the piezo actuator actuates the valve member 3 directly mechanically.
  • the foot of the piezo actuator is applied to the pressure pin 4 by means of a spring element 12, so that there is a positive fit.
  • the valve needle 3 is arranged in a valve body 16 which is connected to a valve holder 17. As shown in FIG. 1, the valve 1 is an outward opening valve in which the valve needle 3 is moved outward from the valve body 16 when actuated. The valve needle 3 closes a valve seat 5 in the non-actuated state. To prevent the valve needle 3 from tilting, a first valve guide 6 and a second valve guide 7 are provided.
  • the first valve guide 6 consists of a plurality of web-like projections which slide on the valve body 16 and have a passage between them.
  • a spring clamping piece 15 is fastened to the pressure pin 4 and serves as a spring seat for a return spring 14.
  • the return spring 14 is supported at its other end on the valve body 16. Fuel is through an inlet channel 18 to an annular gap 19 arranged around the valve needle 3.
  • a stop 8 which, as shown in particular in FIG. 2, comprises an adjusting ring 9 and a clamping piece 10.
  • the clamping piece 10 is firmly connected to the pressure pin 4 via a weld seam 11.
  • the adjusting ring 9 rests on a shoulder 13 of the valve needle 3 and has an annular projection 21, which engages at the transition region between the valve needle 3 and the pressure pin 4 in a recess 22 formed on the pressure pin.
  • a protrusion 23 with a length h 2 is formed on the adjusting ring 9. The adjusting ring 9 thus engages around the end of the valve needle 3 opposite the valve seat 15.
  • the maximum lifting height hi is also shown in FIG.
  • the maximum stroke hi of the valve is determined by the distance between the end face 16a on the valve body 16 and the adjusting ring 9.
  • the valve 1 according to the invention is assembled in such a way that the valve needle 3 is first inserted into the valve body 16 from the front. The distance between the actuator-side end 16a of the valve body 16 and the shoulder 13 of the valve needle 3 is then measured. Depending on this distance between the shoulder 13 and the valve body 16, a suitable adjusting ring 9 with a corresponding overhang h 2 is selected so that a desired maximum stroke hi of the valve is achieved. The adjusting ring 9 is pushed onto the valve needle 3 from behind until it rests on the shoulder 13 of the valve needle 3. Then the clamping piece 10 from behind pushed on and connected to the pressure pin 4 by welding.
  • the return spring 14 and the spring clamp 15 are pushed onto the needle and the return spring 14 is biased via the spring clamp 15 to a desired biasing force.
  • the spring clamp 15 is connected to the pressure pin 4, for example by welding.
  • the valve holder 17 is then pushed onto the valve body 16 and these are connected to one another, for example by welding.
  • the welding point between the valve body 16 and the valve holder 17 is arranged as far as possible at a point which is as far away from the needle guide 7 as possible. This can prevent a negative impact due to any welding distortion that may occur.
  • the piezo actuator If an injection is to take place, the piezo actuator is activated, whereby it expands against the spring force of the spring 12 in the direction of a central axis x-x of the valve. This stroke of the piezo actuator is transmitted to the valve needle 3 via the actuator foot and the pressure pin 4. The pressure pin 4 and the valve needle 3 are firmly connected to one another. As a result, the valve needle 3 lifts off its valve seat 5, so that fuel is injected. The maximum stroke hi of the valve needle 3 is determined by the mechanical stop 8, which is firmly attached to the pressure pin 4.
  • the stop 8 prevents the opening on the valve seat 5 which has been opened by the valve needle 3 changed.
  • the injection quantity is kept constant during operation and the jet angle and penetration are not influenced, which is particularly necessary in the case of jet-guided combustion processes.
  • the piezo actuator When the injection is to be ended, the piezo actuator is activated again so that it shortens. The return spring 14 then presses the valve needle 3 back into its starting position via the spring clamping piece 15 and the pressure pin 4 and closes the valve seat 5. The injection is thus ended.
  • FIG. 3 shows a valve according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the same or functionally the same parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.
  • the stop 8 is formed in one piece in the second exemplary embodiment. That is, instead of the adjusting ring 9 and the clamping piece 10 in the first embodiment, only an annular stop 8 is present.
  • the second exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.
  • FIG. 4 shows a valve 1 according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • the same or functionally the same parts are the same Reference numerals as in the first and second embodiments.
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment according to the present invention. Identical or functionally identical parts are again identified by the same reference symbols as in the previous exemplary embodiments.
