EP1424492A2 - Valve for control of fluids with a nozzle and a control valve - Google Patents

Valve for control of fluids with a nozzle and a control valve Download PDF

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EP1424492A2
EP1424492A2 EP03014694A EP03014694A EP1424492A2 EP 1424492 A2 EP1424492 A2 EP 1424492A2 EP 03014694 A EP03014694 A EP 03014694A EP 03014694 A EP03014694 A EP 03014694A EP 1424492 A2 EP1424492 A2 EP 1424492A2
Authority
EP
European Patent Office
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valve
actuator
spring
control
spring device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03014694A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1424492A3 (en
Inventor
Friedrich Boecking
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 EP1424492A2 publication Critical patent/EP1424492A2/en
Publication of EP1424492A3 publication Critical patent/EP1424492A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements

Definitions

  • the invention relates to a valve for controlling liquids with a nozzle module and with a control module to control the nozzle module according to the in the preamble of Claim 1 defined in more detail.
  • valves When using such valves in a common rail system as a common rail injector, an injection starts, an injection duration and an injection quantity via force ratios set in the valves.
  • a valve member will each controlled by an actuator that is located on a valve control and side of the valve member facing away from the combustion chamber is arranged.
  • the two pistons are axially displaceable in a longitudinal bore of a valve housing arranged, the first piston being an actuating piston the actuator system of the valve and the second piston, which actuates a valve closing member, a so-called actuating piston which represents actuator technology.
  • the hydraulic chamber provides a hydraulic translation between the actuating piston and the actuating piston, so that a deflection of the actuator is sufficient displacement of the valve closing member.
  • the hydraulic chamber closes between the two delimiting them Pistons where the diameter of the second piston is smaller is a common as the diameter of the first piston Compensation volume.
  • the hydraulic chamber is there clamped between the pistons such that the second piston of the valve member one around the transmission ratio the piston diameter makes the stroke larger when the larger first pistons through the actuator by a certain distance is moved.
  • the valve member, its pistons and the Actuators are arranged in a row.
  • Tolerances can be set via the compensation volume of the hydraulic chamber due to temperature gradients in the component or different coefficients of thermal expansion of the used materials as well as possible setting effects in Valve can be compensated without making a change the position of the valve closing element to be controlled occurs.
  • Valves modified in this way have in addition, significantly more space is required, but this is particularly so is not available for internal combustion engines.
  • the valve for controlling liquids according to the invention with a nozzle module and with a control module for actuation of the nozzle module the control module being an actuator and a control valve which can be actuated directly by the actuator has, and wherein to compensate for temperature and component tolerances a compensation device is provided, which on a side of the actuator facing away from the control valve is arranged has the advantage that the valve has a high degree of rigidity and requires little installation space and has a simple constructive design.
  • the higher rigidity of the valve according to the invention results from the fact that when the valve is opened, which via control of the nozzle module by the actuator takes place, the actuator directly accesses the control valve. Movements of the actuator, which trigger the control valve will advantageously not result as with valves known from practice via the compensating device transferred to the control valve.
  • the compensation device with a hydraulic chamber and one between the hydraulic chamber and the Actuator can be moved longitudinally in a housing of the valve arranged compensating element executed.
  • the Actuator is against when the control valve is activated a rigid medium of the hydraulic chamber is supported, whereby a movement of the compensating element to control the Control valve is not required.
  • the compensation element is only for length compensation in the axial direction of the Valve moves.
  • valve for controlling liquids according to the invention is schematic in the drawing is shown in simplified form and is described in the following Description explained in more detail.
  • the only figure in the drawing shows a partial longitudinal section through an inventive valve in a fuel injection valve for internal combustion engines of motor vehicles.
  • Valve for controlling liquids shows a use of the valve according to the invention in a fuel injection valve 1 of motor vehicles, which in the present Design as a common rail injector for injection of fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine is trained.
  • the fuel injection is above the pressure level in a valve control chamber 2 of a nozzle module 3, which connected to a high pressure supply.
  • the Pressure level of the valve control room 2 is controlled by a control module 39 of the fuel injection valve 1 is set.
  • an injection duration and an injection quantity over force ratios in the Fuel injector 1 becomes an actuator 4 via an actuator designed as a piezoelectric actuator 5 of the control module 39 driven, which on the Valve control chamber 2 of the fuel injector 1 and the Combustion chamber of an internal combustion engine facing away from the Actuator 4 is arranged.
  • the piezoelectric actuator or the actuator 5 is in on known manner from several schematically represented built up ceramic layers 6 and points to the An actuator head 7 facing the actuating element 4 and on its side facing away from the actuating element 4 an actuator foot 8, the latter on a compensating element 9 a compensation device 12 supports.
  • the actuator 5 consists of several Components, the piezoceramic layers 6 between the actuator head 7 and the actuator base 8 via a concentric arranged to the piezoceramic layers 6, extending in the axial direction, substantially cylindrical and thin-walled spring sleeve 15 firmly are clamped.
  • the spring sleeve 15 is presently inexpensive stainless steel and is made with the Actuator head 7 and the actuator base 8 welded. Furthermore is the spring sleeve 15 to increase its resilient Properties with several arranged over their circumference Openings 40 executed and of a thin-walled Surrounded sleeve 16 to counter the piezoceramic layers 6 Areas of the fuel injector that carry fuel 1 seal.
  • the actuator 5 is in the area of its actuator head 7 by means of a spring steel formed here Membrane 17 for sealing the piezoceramic layers 6 towards the fuel-guiding areas of the fuel injector 1 executed.
  • the membrane 17 extends essentially in the radial direction ring-shaped and has a central breakthrough for a peg-shaped area 18 of the actuator head 7.
  • the shape of the membrane 17 is essentially in the axial direction elliptical to arched.
  • On the inside of the cone-shaped area 18 Limitation is the membrane 17 via a weld seam with the Actuator head 7 firmly connected.
  • On the outer sleeve 16 facing boundary of the membrane 17 is a Weld seam connected to the sleeve 16 so that the piezoceramic Layers 6 do not come into contact with fuel.
  • valve closing member 13 of a control valve 14 acts with a spherical segment-shaped area executed valve closing member 13 of a control valve 14 with a valve seat formed on a valve housing 19 20 together such that the valve closing member 13 at System on the valve seat 20 a connection between a Low pressure area 21 and an intermediate pressure area 22 separates.
  • the valve seat 20 is in one of the valve housing 19 formed valve chamber 23 arranged, the intermediate pressure side via an outlet throttle 25 with the valve control chamber 2 of a high pressure area 26 is connected.
  • the valve control chamber 2 is of the valve housing 19 and one partially illustrated nozzle needle 27, wherein depending on a pressure level in the valve control room 2 the nozzle needle 27 from a not shown Valve seat lifts off to seal several in one nozzle body of the nozzle module 3 distributed over its circumference arranged, not shown injection openings is provided.