  • the fourth exemplary embodiment essentially corresponds to the third exemplary embodiment, in which no shoulder is provided on the valve needle 3.
  • the connection between the valve body 16 and the valve holder 17 is shown in more detail. As shown in FIG. 5, the valve body 16 and the valve holder 17 are connected to one another via a weld seam 20. It should be noted that a connection by means of a thread could also be provided between the valve body 16 and the valve holder 17.
  • the present invention relates to a valve 1 for controlling liquids with a piezo actuator for actuating a valve member 3, 4, which is Valve member 3, 4 moved out of a valve body 16 upon actuation.
  • a stroke control is formed between the piezo actuator and the valve member 3, 4.
  • the valve also includes a stop device 8 in order to limit the stroke hi of the valve member 3, 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a control valve (1) for liquids, comprising a piezo-actuator for actuating a valve member (3, 4), said valve member (3,4) moves out of a valve body (16) when actuated. A lift control device is embodied between the piezo-actuator and the valve member (3, 4). The inventive valve also comprises a stop device (8) which limits the lift h>1< of the valve member (3, 4).

Description

Ventil zum Steuern von FlüssigkeitenValve for controlling liquids
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Dosieren bzw. Steuern von Flüssigkeitsströmen bzw. von Flüssigkeiten und insbesondere ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Speichereinspritzsystem.The present invention relates to a valve for dosing or controlling liquid flows or liquids, and in particular to a fuel injection valve for a storage injection system.
Ventile zum Steuern von Flüssigkeiten sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigt die DE-43 32 124 AI ein Kraftstoffeinspritzventil, welches eine verstellbare Hubbegrenzung für eine Ventilnadel aufweist. Die Hubbegrenzung umfasst einen Begrenzungsanschlag, der in einer Führungsbohrung des Kraftstoffeinspritzventils verschiebbar geführt ist, sowie einen Aktuator. Der Aktuator ist dabei derart an der Hubbegrenzung angeordnet, dass die Position der Hubbegrenzung durch Ansteuerung des Aktuators bestimmt wird. Somit kann ein Hub der Ventilnadeln in einem Bereich von ca. 0,1 mm verändert werden.Valves for controlling liquids are known in different configurations. For example, DE-43 32 124 AI shows a fuel injection valve which has an adjustable stroke limiter for a valve needle. The stroke limitation comprises a limit stop, which is guided displaceably in a guide bore of the fuel injection valve, and an actuator. The actuator is arranged on the stroke limitation in such a way that the position of the stroke limitation is determined by actuation of the actuator. A stroke of the valve needles can thus be changed within a range of approx. 0.1 mm.
Weiterhin ist eine verstellbare Hubbegrenzung bekannt, welche aus einem um die Ventilnadel angeordneten Ring besteht, in welchem ein Durchgangsschlitz .ausgebildet ist. In diesem Durchgangsschlitz ist ein Aktuator angeordnet, welcher sich bei einer Ansteuerung längt, so dass die Hubbegrenzung an einer bestimmten Position in einer Führungsbohrung klemmt. Auf diese Weise kann ein Begrenzungsanschlag bereitgestellt werden, welcher eine Hubverstellung in einem sehr großen Bereich ermöglicht.Furthermore, an adjustable stroke limitation is known, which consists of a ring arranged around the valve needle, in which a through slot is formed. An actuator is arranged in this through-slot, which lengthens when actuated, so that the stroke limitation jams in a guide hole at a specific position. In this way, a limit stop can be provided, which enables a stroke adjustment in a very large area.