  • the valve control chamber 2 is connected via an inlet throttle 28 connected to the high pressure region 26, which in turn is connected to a provided for several fuel injectors together High-pressure storage space (common rail) in connection stands. From the high-pressure storage room, several Injection nozzles or nozzle modules of fuel injection valves an internal combustion engine supplied with fuel.
  • the actuating element 4 via a second spring device 29 against the actuator head 7 pressed, the second spring device 29 being a spring 30, which is in the pretensioned installation position between the valve housing 19 and a collar 31 of the actuating element 4 is located.
  • valve closing member 13 in the figure position shown by a third spring device 32 pressed sealingly against the valve seat 20.
  • the third spring device 32 ensures that in the Valve control room 2 in particular when starting a motor vehicle or an internal combustion engine of the motor vehicle builds up pressure that works or the closing of the fuel injector 1 required is.
  • the hydraulic chamber 10 forms together with the Compensating element 9 and the spring device 11, the compensating device 12, which to compensate for length tolerances, through manufacturing tolerances and in operation Temperature fluctuations in the fuel injection valve 1 occur.
  • the compensation volume the hydraulic chamber 10 also due to tolerances of temperature gradients in the component due to different Thermal expansion coefficients of each Components of the fuel injection valve 1 occur as well as possible setting effects.
  • the tolerances do not cause a position to change of the valve closing member 13 to be controlled, which under The fuel injector may malfunction 1 can lead. There is a functional failure for example, if due to changes in length in the valve, the control valve 14 no longer closes is possible and the valve closing member 13 due to the changed Component dimensions no longer on the valve seat 20 comes to the concern.
  • the fuel injection valve 1 according to the figure operates in described below.
  • the fuel injector is in the state shown in the figure 1 closed.
  • An injection initiate the fuel injector 1, that Control valve 14 opened.
  • the pressure level the valve control room 2 lowered to a value at which the nozzle needle 27 lifts from its valve seat and liquid or fuel through the injection openings of the nozzle module 3 in a combustion chamber of an internal combustion engine is injected.
  • the switching valve 14 is opened in that the actuator 5 or its piezoceramic layers 6 are energized, causing elongation of the actuator's piezoelectric ceramic leads.
  • the elongation of the piezoceramic layers 6 or the piezoelectric ceramic causes an axial adjustment that is operatively connected to the piezoelectric actuator 5 Actuator 4.
  • the axial displacement of the actuating element 4 leads to a lifting of the valve closing member 13 from the valve seat 20 as well as to the here prevailing and described pressure conditions in Valve 1.
  • the spring devices or their spring elements are present each designed as coil springs, it of course, is at the discretion of the professional who Spring devices depending on the present Application with other suitable resilient elements, such as disc springs.
  • the spring force of the first spring device 11 is present 40 N.
  • the spring force of the second spring device In the present case, 29 is set to a value of 30 N, and the spring force of the third spring device 32 has one Value of 20 N.
  • the stated values of the spring forces of the Spring devices are exemplary and are hydraulic on the effective areas of the actuator system of the fuel injector Voted.
  • the spring forces of the spring devices of the spring system of the fuel injector are depending on the area ratios and also the pressure conditions in the fuel injector adjust, the quantitative ratios described above between the spring forces of the individual spring devices for the functioning of the fuel injector are to be observed.
  • the spring devices 11, 29 and 32 form a spring system of the fuel injection valve 1, which as the compensation piston executed compensation element 9, the actuator 5, the Actuator 4 and the valve closing member 13 in the closed Condition of fuel injector 1 without gaps presses against each other.
  • the spring forces are the three Spring devices 11, 29 and 32 matched to one another in such a way that the valve closing member 13, the actuator 4 and the actuator 5 in the direction of the compensating element 9 are relocated. This ensures that the valve closing member 13 in the closed state of the fuel injector 1 rests sealingly on the valve seat 20 and the actuating element 4 at the same time without gaps on the valve closing member 13 and on the actuator 5 for Facility is coming.
  • the gap-free system between the individual components of the Actuator system of fuel injector 1 leads to the fact that by activating or energizing the actuator 5 Control of the control valve 14 and thus the entire Fuel injection valve 1 is carried out without delay. In order to ensures that injection is extremely precise can be done and an undesirable temporal Delay in the start or end of injection is avoided.
  • the first spring device 11 executed with such a spring force is that the compensating element 9 when closed Control valve 14 against the spring force of the second spring device 29 is pressed without a gap against the actuator 5.
  • the mode of operation of the compensation device 12 is based on that the volume of the hydraulic chamber 10 or in the Hydraulic chamber 10 fuel available depending an operating temperature of the fuel injection valve 1 varies and the compensating element 9 more or less deep immersed in the hydraulic chamber 1.
  • the one that occurs Supply or discharge of fuel into the hydraulic chamber 10 or out of this takes place via a between the compensating element 9 and the valve housing 19 formed Gap space 33, which is a connection between the hydraulic chamber 10 and a longitudinal bore 34 of the valve housing 19, in which the actuator 5 is arranged.
  • a leakage drain channel branches from the longitudinal bore 34 24 in the direction of the low pressure region 21, wherein in a filling valve 35 is arranged in the leakage drain channel 24 is.
  • the filling valve 35 is present as a check valve executed, which in the present case with a spherical Closing element 36 and one closing element 36 against one Filling valve seat 37 pressing spring element 38 executed is.
  • the longitudinal bore 34 and the low pressure region 21st the filling valve 35 is either open or closed.
  • the task of the filling valve 35 is that in the presence of a Pressure drop between the longitudinal bore 34 and the low pressure area 21 the leakage drain channel 24 is open and the pressure in the longitudinal bore 34 in the direction of the low pressure area 21 is reduced, the opening pressure of the filling valve 35 in the longitudinal bore 34 also in the present case is dependent on the spring force of the spring element 38. is however, the pressure difference is too small or the pressure of the Low pressure area 21 greater than the pressure in the longitudinal bore 34, the filling valve 35 and thus the Leakage drain channel 24 closed.
  • the limit value represents a defined pressure value represents, in the presence of which the hydraulic chamber is not in one is filled in such an undesirable manner that the compensating element 9 too much in the direction of the actuator 5 is moved and the valve closing member 13 when de-energized Actuator 5 lifts off the valve seat 20.
  • the fuel injection valve 1 described here with the spring system and the filling valve 35 compares to valves known from practice a much more compact and stiffer design, due to a combination a fuel filling of the compensation device 12 from, for example, a 30 bar leak oil system or the Low pressure area 21 and the three spring devices one Alignment of the actuator system of the fuel injection valve 1 on the valve seat 20 of the control valve 14.

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Abstract

A valve (1) for controlling fluids like fuel has a nozzle module (3). A control module (39) for triggering the nozzle module has an actuator (5) and a control valve (14) operated directly by the actuator. A compensating device (12) compensates for temperature and component tolerances and fits on the actuator's side opposite the control valve.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Düsenmodul und mit einem Steuermodul zum Ansteuern des Düsenmodules gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The invention relates to a valve for controlling liquids with a nozzle module and with a control module to control the nozzle module according to the in the preamble of Claim 1 defined in more detail.