Die durch Piezoaktoren verstellbaren Hubbegrenzungen können zwar individuell beim Betrieb des Ventiles verstellt werden, jedoch ist ihr Aufbau relativ kompliziert. Weiterhin sind nach außen öffnende Ventile (A-Ventile), d.h. Ventile, deren Ventilglied sich bei einer Betätigung aus dem Ventilgehäuse hinausbewegt, bekannt, welche jedoch keine Hubanschläge aufweisen. Im Betrieb können jedoch durchThe stroke limits adjustable by piezo actuators can be adjusted individually when the valve is in operation, but their construction is relatively complicated. Furthermore, outward opening valves (A valves), i.e. Valves whose valve member moves out of the valve housing when actuated are known, but which have no stroke stops. In operation, however, can
Temperatureinflüsse unterschiedliche Längungen der Bauteile auftreten, wodurch unterschiedliche Einspritzmengen, Strahlwinkel sowie Penetration, insbesondere bei A-Ventilen, resultieren können.Different elongations of the components occur as a result of temperature, which can result in different injection quantities, spray angles and penetration, in particular in the case of A valves.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil zum Dosieren bzw. Steuern von Flüssigkeitsströmen bzw. von Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, dass der Hub eines Ventilgliedes bei einem nach außen öffnenden Ventil auf ein Maximum begrenzt ist. Dabei ist erfindungsgemäß ein nach außen öffnendes Ventil vorgesehen, welches z. B. einen Piezoaktor zur Betätigung des Ventilglieds aufweist. Dabei wird das Ventilglied direkt, d.h. unmittelbar mechanisch, vom Piezoaktor betätigt, so dass eine Hubsteuerung des Ventilglieds vorliegt. Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Anschlag vorgesehen, um den Hub des Ventilglieds zu begrenzen. Dadurch können erfindungsgemäß die am Ventil vorhandenen Toleranzen auf thermisch oder mechanisch bedingte Toleranzen aus Druckeinfluss und Längendehnungen reduziert werden. Die Summe dieser Toleranzen ist geringer als eine Hubtoleranz des Piezoaktors ohne Anschlag. Somit können erfindungsgemäß besonders genaue Einspritzvorgänge, insbesondere bei einer Kraftstoffeinspritzung, ermöglicht werden, wobei die Einspritzmengen, der Strahlwinkel sowie die Penetration genau eingehalten werden können. Dadurch wird das Brennverfahren positiv beeinflusst. Weiterhin kann erfindungsgemäß sogar ein dynamischer Einfluss minimiert werden. Durch die Möglichkeit, mit einem nach außen öffnenden Ventil auch schräg in einen Brennraum einzuspritzen, kommt das erfindungsgemäße Ventil auch für Motoren in Betracht, bei denen aus Platzgründen im Zylinderkopf das Einspritzventil nicht mittig eingebaut werden kann. Weiterhin kann durch unterschiedliche Anordnungen des Anschlags das Einspritzbild in Penetration und Strahlform an unterschiedliche Brennräume bzw. unterschiedliche Motoren angepasst werden.The valve according to the invention for dosing or controlling liquid flows or liquids with the features of claim 1 has the advantage over the fact that the stroke of a valve member is limited to a maximum in the case of an outwardly opening valve. According to the invention, an outwardly opening valve is provided which, for. B. has a piezo actuator for actuating the valve member. The valve member is actuated directly, ie directly mechanically, by the piezo actuator, so that the valve member is controlled by stroke. Furthermore, a stop is provided according to the invention in order to limit the stroke of the valve member. As a result, according to the invention, the tolerances on the valve can be thermal or mechanically induced tolerances from pressure influence and length expansion can be reduced. The sum of these tolerances is less than a stroke tolerance of the piezo actuator without a stop. Thus, according to the invention, particularly precise injection processes, in particular in the case of a fuel injection, can be made possible, the injection quantities, the jet angle and the penetration being able to be precisely observed. This has a positive influence on the combustion process. Furthermore, according to the invention, even a dynamic influence can be minimized. Due to the possibility of also injecting obliquely into a combustion chamber with an outward opening valve, the valve according to the invention is also suitable for engines in which, for reasons of space, the injection valve cannot be installed in the center of the cylinder head. Furthermore, the injection pattern in penetration and jet shape can be adapted to different combustion chambers or different engines by different arrangements of the stop.
Um einen möglichst einfachen Aufbau bereitzustellen, ist der Anschlag vorzugsweise als mechanischer Anschlag ausgebildet. Besonders bevorzugt besteht der mechanische Anschlag dabei aus einem Einstellring und einem Klemmstück zur Fixierung der Position des Einstellrings.In order to provide the simplest possible structure, the stop is preferably designed as a mechanical stop. The mechanical stop particularly preferably consists of an adjusting ring and a clamping piece for fixing the position of the adjusting ring.
Um einen definierten Anlagepunkt am Ventilglied zu haben, weist das Ventilglied vorzugsweise eine Schulter auf, an welcher der Einstellring anliegt.In order to have a defined contact point on the valve member, the valve member preferably has a shoulder on which the adjusting ring rests.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind der Einstellring und das Klemmstück einstückig ausgebildet, um die Teilezahl zu reduzieren. Vorzugsweise weist der Einstellring einen Überstand auf, um den Maximalhub des Ventilgliedes zu bestimmen.According to another preferred embodiment of the present invention, the adjusting ring and the clamping piece are formed in one piece in order to reduce the number of parts. The adjusting ring preferably has a protrusion in order to determine the maximum stroke of the valve member.