Bei der Verwendung derartiger Ventile in einem Common-Rail-System als Common-Rail-Injektor wird ein Einspritzbeginn, eine Einspritzdauer und eine Einspritzmenge über Kraftverhältnisse in den Ventilen eingestellt. Ein Ventilglied wird jeweils über einen Aktuator angesteuert, der auf einer ventilsteuerraum- und brennraumabgewandten Seite des Ventilgliedes angeordnet ist. When using such valves in a common rail system as a common rail injector, an injection starts, an injection duration and an injection quantity via force ratios set in the valves. A valve member will each controlled by an actuator that is located on a valve control and side of the valve member facing away from the combustion chamber is arranged.

Bei aus der Praxis bekannten Ausführungen ist - wie beispielsweise auch in der WO 01/53693 A2 gezeigt - ein Ventilglied aus einem ersten Kolben und einem dazu in Reihe angeordneten zweiten Kolben gebildet, zwischen welchen eine Hydraulikkammer vorgesehen ist. Die beiden Kolben sind axial in einer Längsbohrung eines Ventilgehäuses verschiebbar angeordnet, wobei der erste Kolben einen Stellkolben der Aktuatorik des Ventils und der zweite Kolben, welcher ein Ventilschließglied betätigt, einen sogenannten Betätigungskolben der Aktuatorik darstellt.In the case of designs known from practice, such as also shown in WO 01/53693 A2 - a valve member from a first piston and one in series arranged second piston formed, between which one Hydraulic chamber is provided. The two pistons are axially displaceable in a longitudinal bore of a valve housing arranged, the first piston being an actuating piston the actuator system of the valve and the second piston, which actuates a valve closing member, a so-called actuating piston which represents actuator technology.

Die Hydraulikkammer stellt eine hydraulische Übersetzung zwischen dem Stellkolben und dem Betätigungskolben dar, so daß eine Auslenkung des Aktuators eine ausreichende Verschiebung des Ventilschließgliedes zur Folge hat. Die Hydraulikkammer schließt zwischen den beiden sie begrenzenden Kolben, bei denen der Durchmesser des zweiten Kolbens kleiner ist als der Durchmesser des ersten Kolbens, ein gemeinsames Ausgleichsvolumen ein. Die Hydraulikkammer ist dabei derart zwischen den Kolben eingespannt, daß der zweite Kolben des Ventilgliedes einen um das Übersetzungsverhältnis der Kolbendurchmesser vergrößerten Hub macht, wenn der größere erste Kolben durch den Aktuator um eine bestimmte Wegstrecke bewegt wird. Das Ventilglied, seine Kolben und der Aktuator sind dabei in Reihe angeordnet.The hydraulic chamber provides a hydraulic translation between the actuating piston and the actuating piston, so that a deflection of the actuator is sufficient displacement of the valve closing member. The hydraulic chamber closes between the two delimiting them Pistons where the diameter of the second piston is smaller is a common as the diameter of the first piston Compensation volume. The hydraulic chamber is there clamped between the pistons such that the second piston of the valve member one around the transmission ratio the piston diameter makes the stroke larger when the larger first pistons through the actuator by a certain distance is moved. The valve member, its pistons and the Actuators are arranged in a row.

Über das Ausgleichsvolumen der Hydraulikkammer können Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten im Bauteil oder unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien sowie eventuelle Setzeffekte im Ventil ausgeglichen werden, ohne daß dadurch eine Änderung der Position des anzusteuernden Ventilschließgliedes auftritt.Tolerances can be set via the compensation volume of the hydraulic chamber due to temperature gradients in the component or different coefficients of thermal expansion of the used materials as well as possible setting effects in Valve can be compensated without making a change the position of the valve closing element to be controlled occurs.

Nachteilig ist jedoch bei der vorbeschriebenen Ausführung bekannter Ventile mit einer Hydraulikkammer in Kombination mit zwei Kolben, daß die Steifigkeit der Aktuatorik wie des Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten insgesamt verringert ist.However, the above-described embodiment is disadvantageous known valves in combination with a hydraulic chamber with two pistons that the rigidity of the actuator system like that Total valve for controlling liquids reduced is.

Um derartige Ventile mit hohen Steifigkeiten zur Verfügung stellen zu können, sind die einzelnen Bauteile des Ventils konstruktiv aufwendiger und mit größeren Bauteilabmessungen auszuführen, wodurch jedoch die Herstellkosten unerwünschterweise erhöht werden. Derartig modifizierte Ventile weisen zudem wesentlich mehr Bauraumbedarf auf, der jedoch besonders bei Brennkraftmaschinen nicht zur Verfügung steht.To such valves with high rigidity are available the individual components of the valve structurally complex and with larger component dimensions execute, however, which undesirably reduces the manufacturing costs increase. Valves modified in this way have in addition, significantly more space is required, but this is particularly so is not available for internal combustion engines.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach der Erfindung mit einem Düsenmodul und mit einem Steuermodul zum Ansteuern des Düsenmodules, wobei das Steuermodul einen Aktuator und ein von dem Aktuator direkt betätigbares Steuerventil aufweist, und wobei zum Ausgleich von Temperatur- und Bauteiltoleranzen eine Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, welche auf einer dem Steuerventil abgewandten Seite des Aktuators angeordnet ist, hat demgegenüber den Vorteil, daß das Ventil eine hohe Steifigkeit bei geringem Bauraumbedarf und einfacher konstruktiver Gestaltung aufweist. The valve for controlling liquids according to the invention with a nozzle module and with a control module for actuation of the nozzle module, the control module being an actuator and a control valve which can be actuated directly by the actuator has, and wherein to compensate for temperature and component tolerances a compensation device is provided, which on a side of the actuator facing away from the control valve is arranged has the advantage that the valve has a high degree of rigidity and requires little installation space and has a simple constructive design.

Die höhere Steifigkeit des Ventils nach der Erfindung ergibt sich daraus, daß bei einem Öffnen des Ventils, welches über eine Ansteuerung des Düsenmodules durch den Aktuator erfolgt, der Aktuator direkt auf das Steuerventil zugreift. Bewegungen des Aktuators, welche eine Ansteuerung des Steuerventils zur Folge haben, werden vorteilhafterweise nicht wie bei aus der Praxis bekannten Ventilen über die Ausgleichseinrichtung auf das Steuerventil übertragen.The higher rigidity of the valve according to the invention results from the fact that when the valve is opened, which via control of the nozzle module by the actuator takes place, the actuator directly accesses the control valve. Movements of the actuator, which trigger the control valve will advantageously not result as with valves known from practice via the compensating device transferred to the control valve.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung ist die Ausgleichseinrichtung mit einer Hydraulikkammer und einem zwischen der Hydraulikkammer und dem Aktuator in einem Gehäuse des Ventils längsbeweglich verschieblich angeordneten Ausgleichselement ausgeführt. Der Aktuator ist bei einer Ansteuerung des Steuerventils gegen ein steifes Medium der Hydraulikkammer abgestützt, wobei eine Bewegung des Ausgleichselementes zur Ansteuerung des Steuerventils nicht erforderlich ist. Das Ausgleichselement wird lediglich zum Längenausgleich in axialer Richtung des Ventils bewegt.In an advantageous embodiment of the valve according to the Invention is the compensation device with a hydraulic chamber and one between the hydraulic chamber and the Actuator can be moved longitudinally in a housing of the valve arranged compensating element executed. The Actuator is against when the control valve is activated a rigid medium of the hydraulic chamber is supported, whereby a movement of the compensating element to control the Control valve is not required. The compensation element is only for length compensation in the axial direction of the Valve moves.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.Further advantages and advantageous developments of the subject according to the invention emerge from the description, the drawing and the claims.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel des Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt dabei einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil in einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen.An embodiment of the valve for controlling liquids according to the invention is schematic in the drawing is shown in simplified form and is described in the following Description explained in more detail. The only figure in the drawing shows a partial longitudinal section through an inventive valve in a fuel injection valve for internal combustion engines of motor vehicles.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel eines Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten zeigt eine Verwendung, des erfindungsgemäßen Ventils bei einem Kraftstoffeinspritzventil 1 von Kraftfahrzeugen, welches in der vorliegenden Ausführung als Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist.The embodiment shown in the figure Valve for controlling liquids shows a use of the valve according to the invention in a fuel injection valve 1 of motor vehicles, which in the present Design as a common rail injector for injection of fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine is trained.