Besonders bevorzugt ist das Ventilglied als Ventilnadel ausgebildet. Um zu verhindern, dass die Ventilnadel kippt, ist sie vorzugsweise im Ventilkörper doppelt geführt.The valve member is particularly preferably designed as a valve needle. In order to prevent the valve needle from tipping, it is preferably guided twice in the valve body.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Ventilglied zweiteilig aus einer Ventilnadel und einem Druckstift gebildet. Dabei steht der Druckstift unmittelbar mit dem Piezoaktor zur Betätigung des Ventilgliedes in Verbindung.According to a further preferred embodiment of the present invention, the valve member is formed in two parts from a valve needle and a pressure pin. The pressure pin is directly connected to the piezo actuator for actuating the valve member.
Um eine sichere Verbindung zwischen dem mechanischen Anschlag und dem Ventilglied zu ermöglichen, ist das Klemmstück des Anschlags vorzugsweise mit dem Ventilglied verschweißt .In order to enable a secure connection between the mechanical stop and the valve member, the clamping piece of the stop is preferably welded to the valve member.
Gemäß einer weiteren anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Anschlageinrichtung als hydraulischer Anschlag ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise durch unterschiedliche Fluidbefüllung des hydraulischen Anschlagraumes auf einfache Weise ein unterschiedlicher Maximalhub des Ventilgliedes eingestellt werden. Dadurch kann eine besonders einfache Anpassung des Ventils an unterschiedliche Brennräume bzw. Motoren ermöglicht werden.According to a further different embodiment of the present invention, the stop device is designed as a hydraulic stop. As a result, a different maximum stroke of the valve member can be set in a simple manner, for example, by different fluid filling of the hydraulic stop space. This enables a particularly simple adaptation of the valve to different combustion chambers or engines.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Ventil bei einem Speichereinspritzsystem als Kraftstoffeinspritzventil verwendet.The valve according to the invention is particularly preferably used as a fuel injection valve in a storage injection system.
Erfindungsgemäß wird somit ein Ventil bereitgestellt, bei welchem ein Hubbegrenzungsanschlag vorgesehen ist, welcher besonders einfach an unterschiedliche Brennräume bzw. unterschiedliche Motoren angepasst werden kann. Dabei ist der Anschlag nicht verstellbar ausgebildet, sondern der Anschlag -wird bei der Montage an die unterschiedlichen Bedingungen angepasst. Somit kann das erfindungsgemäße Ventil besonders kompakt aufgebaut sein und in unterschiedlichsten Stellungen in einem Motorraum angeordnet werden.According to the invention, a valve is thus provided in which a stroke limitation stop is provided, which can be particularly easily adapted to different combustion chambers or different engines. The stop is not designed to be adjustable, but the stop is adapted to the different conditions during assembly. The valve according to the invention can thus be constructed in a particularly compact manner and can be arranged in a wide variety of positions in an engine compartment.
Zeichnungdrawing
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Several embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. It shows:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einesFigure 1 is a schematic sectional view of a
Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,Fuel injection valve according to a first exemplary embodiment of the present invention,
Figur 2 eine Vergrößerung des Bereichs des in Figur 1 dargestellten Ventils, in welchem der Anschlag angeordnet ist,FIG. 2 shows an enlargement of the area of the valve shown in FIG. 1, in which the stop is arranged,
Figur 3 eine schematische Teilschnittsansicht einesFigure 3 is a schematic partial sectional view of a
Ventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,Valve according to a second embodiment of the present invention,
Figur 4 eine schematische Teilschnittsansicht einesFigure 4 is a schematic partial sectional view of a
Ventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung undValve according to a third embodiment of the present invention and
Figur 5 eine schematische Teilschnittsansicht einesFigure 5 is a schematic partial sectional view of a
Ventils gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beschreibung der AusführungsbeispieleValve according to a fourth embodiment of the present invention. Description of the embodiments
In den Figuren 1 und 2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.1 and 2 show a fuel injection valve 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst das Ventil 1 einen nicht dargestellten Piezoaktor sowie eine Ventilnadel 3. Die Ventilnadel 3 ist mit einen Fuß 2 des Piezoaktors über einen Druckstift 4 direkt verbunden, so dass bei dem Ventil 1 eine so genannte Hubsteuerung ausgebildet ist, bei welcher der Piezoaktor das Ventilglied 3 direkt mechanisch betätigt. Wie in Figur 1 gezeigt, wird der Fuß des Piezoaktors mittels eines Federelements 12 an den Druckstift 4 angelegt, sodass Formschluss besteht.As shown in FIG. 1, the valve 1 comprises a piezo actuator (not shown) and a valve needle 3. The valve needle 3 is connected directly to a foot 2 of the piezo actuator via a pressure pin 4, so that a so-called stroke control is formed in the valve 1 which the piezo actuator actuates the valve member 3 directly mechanically. As shown in FIG. 1, the foot of the piezo actuator is applied to the pressure pin 4 by means of a spring element 12, so that there is a positive fit.