Dabei wird die Kraftstoffeinspritzung über das Druckniveau in einem Ventilsteuerraum 2 eines Düsenmodules 3, welcher mit einer Hochdruckversorgung verbunden ist, gesteuert. Das Druckniveau des Ventilsteuerraumes 2 wird über ein Steuermodul 39 des Kraftstoffeinspritzventils 1 eingestellt.The fuel injection is above the pressure level in a valve control chamber 2 of a nozzle module 3, which connected to a high pressure supply. The Pressure level of the valve control room 2 is controlled by a control module 39 of the fuel injection valve 1 is set.

Zur Einstellung eines Einspritzbeginns, einer Einspritzdauer und einer Einspritzmenge über Kraftverhältnisse in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 wird ein Betätigungselement 4 über einen als piezoelektrischen Aktor ausgebildeten Aktuator 5 des Steuermodules 39 angesteuert, welcher auf der dem Ventilsteuerraum 2 des Kraftstoffeinspritzventils 1 und dem Brennraum einer Brennkraftmaschine abgewandten Seite des Betätigungselementes 4 angeordnet ist. For setting an injection start, an injection duration and an injection quantity over force ratios in the Fuel injector 1 becomes an actuator 4 via an actuator designed as a piezoelectric actuator 5 of the control module 39 driven, which on the Valve control chamber 2 of the fuel injector 1 and the Combustion chamber of an internal combustion engine facing away from the Actuator 4 is arranged.

Der piezoelektrische Aktor bzw. der Aktuator 5 ist in an sich bekannter Weise aus mehreren schematisch dargestellten keramischen Schichten 6 aufgebaut und weist auf seiner dem Betätigungselement 4 zugewandten Seite einen Aktorkopf 7 und auf seiner dem Betätigungselement 4 abgewandten Seite einen Aktorfuß 8 auf, wobei sich letzterer an einem Ausgleichselement 9 einer Ausgleichseinrichtung 12 abstützt.The piezoelectric actuator or the actuator 5 is in on known manner from several schematically represented built up ceramic layers 6 and points to the An actuator head 7 facing the actuating element 4 and on its side facing away from the actuating element 4 an actuator foot 8, the latter on a compensating element 9 a compensation device 12 supports.

Auf der dem Aktuator 5 abgewandten Seite des Ausgleichselementes 9 taucht dieses in eine Hydraulikkammer 10 ein, in der eine erste Federeinrichtung 11 angeordnet ist, die das Ausgleichselement 9 gegen den Aktuator 5 bzw. den Aktorfuß 8 drücken.On the side of the compensating element facing away from the actuator 5 9 immerses it in a hydraulic chamber 10, in a first spring device 11 is arranged, which Compensation element 9 against the actuator 5 or the actuator foot Press 8.

Der Aktuator 5 besteht wie vorstehend beschrieben aus mehreren Bauteilen, wobei die piezokeramischen Schichten 6 zwischen dem Aktorkopf 7 und dem Aktorfuß 8 über eine konzentrisch zu den piezokeramischen Schichten 6 angeordnete, sich in axialer Richtung erstreckende, im wesentlichen zylinderförmig und dünnwandig ausgebildete Federhülse 15 fest eingespannt sind. Die Federhülse 15 ist vorliegend aus kostengünstigem rostfreiem Stahl gefertigt und ist mit dem Aktorkopf 7 und dem Aktorfuß 8 verschweißt. Darüber hinaus ist die Federhülse 15 zur Erhöhung ihrer federelastischen Eigenschaften mit mehreren über ihren Umfang verteilt angeordneten Öffnungen 40 ausgeführt und von einer dünnwandigen Hülse 16 umgeben, um die piezokeramischen Schichten 6 gegen Kraftstoff führende Bereiche des Kraftstoffeinspritzventils 1 abzudichten. As described above, the actuator 5 consists of several Components, the piezoceramic layers 6 between the actuator head 7 and the actuator base 8 via a concentric arranged to the piezoceramic layers 6, extending in the axial direction, substantially cylindrical and thin-walled spring sleeve 15 firmly are clamped. The spring sleeve 15 is presently inexpensive stainless steel and is made with the Actuator head 7 and the actuator base 8 welded. Furthermore is the spring sleeve 15 to increase its resilient Properties with several arranged over their circumference Openings 40 executed and of a thin-walled Surrounded sleeve 16 to counter the piezoceramic layers 6 Areas of the fuel injector that carry fuel 1 seal.

Des weiteren ist der Aktuator 5 im Bereich seines Aktorkopfes 7 mittels einer vorliegend aus Federstahl gebildeten Membran 17 zur Abdichtung der piezokeramischen Schichten 6 gegenüber den Kraftstoff führenden Bereichen des Kraftstoffeinspritzventils 1 ausgeführt. Die Membran 17 erstreckt sich im wesentlichen in radialer Richtung, ist ringförmig ausgebildet und weist einen zentralen Durchbruch für einen zapfenförmigen Bereich 18 des Aktorkopfes 7 auf.Furthermore, the actuator 5 is in the area of its actuator head 7 by means of a spring steel formed here Membrane 17 for sealing the piezoceramic layers 6 towards the fuel-guiding areas of the fuel injector 1 executed. The membrane 17 extends essentially in the radial direction ring-shaped and has a central breakthrough for a peg-shaped area 18 of the actuator head 7.

Die Form der Membran 17 ist in axialer Richtung im wesentlichen elliptisch bis kreisbogenförmig gewölbt ausgeführt. An der dem zapfenförmigen Bereich 18 zugewandten, inneren Begrenzung ist die Membran 17 über eine Schweißnaht mit dem Aktorkopf 7 fest verbunden. An der äußeren, der Hülse 16 zugewandten Begrenzung der Membran 17 ist diese über eine Schweißnaht mit der Hülse 16 verbunden, so daß die piezokeramischen Schichten 6 nicht mit Kraftstoff in Kontakt kommen.The shape of the membrane 17 is essentially in the axial direction elliptical to arched. On the inside of the cone-shaped area 18 Limitation is the membrane 17 via a weld seam with the Actuator head 7 firmly connected. On the outer sleeve 16 facing boundary of the membrane 17 is a Weld seam connected to the sleeve 16 so that the piezoceramic Layers 6 do not come into contact with fuel.