Die Ventilnadel 3 ist in einem Ventilkörper 16 angeordnet, welcher mit einem Ventilhalter 17 verbunden ist. Wie in Figur 1 gezeigt, handelt es sich bei dem Ventil 1 um ein nach außen öffnendes Ventil, bei welchem die Ventilnadel 3 bei Betätigung aus dem Ventilkörper 16 nach außen bewegt wird. Die Ventilnadel 3 verschließt im nicht betätigten Zustand einen Ventilsitz 5. Um ein Kippen der Ventilnadel 3 zu verhindern, ist eine erste Ventilführung 6 sowie eine zweite Ventilführung 7 vorgesehen. Die erste Ventilführung 6 besteht dabei aus .mehreren stegartigen Vorsprüngen, welche am Ventilkörper 16 gleiten und zwischen sich einen Durchlass aufweisen.The valve needle 3 is arranged in a valve body 16 which is connected to a valve holder 17. As shown in FIG. 1, the valve 1 is an outward opening valve in which the valve needle 3 is moved outward from the valve body 16 when actuated. The valve needle 3 closes a valve seat 5 in the non-actuated state. To prevent the valve needle 3 from tilting, a first valve guide 6 and a second valve guide 7 are provided. The first valve guide 6 consists of a plurality of web-like projections which slide on the valve body 16 and have a passage between them.
Weiterhin ist am Druckstift 4 ein Federklemmstück 15 befestigt, welches als Federsitz für eine Rückstellfeder 14 dient. Die Rückstellfeder 14 stützt sich dabei an ihrem anderen Ende am Ventilkörper 16 ab. Kraftstoff wird durch einen Zulaufkanal 18 zu einem um die Ventilnadel 3 angeordneten Ringspalt 19 zugeführt.Furthermore, a spring clamping piece 15 is fastened to the pressure pin 4 and serves as a spring seat for a return spring 14. The return spring 14 is supported at its other end on the valve body 16. Fuel is through an inlet channel 18 to an annular gap 19 arranged around the valve needle 3.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Anschlag 8 vorgesehen, welcher, wie insbesondere in Figur 2 gezeigt, einen Einstellring 9 sowie ein Klemmstück 10 umfasst. Das Klemmstück 10 ist dabei über eine Schweißnaht 11 fest mit dem Druckstift 4 verbunden. Der Einstellring 9 liegt an einer Schulter 13 der Ventilnadel 3 an und weist einen ringförmigen Vorsprung 21 auf, welcher am Übergangsbereich zwischen der Ventilnadel 3 und dem Druckstift 4 in eine am Druckstift gebildete Aussparung 22 eingreift. Weiterhin ist am Einstellring 9 ein Überstand 23 mit einer Länge h2 ausgebildet. Somit umgreift der Einstellring 9 das dem Ventilsitz 15 gegenüberliegende Ende der Ventilnadel 3.Furthermore, according to the invention, a stop 8 is provided which, as shown in particular in FIG. 2, comprises an adjusting ring 9 and a clamping piece 10. The clamping piece 10 is firmly connected to the pressure pin 4 via a weld seam 11. The adjusting ring 9 rests on a shoulder 13 of the valve needle 3 and has an annular projection 21, which engages at the transition region between the valve needle 3 and the pressure pin 4 in a recess 22 formed on the pressure pin. Furthermore, a protrusion 23 with a length h 2 is formed on the adjusting ring 9. The adjusting ring 9 thus engages around the end of the valve needle 3 opposite the valve seat 15.
In Figur 2 ist auch die maximale Hubhöhe hi dargestellt. Der maximale Hub hi des Ventils wird dabei durch den Abstand zwischen der stirnseitigen Anschlagfläche 16a am Ventilkörper 16 und dem Ξinstellring 9 bestimmt.The maximum lifting height hi is also shown in FIG. The maximum stroke hi of the valve is determined by the distance between the end face 16a on the valve body 16 and the adjusting ring 9.
Die Montage des. erfindungsgemäßen Ventils 1 erfolgt dabei derart, dass zuerst die Ventilnadel 3 von vorne in den Ventilkörper 16 eingeführt wird. Anschließend wird der Abstand zwischen dem aktorseitigen Ende 16a des Ventilkörpers 16 und er Schulter 13 der Ventilnadel 3 gemessen. Abhängig von diesem Abstand zwischen der Schulter 13 und dem Ventilkörper 16 wird ein geeigneter Einstellring 9 mit einem entsprechenden Überhang h2 ausgewählt, so dass ein gewünschter Maximalhub hi des Ventils erreicht wird. Der Einstellring 9 wird von hinten auf die Ventilnadel 3 aufgeschoben, bis er auf der Schulter 13 an der- Ventilnadel 3 aufsitzt. Anschließend wird das Klemmstück 10 von hinten aufgeschoben und mittels Schweißen mit dem Druckstift 4 verbunden.The valve 1 according to the invention is assembled in such a way that the valve needle 3 is first inserted into the valve body 16 from the front. The distance between the actuator-side end 16a of the valve body 16 and the shoulder 13 of the valve needle 3 is then measured. Depending on this distance between the shoulder 13 and the valve body 16, a suitable adjusting ring 9 with a corresponding overhang h 2 is selected so that a desired maximum stroke hi of the valve is achieved. The adjusting ring 9 is pushed onto the valve needle 3 from behind until it rests on the shoulder 13 of the valve needle 3. Then the clamping piece 10 from behind pushed on and connected to the pressure pin 4 by welding.
Anschließend werden die Rückstellfeder 14 und das Federklemmstück 15 auf die Nadel aufgeschoben und die Rückstellfeder 14 über das Federklemmstück 15 auf eine gewünschte Vorspannkraft vorgespannt. Dabei wird das Federklemmstück 15 beispielsweise mittels Schweißen mit dem Druckstift 4 verbunden. Anschließend wird der Ventilhalter 17 auf den Ventilkörper 16 aufgeschoben und diese beispielsweise mittels Schweißen mit einander verbunden. Dabei wird die Schweißstelle zwischen dem Ventilkörper 16 und dem Ventilhalter 17 möglichst an einer Stelle angeordnet, welche von der Nadelführung 7 möglichst weit entfernt ist. Dadurch kann eine negative Auswirkung aufgrund eines eventuell auftretenden Schweißverzugs verhindert werden.Then the return spring 14 and the spring clamp 15 are pushed onto the needle and the return spring 14 is biased via the spring clamp 15 to a desired biasing force. The spring clamp 15 is connected to the pressure pin 4, for example by welding. The valve holder 17 is then pushed onto the valve body 16 and these are connected to one another, for example by welding. The welding point between the valve body 16 and the valve holder 17 is arranged as far as possible at a point which is as far away from the needle guide 7 as possible. This can prevent a negative impact due to any welding distortion that may occur.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ventils beschrieben. Wenn eine Einspritzung erfolgen soll, wird der Piezoaktor angesteuert, wodurch er sich entgegen der Federkraft der Feder 12 in Richtung einer Mittelachse x- x des Ventils ausdehnt. Dieser Hub des Piezoaktors wird über den Aktorfuß und über den Druckstift 4 auf die Ventilnadel 3 übertragen. Dabei sind' der Druckstift 4 und die Ventilnadel 3 fest mit einander verbunden. Dadurch hebt die ' entilnadel 3 von ihrem Ventilsitz 5 ab, so dass eine Einspritzung von Kraftstoff erfolgt. Der maximale Hub hi der Ventilnadel 3 wird dabei durch den mechanischen Anschlag 8 bestimmt, welcher fest am Druckstift 4 befestigt ist. Wenn nun beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen Längenänderungen der einzelnen Bauteile auftreten, verhindert der Anschlag 8, dass sich dadurch die durch die Ventilnadel 3 freigegebene Öffnung am Ventilsitz 5 verändert. Dadurch wird die Einspritzmenge im Betrieb konstant gehalten sowie der Strahlwinkel und die Penetration nicht beeinflusst, was insbesondere bei strahlgeführten Brennverfahren notwendig ist.The mode of operation of the valve according to the invention is described below. If an injection is to take place, the piezo actuator is activated, whereby it expands against the spring force of the spring 12 in the direction of a central axis x-x of the valve. This stroke of the piezo actuator is transmitted to the valve needle 3 via the actuator foot and the pressure pin 4. The pressure pin 4 and the valve needle 3 are firmly connected to one another. As a result, the valve needle 3 lifts off its valve seat 5, so that fuel is injected. The maximum stroke hi of the valve needle 3 is determined by the mechanical stop 8, which is firmly attached to the pressure pin 4. If, for example, changes in length of the individual components occur as a result of temperature changes, the stop 8 prevents the opening on the valve seat 5 which has been opened by the valve needle 3 changed. As a result, the injection quantity is kept constant during operation and the jet angle and penetration are not influenced, which is particularly necessary in the case of jet-guided combustion processes.