An dem ventilsteuerraumseitigen Ende des Betätigungselementes 4 wirkt ein mit einem kugelabschnittsförmigen Bereich ausgeführtes Ventilschließglied 13 eines Steuerventils 14 mit einem an einem Ventilgehäuse 19 ausgebildeten Ventilsitz 20 derart zusammen, daß das Ventilschließglied 13 bei Anlage an dem Ventilsitz 20 eine Verbindung zwischen einem Niederdruckbereich 21 und einem Zwischendruckbereich 22 trennt. Der Ventilsitz 20 ist in einem von dem Ventilgehäuse 19 gebildeten Ventilraum 23 angeordnet, der zwischendruckseitig über eine Ablaufdrossel 25 mit dem Ventilsteuerraum 2 eines Hochdruckbereiches 26 verbunden ist. At the valve control chamber end of the actuating element 4 acts with a spherical segment-shaped area executed valve closing member 13 of a control valve 14 with a valve seat formed on a valve housing 19 20 together such that the valve closing member 13 at System on the valve seat 20 a connection between a Low pressure area 21 and an intermediate pressure area 22 separates. The valve seat 20 is in one of the valve housing 19 formed valve chamber 23 arranged, the intermediate pressure side via an outlet throttle 25 with the valve control chamber 2 of a high pressure area 26 is connected.

Der Ventilsteuerraum 2 ist von dem Ventilgehäuse 19 und einer teilweise dargestellten Düsennadel 27 begrenzt, wobei in Abhängigkeit eines Druckniveaus in dem Ventilsteuerraum 2 die Düsennadel 27 von einem nicht näher dargestellten Ventilsitz abhebt, der zum Abdichten mehrerer in einem Düsenkörper des Düsenmodules 3 über dessen Umfang verteilt angeordneter, nicht näher dargestellter Ausspritzöffnungen vorgesehen ist.The valve control chamber 2 is of the valve housing 19 and one partially illustrated nozzle needle 27, wherein depending on a pressure level in the valve control room 2 the nozzle needle 27 from a not shown Valve seat lifts off to seal several in one nozzle body of the nozzle module 3 distributed over its circumference arranged, not shown injection openings is provided.

Der Ventilsteuerraum 2 ist über eine Zulaufdrossel 28 mit dem Hochdruckbereich 26 verbunden, der wiederum mit einem für mehrere Kraftstoffeinspritzventile gemeinsam vorgesehenen Hochdruckspeicherraum (Common-Rail) in Verbindung steht. Von dem Hochdruckspeicherraum aus werden mehrere Einspritzdüsen bzw. Düsenmodule von Kraftstoffeinspritzventilen einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt.The valve control chamber 2 is connected via an inlet throttle 28 connected to the high pressure region 26, which in turn is connected to a provided for several fuel injectors together High-pressure storage space (common rail) in connection stands. From the high-pressure storage room, several Injection nozzles or nozzle modules of fuel injection valves an internal combustion engine supplied with fuel.

Um eine spaltfreie Anlage des Betätigungselementes 4 an den Aktorkopf 7 zu gewährleisten, ist das Betätigungselement 4 über eine zweite Federeinrichtung 29 gegen den Aktorkopf 7 gedrückt, wobei die zweite Federeinrichtung 29 eine Feder 30 aufweist, welche sich in vorgespannter Einbaulage zwischen dem Ventilgehäuse 19 und einem Bund 31 des Betätigungselementes 4 befindet.To ensure a gap-free contact of the actuating element 4 with the To ensure actuator head 7, the actuating element 4 via a second spring device 29 against the actuator head 7 pressed, the second spring device 29 being a spring 30, which is in the pretensioned installation position between the valve housing 19 and a collar 31 of the actuating element 4 is located.

Zusätzlich ist das Ventilschließglied 13 in der in der Figur dargestellten Position von einer dritten Federeinrichtung 32 dichtend gegen den Ventilsitz 20 gedrückt. Die dritte Federeinrichtung 32 gewährleistet, daß sich in dem Ventilsteuerraum 2 insbesondere beim Starten eines Kraftfahrzeuges bzw. einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges ein Druck aufbaut, der für die Funktionsweise bzw. für das Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 1 erforderlich ist.In addition, the valve closing member 13 in the figure position shown by a third spring device 32 pressed sealingly against the valve seat 20. The third spring device 32 ensures that in the Valve control room 2 in particular when starting a motor vehicle or an internal combustion engine of the motor vehicle builds up pressure that works or the closing of the fuel injector 1 required is.

Die Hydraulikkammer 10 bildet vorliegend zusammen mit dem Ausgleichselement 9 und der Federeinrichtung 11 die Ausgleichseinrichtung 12, welche zum Ausgleich von Längentoleranzen, die durch Fertigungstoleranzen und im Betrieb durch Temperaturschwankungen in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 auftreten, vorgesehen ist. Dabei werden über das Ausgleichsvolumen der Hydraulikkammer 10 auch Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten im Bauteil, die aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauteile des Kraftstoffeinspritzventils 1 auftreten, sowie eventuelle Setzeffekte ausgeglichen.In the present case, the hydraulic chamber 10 forms together with the Compensating element 9 and the spring device 11, the compensating device 12, which to compensate for length tolerances, through manufacturing tolerances and in operation Temperature fluctuations in the fuel injection valve 1 occur. In doing so, the compensation volume the hydraulic chamber 10 also due to tolerances of temperature gradients in the component due to different Thermal expansion coefficients of each Components of the fuel injection valve 1 occur as well as possible setting effects.

Die Toleranzen verursachen somit keine Änderung einer Position des anzusteuernden Ventilschließgliedes 13, welche unter Umständen zu einem Funktionsausfall des Kraftstoffeinspritzventils 1 führen kann. Ein Funktionsausfall liegt beispielsweise dann vor, wenn aufgrund von Längenänderungen im Ventil ein Schließen des Steuerventils 14 nicht mehr möglich ist und das Ventilschließglied 13 aufgrund der veränderten Bauteilabmessungen nicht mehr an dem Ventilsitz 20 zum Anliegen kommt.The tolerances do not cause a position to change of the valve closing member 13 to be controlled, which under The fuel injector may malfunction 1 can lead. There is a functional failure for example, if due to changes in length in the valve, the control valve 14 no longer closes is possible and the valve closing member 13 due to the changed Component dimensions no longer on the valve seat 20 comes to the concern.

Das Kraftstoffeinspritzventil 1 nach der Figur arbeitet in nachfolgend beschriebener Weise.The fuel injection valve 1 according to the figure operates in described below.