Wenn die Einspritzung beendet werden soll, wird der Piezoaktor nochmals angesteuert, so dass er sich verkürzt. Dann drückt die Rückstellfeder 14 über das Federklemmstück 15 und den Druckstift 4 die Ventilnadel 3 wieder in ihre Ausgangsstellung zurück und verschließt den Ventilsitz 5. Damit ist die Einspritzung beendet.When the injection is to be ended, the piezo actuator is activated again so that it shortens. The return spring 14 then presses the valve needle 3 back into its starting position via the spring clamping piece 15 and the pressure pin 4 and closes the valve seat 5. The injection is thus ended.
In Figur 3 ist ein Ventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.FIG. 3 shows a valve according to a second exemplary embodiment of the present invention. The same or functionally the same parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.
Wie in Figur 3 gezeigt, ist der Anschlag 8 im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel beim zweiten Ausführungsbeispiel einstückig gebildet. D.h. an Stelle des Einstellrings 9 und des Klemmstücks 10 beim ersten Ausführungsbeispiel ist nur noch ein ringförmiger Anschlag 8 vorhanden. Die Länge des Anschlags 8, insbesondere die Länge h2 des Überhangs über die Schulter 13 der Ventilnadel 3 bestimmt dabei die maximale Hubhöhe h**.. Um unterschiedliche maximale Hubhöhen hi zu ermöglichen, müssen mehrere ringförmige Anschläge 8 mit unterschiedlich großen Überhängen h2 bereitgehalten werden. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.As shown in FIG. 3, in contrast to the first exemplary embodiment, the stop 8 is formed in one piece in the second exemplary embodiment. That is, instead of the adjusting ring 9 and the clamping piece 10 in the first embodiment, only an annular stop 8 is present. The length of the stop 8, in particular the length h 2 of the overhang over the shoulder 13 of the valve needle 3, determines the maximum lifting height h ** . , In order to enable different maximum lifting heights hi, several annular stops 8 with overhangs h 2 of different sizes must be kept ready. Otherwise, the second exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.
In Figur 4 ist ein Ventil 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet.FIG. 4 shows a valve 1 according to a third exemplary embodiment of the present invention. The same or functionally the same parts are the same Reference numerals as in the first and second embodiments.
Wie in Figur 4 gezeigt, ist im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen an der Ventilnadel 3 keine Schulter vorgesehen. Der Maximalhub hi des Ventils wird dabei z. B. mittels einer Fühlerlehre festgelegt und anschließend wird der Anschlag 8 an der Ventilnadel 3 beispielsweise mittels Schweißen befestigt. Nach dem Verschweißen wird die Lehre wieder entfernt. Wie in Figur 4 gezeigt, ist der Anschlag 8 dabei wieder wie im zweiten Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet. Somit können durch Bereithalten unterschiedlicher Lehren unterschiedliche Maximalhübe i an verschiedenen Ventilen eingestellt werden.As shown in FIG. 4, in contrast to the previous exemplary embodiments, no shoulder is provided on the valve needle 3. The maximum stroke hi of the valve is z. B. fixed by means of a feeler gauge and then the stop 8 is attached to the valve needle 3, for example by welding. After welding, the gauge is removed again. As shown in Figure 4, the stop 8 is again formed in one piece as in the second embodiment. Different maximum strokes i can thus be set on different valves by having different gauges ready.
In Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeipielen bezeichnet.FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment according to the present invention. Identical or functionally identical parts are again identified by the same reference symbols as in the previous exemplary embodiments.
Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem keine Schulter an der Ventilnadel 3 vorgesehen ist. In Figur 5 ist jedoch die Verbindung zwischen dem Ventilkörper 16 und dem Ventilhalter 17 näher dargestellt. Wie in Figur 5 gezeigt, sind der Ventilkörper 16 und der Ventilhalter 17 über eine Schweißnaht 20 miteinander verbunden. Es sei angemerkt, dass zwischen dem Ventilkörper 16 und dem Ventilhalter 17 auch eine Verbindung mittels eines Gewindes vorgesehen werden könnte.The fourth exemplary embodiment essentially corresponds to the third exemplary embodiment, in which no shoulder is provided on the valve needle 3. In Figure 5, however, the connection between the valve body 16 and the valve holder 17 is shown in more detail. As shown in FIG. 5, the valve body 16 and the valve holder 17 are connected to one another via a weld seam 20. It should be noted that a connection by means of a thread could also be provided between the valve body 16 and the valve holder 17.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventil 1 zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Piezoaktor zur Betätigung eines Ventilgliedes 3, 4, wobei sich das Ventilglied 3, 4 bei einer Betätigung aus einem Ventilkörper 16 hinausbewegt. Zwischen dem Piezoaktor und dem Ventilglied 3, 4 ist eine Hubsteuerung ausgebildet. Weiter umfasst das Ventil eine Anschlageinrichtung 8, um den Hub hi des Ventilgliedes 3, 4 zu begrenzen.Thus, the present invention relates to a valve 1 for controlling liquids with a piezo actuator for actuating a valve member 3, 4, which is Valve member 3, 4 moved out of a valve body 16 upon actuation. A stroke control is formed between the piezo actuator and the valve member 3, 4. The valve also includes a stop device 8 in order to limit the stroke hi of the valve member 3, 4.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung -sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen. The preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention is only for illustrative purposes and not for the purpose of restricting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without leaving the scope of the invention and its equivalents.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Ventil* zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Piezoaktor zur Betätigung eines Ventilglieds (3, 4) , wobei das Ventilglied (3, 4) bei einer Betätigung aus einem Ventilkörper (16) hinausbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Piezoaktor und dem Ventilglied (3, 4) eine Hubsteuerung ausgebildet ist und dass das Ventil weiter eine Anschlageinrichtung1. Valve * for controlling liquids with a piezo actuator for actuating a valve member (3, 4), the valve member (3, 4) being moved out of a valve body (16) when actuated, characterized in that between the piezo actuator and the Valve member (3, 4) is designed a stroke control and that the valve further a stop device
* (8) zur Begrenzung des Hubes (hi) des Ventilgliedes (3, 4) aufweist.* (8) to limit the stroke (hi) of the valve member (3, 4).
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung (8) als mechanischer Anschlag ausgebildet ist.2. Valve according to claim 1, characterized in that the stop device (8) is designed as a mechanical stop.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (3) eine Schulter (13) aufweist, an welcher die Anschlageinrichtung (8) anliegt.3. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve member (3) has a shoulder (13) on which the stop device (8) rests.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Anschlag (8) einstückig ausgebildet ist. 4. Valve according to one of claims 2 or 3, characterized in that the mechanical stop (8) is integrally formed.
5. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Anschlag durch einen Einstellring (9) und ein Klemmstück (10) gebildet ist.5. Valve according to claim 2 or 3, characterized in that the mechanical stop is formed by an adjusting ring (9) and a clamping piece (10).
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Anschlag (8) einen vorstehenden Bereich (23) mit einer Länge (h2) aufweist, und der Maximalhub (hi) des Ventilgliedes (3) durch den vorstehenden Bereich (23) bestimmt ist.6. Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mechanical stop (8) has a projecting area (23) with a length (h 2 ), and the maximum stroke (hi) of the valve member (3) by the above Area (23) is determined.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied als Ventilnadel (3) ausgebildet ist.7. Valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve member is designed as a valve needle (3).
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckstift (4) zwischen der Ventilnadel (3) und dem Piezoaktor angeordnet ist.8. Valve according to claim 7, characterized in that a pressure pin (4) is arranged between the valve needle (3) and the piezo actuator.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Anschlag (8) mit dem Ventilglied (3, 4) verschweißt ist.9. Valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that the mechanical stop (8) with the valve member (3, 4) is welded.
10. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung als hydraulischer Anschlag ausgebildet ist. 10. Valve according to claim 1, characterized in that the stop device is designed as a hydraulic stop.
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