In dem in der Figur dargestellten Zustand ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 geschlossen. Um eine Einspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 1 einzuleiten, wird das Steuerventil 14 geöffnet. Dadurch wird zunächst ein Druck des Ventilraumes 23 schlagartig in Richtung des Niederdruckbereiches 21 abgebaut. Gleichzeitig baut sich der Druck des Ventilsteuerraumes 2 über die Ablaufdrossel 25 in Richtung des Ventilraumes 23 und somit des Niederdruckbereiches 21 ab, wobei dies jedoch langsamer als der Druckabbau des Ventilraumes 23 geschieht. Dabei wird das Druckniveau des Ventilsteuerraumes 2 auf einen Wert abgesenkt, bei dem die Düsennadel 27 von ihrem Ventilsitz abhebt und Flüssigkeit bzw. Kraftstoff über die Ausspritzöffnungen des Düsenmodules 3 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.The fuel injector is in the state shown in the figure 1 closed. An injection initiate the fuel injector 1, that Control valve 14 opened. This initially creates a pressure of the valve chamber 23 suddenly in the direction of the low pressure region 21 dismantled. At the same time, the Pressure of the valve control chamber 2 via the outlet throttle 25 in Direction of the valve chamber 23 and thus the low pressure area 21, but this is slower than the pressure reduction the valve chamber 23 happens. The pressure level the valve control room 2 lowered to a value at which the nozzle needle 27 lifts from its valve seat and liquid or fuel through the injection openings of the nozzle module 3 in a combustion chamber of an internal combustion engine is injected.

Das Schaltventil 14 wird dadurch geöffnet, daß der Aktuator 5 bzw. dessen piezokeramische Schichten 6 bestromt werden, was zu einer Längung der piezoelektrischen Keramik des Aktuators führt. Die Längung der piezokeramischen Schichten 6 bzw. der piezoelektrischen Keramik bewirkt eine axiale Verstellung des mit dem piezoelektrischen Aktuator 5 wirkverbundenen Betätigungselementes 4. Die axiale Verschiebung des Betätigungselementes 4 führt zu einem Abheben des Ventilschließgliedes 13 von dem Ventilsitz 20 sowie zu den dabei vorherrschenden und beschriebenen Druckverhältnissen im Ventil 1.The switching valve 14 is opened in that the actuator 5 or its piezoceramic layers 6 are energized, causing elongation of the actuator's piezoelectric ceramic leads. The elongation of the piezoceramic layers 6 or the piezoelectric ceramic causes an axial adjustment that is operatively connected to the piezoelectric actuator 5 Actuator 4. The axial displacement of the actuating element 4 leads to a lifting of the valve closing member 13 from the valve seat 20 as well as to the here prevailing and described pressure conditions in Valve 1.

Zum Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 1 bzw. der Ausspritzöffnungen des Düsenmodules 3 wird das Steuerventil 14 wieder geschlossen, was durch eine Unterbrechung der Bestromung des piezoelektrischen Aktuators 5 bewirkt wird. Dabei bildet sich die Längung der piezoelektrischen Keramik 6 wieder zurück und das Ventilschließglied 13 wird aufgrund der Federkraft der dritten Federeinrichtung 32 und des Druckniveaus in dem Ventilraum 23 gegen den Ventilsitz 20 gedrückt.To close the fuel injection valve 1 or Injection openings of the nozzle module 3 becomes the control valve 14 closed again, which is due to an interruption of the current supply of the piezoelectric actuator 5 is effected. The elongation of the piezoelectric ceramic forms 6 back again and the valve closing member 13 is due the spring force of the third spring device 32 and the Pressure levels in the valve chamber 23 against the valve seat 20 pressed.

Die Federeinrichtungen bzw. deren Federelemente sind vorliegend jeweils als Schraubenfedern ausgeführt, wobei es selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes liegt, die Federeinrichtungen in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles mit anderen geeigneten federnden Elementen, wie beispielsweise Tellerfedern, auszugestalten.The spring devices or their spring elements are present each designed as coil springs, it of course, is at the discretion of the professional who Spring devices depending on the present Application with other suitable resilient elements, such as disc springs.

Die Federkraft der ersten Federeinrichtung 11 beträgt vorliegend 40 N. Die Federkraft der zweiten Federeinrichtung 29 ist vorliegend auf einen Wert von 30 N eingestellt, und die Federkraft der dritten Federeinrichtung 32 weist einen Wert von 20 N auf. Die genannten Werte der Federkräfte der Federeinrichtungen sind beispielhaft und sind auf die hydraulisch wirksamen Flächen der Aktuatorik des Kraftstoffeinspritzventils abgestimmt. Die Federkräfte der Federeinrichtungen des Federsystemes des Kraftstoffeinspritzventils sind jeweils in Abhängigkeit der Flächenverhältnisse und auch der Druckverhältnisse in dem Kraftstoffeinspritzventil einzustellen, wobei die vorbeschriebenen quantitativen Verhältnisse zwischen den Federkräften der einzelnen Federeinrichtungen für die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils einzuhalten sind.The spring force of the first spring device 11 is present 40 N. The spring force of the second spring device In the present case, 29 is set to a value of 30 N, and the spring force of the third spring device 32 has one Value of 20 N. The stated values of the spring forces of the Spring devices are exemplary and are hydraulic on the effective areas of the actuator system of the fuel injector Voted. The spring forces of the spring devices of the spring system of the fuel injector are depending on the area ratios and also the pressure conditions in the fuel injector adjust, the quantitative ratios described above between the spring forces of the individual spring devices for the functioning of the fuel injector are to be observed.

Die Federeinrichtungen 11, 29 und 32 bilden ein Federsystem des Kraftstoffeinspritzventils 1, das das als Ausgleichskolben ausgeführte Ausgleichselement 9, den Aktuator 5, das Betätigungselement 4 und das Ventilschließglied 13 in geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1 spaltfrei aneinander drückt. Dabei sind die Federkräfte der drei Federeinrichtungen 11, 29 und 32 derart aufeinander abgestimmt, daß das Ventilschließglied 13, das Betätigungselement 4 und der Aktuator 5 in Richtung des Ausgleichselementes 9 verlagert sind. Damit ist gewährleistet, daß das Ventilschließglied 13 in geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1 dichtend an dem Ventilsitz 20 anliegt und das Betätigungselement 4 gleichzeitig spaltfrei an dem Ventilschließglied 13 sowie an dem Aktuator 5 zur Anlage kommt.The spring devices 11, 29 and 32 form a spring system of the fuel injection valve 1, which as the compensation piston executed compensation element 9, the actuator 5, the Actuator 4 and the valve closing member 13 in the closed Condition of fuel injector 1 without gaps presses against each other. The spring forces are the three Spring devices 11, 29 and 32 matched to one another in such a way that the valve closing member 13, the actuator 4 and the actuator 5 in the direction of the compensating element 9 are relocated. This ensures that the valve closing member 13 in the closed state of the fuel injector 1 rests sealingly on the valve seat 20 and the actuating element 4 at the same time without gaps on the valve closing member 13 and on the actuator 5 for Facility is coming.

Die spaltfreie Anlage zwischen den einzelnen Bauteilen der Aktuatorik des Kraftstoffeinspritzventils 1 führt dazu, daß durch eine Ansteuerung bzw. Bestromung des Aktuators 5 eine Ansteuerung des Steuerventils 14 und somit des gesamten Kraftstoffeinspritzventils 1 verzögerungsfrei erfolgt. Damit ist gewährleistet, daß eine Einspritzung äußerst präzise durchgeführt werden kann und eine unerwünschte zeitliche Verzögerung eines Einspritzbeginns oder auch eines Einspritzendes vermieden wird.The gap-free system between the individual components of the Actuator system of fuel injector 1 leads to the fact that by activating or energizing the actuator 5 Control of the control valve 14 and thus the entire Fuel injection valve 1 is carried out without delay. In order to ensures that injection is extremely precise can be done and an undesirable temporal Delay in the start or end of injection is avoided.

Damit die vorbeschriebene Wirkungsweise des Federsystemes des Kraftstoffeinspritzventils 1 vorliegt, ist eine Federkraft der ersten Federeinrichtung 11 größer als die Einzelfederkräfte der zweiten Federeinrichtung 29 und der dritten Federeinrichtung 32. Die Summe der Federkräfte der zweiten Federeinrichtung 29 und der dritten Federeinrichtung 32 ist jedoch größer als die Federkraft der ersten Federeinrichtung 11. Diese Abstimmung der drei Federeinrichtungen 11, 29 und 32 führt dazu, daß der Ventilsitz 20 in geschlossenem Zustand des Steuerventils 14 von dem Ventilschließglied 13 sicher abgedichtet ist.So that the above-described mode of operation of the spring system of the fuel injection valve 1 is a spring force of the first spring device 11 is greater than the individual spring forces the second spring device 29 and the third Spring device 32. The sum of the spring forces of the second Spring device 29 and the third spring device 32 however, greater than the spring force of the first spring device 11. This coordination of the three spring devices 11, 29 and 32 causes the valve seat 20 in the closed State of the control valve 14 from the valve closing member 13 is securely sealed.

Darüber hinaus ist dadurch gewährleistet, daß die erste Federeinrichtung 11 mit einer derartigen Federkraft ausgeführt ist, daß das Ausgleichselement 9 bei geschlossenem Steuerventil 14 entgegen der Federkraft der zweiten Federeinrichtung 29 spaltfrei gegen den Aktuator 5 gedrückt ist.It also ensures that the first spring device 11 executed with such a spring force is that the compensating element 9 when closed Control valve 14 against the spring force of the second spring device 29 is pressed without a gap against the actuator 5.

Des weiteren bewirkt die vorbeschriebene Abstimmung der Federkräfte der drei Federeinrichtungen 11, 29, 32 zueinander, daß die Funktionsweise der Ausgleichseinrichtung 12 erhalten bleibt. Bei einer zu kleinen Federkraft der ersten Federeinrichtung 11 würde das Ausgleichselement 9 in Richtung der Hydraulikkammer 10 in eine "Nullage" verschoben werden, von der aus ein Temperatur- und Toleranzausgleich durch die Ausgleichseinrichtung 12 nicht mehr möglich wäre. Dies ergibt sich daraus, daß das Ausgleichselement 9 in dieser sogenannten Nullage mit seiner der Hydraulikkammer 10 zugewandten Stirnfläche derart weit in die Hydraulikkammer 10 eintaucht, daß das Ausgleichselement 9 durch eine Befüllung der Hydraulikkammer 10 nicht mehr in Richtung des Aktuators 5 verstellt werden kann.Furthermore, the above-described coordination of the spring forces the three spring devices 11, 29, 32 to one another, that the operation of the compensation device 12th preserved. If the spring force is too low, the first Spring device 11 would the compensating element 9 in the direction the hydraulic chamber 10 moved to a "zero position" from which a temperature and tolerance compensation would no longer be possible by the compensating device 12. This results from the fact that the compensating element 9 in this so-called zero position with its hydraulic chamber 10 facing end face so far into the hydraulic chamber 10 dips that the compensating element 9 by a Filling the hydraulic chamber 10 no longer in the direction of Actuator 5 can be adjusted.

Die Wirkungsweise der Ausgleichseinrichtung 12 basiert darauf, daß das Volumen der Hydraulikkammer 10 bzw. des in der Hydraulikkammer 10 vorhandenen Kraftstoffes in Abhängigkeit einer Betriebstemperatur des Kraftstoffeinspritzventils 1 variiert und das Ausgleichselement 9 mehr oder weniger tief in die Hydraulikkammer 1 eintaucht. Die dabei auftretende Zuführung bzw. Abführung von Kraftstoff in die Hydraulikkammer 10 bzw. aus dieser heraus erfolgt über einen zwischen dem Ausgleichselement 9 und dem Ventilgehäuse 19 gebildeten Spaltraum 33, der eine Verbindung zwischen der Hydraulikkammer 10 und einer Längsbohrung 34 des Ventilgehäuses 19, in welcher der Aktuator 5 angeordnet ist, darstellt. Von der Längsbohrung 34 zweigt ein Leckageablaufkanal 24 in Richtung des Niederdruckbereiches 21 ab, wobei in dem Leckageablaufkanal 24 ein Befüllventil 35 angeordnet ist.The mode of operation of the compensation device 12 is based on that the volume of the hydraulic chamber 10 or in the Hydraulic chamber 10 fuel available depending an operating temperature of the fuel injection valve 1 varies and the compensating element 9 more or less deep immersed in the hydraulic chamber 1. The one that occurs Supply or discharge of fuel into the hydraulic chamber 10 or out of this takes place via a between the compensating element 9 and the valve housing 19 formed Gap space 33, which is a connection between the hydraulic chamber 10 and a longitudinal bore 34 of the valve housing 19, in which the actuator 5 is arranged. A leakage drain channel branches from the longitudinal bore 34 24 in the direction of the low pressure region 21, wherein in a filling valve 35 is arranged in the leakage drain channel 24 is.

Das Befüllventil 35 ist vorliegend als ein Rückschlagventil ausgeführt, welches vorliegend mit einem kugelförmigen Schließelement 36 und einer das Schließelement 36 gegen einen Befüllventilsitz 37 drückenden Federelement 38 ausgeführt ist.The filling valve 35 is present as a check valve executed, which in the present case with a spherical Closing element 36 and one closing element 36 against one Filling valve seat 37 pressing spring element 38 executed is.

In Abhängigkeit der Druckverhältnisse in der Hydraulikkammer 10, der Längsbohrung 34 und des Niederdruckbereiches 21 ist das Befüllventil 35 entweder geöffnet oder geschlossen. Aufgabe des Befüllventils 35 ist, daß bei Vorliegen eines Druckgefälles zwischen der Längsbohrung 34 und dem Niederdruckbereich 21 der Leckageablaufkanal 24 geöffnet ist und der Druck in der Längsbohrung 34 in Richtung des Niederdruckbereiches 21 abgebaut wird, wobei der Öffnungsdruck des Befüllventils 35 in der Längsbohrung 34 vorliegend auch von der Federkraft des Federelementes 38 abhängig ist. Ist hingegen die Druckdifferenz zu klein oder der Druck des Niederdruckbereiches 21 größer als der Druck in der Längsbohrung 34, ist das Befüllventil 35 und damit auch der Leckageablaufkanal 24 geschlossen. Depending on the pressure conditions in the hydraulic chamber 10, the longitudinal bore 34 and the low pressure region 21st the filling valve 35 is either open or closed. The task of the filling valve 35 is that in the presence of a Pressure drop between the longitudinal bore 34 and the low pressure area 21 the leakage drain channel 24 is open and the pressure in the longitudinal bore 34 in the direction of the low pressure area 21 is reduced, the opening pressure of the filling valve 35 in the longitudinal bore 34 also in the present case is dependent on the spring force of the spring element 38. is however, the pressure difference is too small or the pressure of the Low pressure area 21 greater than the pressure in the longitudinal bore 34, the filling valve 35 and thus the Leakage drain channel 24 closed.

Somit wird ein Druckaufbau in der Längsbohrung 34 auf einen Druckwert, der größer als ein Grenzwert ist, sicher vermieden. Dabei stellt der Grenzwert einen definierten Druckwert dar, bei dessen Vorliegen die Hydraulikkammer nicht in einer derartig unerwünschten Art und Weise befüllt wird, daß das Ausgleichselement 9 zu stark in Richtung des Aktuators 5 verschoben wird und das Ventilschließglied 13 bei unbestromtem Aktuator 5 von dem Ventilsitz 20 abhebt.Thus, a pressure build-up in the longitudinal bore 34 on one Pressure value that is greater than a limit value is safely avoided. The limit value represents a defined pressure value represents, in the presence of which the hydraulic chamber is not in one is filled in such an undesirable manner that the compensating element 9 too much in the direction of the actuator 5 is moved and the valve closing member 13 when de-energized Actuator 5 lifts off the valve seat 20.

Das vorliegend beschriebene Kraftstoffeinspritzventil 1 mit dem Federsystem und dem Befüllventil 35 stellt im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Ventilen eine erheblich kompaktere und steifere Ausführung dar, die aufgrund einer Kombination einer Kraftstoffbefüllung der Ausgleichseinrichtung 12 aus einem beispielsweise 30-bar-Leckölsystem bzw. dem Niederdruckbereich 21 und den drei Federeinrichtungen eine Ausrichtung der Aktuatorik des Kraftstoffeinspritzventils 1 am Ventilsitz 20 des Steuerventils 14 ermöglicht.The fuel injection valve 1 described here with the spring system and the filling valve 35 compares to valves known from practice a much more compact and stiffer design, due to a combination a fuel filling of the compensation device 12 from, for example, a 30 bar leak oil system or the Low pressure area 21 and the three spring devices one Alignment of the actuator system of the fuel injection valve 1 on the valve seat 20 of the control valve 14.

Claims (8)

Ventil (1) zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Düsenmodul (3) und mit einem Steuermodul (39) zum Ansteuern des Düsenmodules (3), wobei das Steuermodul (39) einen Aktuator (5) und ein von dem Aktuator (5) direkt betätigbares Steuerventil (14) aufweist, und wobei zum Ausgleich von Temperatur- und Bauteiltoleranzen eine Ausgleichseinrichtung (12) vorgesehen ist, welche auf einer dem Steuerventil (14) abgewandten Seite des Aktuators (5) angeordnet ist.Valve (1) for controlling liquids with a nozzle module (3) and with a control module (39) for activation of the nozzle module (3), the control module (39) an actuator (5) and one of the actuator (5) directly Actuatable control valve (14), and wherein Compensation of temperature and component tolerances Compensating device (12) is provided, which on one side of the actuator facing away from the control valve (14) (5) is arranged. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung (12) eine Hydraulikkammer (10) und ein zwischen der Hydraulikkammer (10) und dem Aktuator (5) in einem Ventilgehäuse (19) längsbeweglich verschieblich angeordnetes Ausgleichselement (9) hat.Valve according to claim 1, characterized in that the compensating device (12) has a hydraulic chamber (10) and a compensating element (9) which is arranged in a valve housing (19) to be longitudinally movable between the hydraulic chamber (10) and the actuator (5). Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (9) über eine erste Federeinrichtung (11) gegen den Aktuator (5) angefedert ist. Valve according to claim 2, characterized in that the compensating element (9) is sprung against the actuator (5) via a first spring device (11). Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ventilschließglied (13) des Steuerventils (14) und dem Aktuator (5) ein Betätigungselement (4) angeordnet ist, welches über eine zweite, der ersten Federeinrichtung (11) entgegenwirkende Federeinrichtung (29) gegen den Aktuator (5) gedrückt ist.Valve according to one of Claims 1 to 3, characterized in that an actuating element (4) is arranged between a valve closing member (13) of the control valve (14) and the actuator (5), which actuating element counteracts the first spring device (11) Spring device (29) is pressed against the actuator (5). Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (13) bei geschlossenem Steuerventil (14) von einer dritten Federeinrichtung (32) gegen einen Ventilsitz (20) gedrückt ist.Valve according to claim 4, characterized in that the valve closing member (13) is pressed by a third spring device (32) against a valve seat (20) when the control valve (14) is closed. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federkraft der dritten Federeinrichtung (32) größer als die Federkraft der ersten Federeinrichtung (11) und größer als die Federkraft der zweiten Federeinrichtung (29) ist.Valve according to claim 5, characterized in that a spring force of the third spring device (32) is greater than the spring force of the first spring device (11) and greater than the spring force of the second spring device (29). Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der dritten Federeinrichtung (32) kleiner ist als die Summe der Federkräfte der ersten Federeinrichtung (11) und der zweiten Federeinrichtung (29).Method according to claim 5 or 6, characterized in that the spring force of the third spring device (32) is smaller than the sum of the spring forces of the first spring device (11) and the second spring device (29). Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (5) in einer Längsbohrung (34) des Steuermodules (39) angeordnet ist, die mit der Hydraulikkammer (10) verbunden ist und über ein Befüllventil (35) mit einem Niederdruckbereich (21) gesteuert verbindbar ist.Valve according to one of claims 2 to 7, characterized in that the actuator (5) is arranged in a longitudinal bore (34) of the control module (39) which is connected to the hydraulic chamber (10) and via a filling valve (35) with a Low pressure area (21) can be connected in a controlled manner.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098986A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve
EP2090771A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-19 Robert Bosch Gmbh Fuel injector with a directly controlled valve needle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001053693A2 (en) 2000-01-20 2001-07-26 Robert Bosch Gmbh Valve for controlling liquids

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4529164A (en) * 1982-03-05 1985-07-16 Nippon Soken, Inc. Piezo-type valve
DE19727992C2 (en) * 1997-07-01 1999-05-20 Siemens Ag Compensation element for compensation of temperature-related changes in length of electromechanical control systems
DE19821768C2 (en) * 1998-05-14 2000-09-07 Siemens Ag Dosing device and dosing method
DE19946840A1 (en) * 1999-09-30 2001-05-03 Bosch Gmbh Robert Valve for controlling liquids

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001053693A2 (en) 2000-01-20 2001-07-26 Robert Bosch Gmbh Valve for controlling liquids

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098986A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve
EP2090771A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-19 Robert Bosch Gmbh Fuel injector with a directly controlled valve needle

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