EP2516840A1 - Injection valve - Google Patents

Injection valve

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Publication number
EP2516840A1
EP2516840A1 EP10762643A EP10762643A EP2516840A1 EP 2516840 A1 EP2516840 A1 EP 2516840A1 EP 10762643 A EP10762643 A EP 10762643A EP 10762643 A EP10762643 A EP 10762643A EP 2516840 A1 EP2516840 A1 EP 2516840A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shock wave
membrane
shockwave
injection valve
valve according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10762643A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Anton Dukart
Olaf Ohlhafer
Dirk Schmidt
Robert Giezendanner-Thoben
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2516840A1 publication Critical patent/EP2516840A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/06Use of pressure wave generated by fuel inertia to open injection valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04Injectors peculiar thereto
    • F02M69/041Injectors peculiar thereto having vibrating means for atomizing the fuel, e.g. with sonic or ultrasonic vibrations

Definitions

  • the invention relates to an injection valve, in particular an injector for
  • a spraying device for fluids is known.
  • the known spray device has a nozzle and an actuator for regulating the fluid flow through the nozzle outlet.
  • a shock wave actuator for generating shock waves is provided in the fluid in the nozzle. Via the shockwave actuator, shockwaves are generated in the spray device, which are conducted to the fluid located in the nozzle.
  • the injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an injection behavior is improved. Specifically, defined injection jets can be realized and it can be at least largely independent of the ambient pressure, in particular combustion chamber pressure, opening of the
  • the shockwave actuator generates shock waves which are conducted to the sealing seat.
  • the physical phenomenon of the shock wave is a strong pressure wave in elastic media, such as liquids that can propagate at supersonic speeds, with high mechanical stresses and pressures in the shock front of the shock wave.
  • the shock wave represents a pressure pulse in which within a fraction of a second the pressure rises steeply and then falls steeply again.
  • the extreme pressure change produced by the pressure wave is further enhanced by the shock wave amplification channel.
  • the valve closing body can be lifted from the valve seat surface in an advantageous manner in order to open the sealing seat formed between the valve closing body and the valve seat surface.
  • very high injection pressures can be realized to an advantageous
  • Cross-sectional area preferably evenly from the sealing seat down. This results in an advantageous reinforcement of the shock wave, which exerts a high local pressure and thus a large opening force on the valve closing body on the sealing seat.
  • an injector body which has at least one interior space, that a shockwave reinforcement element is inserted into the interior, that the shockwave reinforcement channel is at least partially configured between an inner wall of the interior space and the shockwave reinforcement element, and that a tip of the shockwave reinforcement element in the
  • shock waves is oriented.
  • the shock wave generated by the shock wave actuator runs in the direction of the sealing seat.
  • shock wave channel so that the shock wave increasingly amplified.
  • the shock wave amplification channel between the inner wall of the interior and the shock wave reinforcement element at least partially annular and / or at least partially partially annular and / or at least partially configured as a ring interrupted several times.
  • the shock wave amplifying element at least
  • Shock wave actuator tapers to the sealing seat. Furthermore, it is advantageous that the
  • Inner wall of the interior is configured at least partially conical.
  • Annular gap which is optionally divided into sections, are formed.
  • the annular gap preferably narrows further in the direction of the sealing seat, so that the shock wave is increasingly reinforced.
  • a high pressure of the shock wave which leads to the opening of the sealing seat, then acts at least approximately uniformly over the sealing seat.
  • the shock wave amplifying element is designed.
  • the shock wave amplifying element can be designed in one or more parts. In a multi-part design, the individual parts are connected to each other in a suitable manner.
  • at least one guide element is provided for the shockwave reinforcing element, which is arranged in the interior of the injector body. As a result, a guide of the guide element is ensured, for example, along a longitudinal axis of the injection valve.
  • a spring element which acts on the valve closing body against the sealing seat.
  • the opening force on the valve closing body induced by the shock wave due to the high local pressure on the sealing seat in this case acts against a bias of the spring element.
  • valve closing body has at least one pressure equalization channel. As a result, a hydraulic damping of the valve closing body is avoided during an opening movement.
  • the shock wave actuator has an electrically conductive, elastic membrane and at least one field coil and that the field coil is assigned to generate an induction current in the membrane of the membrane.
  • An induction current can be generated in the membrane via the field coil.
  • the interaction of the magnetic field of the field coil and the induced magnetic field generated by the induction current in the membrane results in a force on the membrane. This is what happens Bending of the membrane.
  • the bending of the membrane creates a shock wave in the medium adjacent to the membrane. This shockwave then passes from the diaphragm through the shockwave reinforcement channel to the sealing seat.
  • the membrane is designed as an at least approximately circular membrane and that the field coil in the region of one of the
  • Shock wave amplification channel facing away from the membrane is arranged.
  • a repulsive force is generated due to the magnetic field of the coil and the induced magnetic field in the diaphragm. This results in an induction current (eddy current) in the membrane, which is oriented opposite to the current through the field coil.
  • the membrane is designed as a tubular and / or conical membrane that an inner side of the membrane
  • the membrane is preferably designed as a metal membrane.
  • the metal membrane may be at least substantially formed of copper.
  • a membrane may also be formed of at least two components which serve to seal and to allow the excitation.
  • the membrane may be formed from at least one noble metal, in particular platinum, and copper.
  • the membrane may also be formed from a ferromagnetic steel sheet. In order to improve the conductivity of the membrane, a ferromagnetic steel sheet coated with copper or the like towards the field coil can also be used as the membrane.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an injection valve of the invention in a partial, schematic sectional view
  • the shock wave amplifying element 10 is designed conical.
  • Shock amplification element 10 can also be designed exponentially shaped.
  • a tip 29 of the Stoßwellenstärkungselements 10 is directed to the center of the membrane 17.
  • the shock wave amplifying element 10 is with respect to the axis 15th formed symmetrically.
  • a width 30 of the annular, remaining free cross-sectional area 23 decreases in the direction 28 as far as the sealing seat 9. Furthermore, the remaining cross-sectional area 23 also decreases between the membrane 17 and the tip 29.
  • the cross-sectional area 23 is configured circular between the membrane 17 and the tip 29.
  • the shock wave 27 runs in the direction 28 to the shock wave actuator 4
  • the conical shock wave reinforcement element 10 pierces the flat shock wave front of the shock wave 27 with its tip 29.
  • the shock wave reinforcement element 10 is designed such that only a minimal part of the shock wave 27 is reflected at the tip 29. Accordingly, the
  • a force is exerted on the valve closing body 8 in the opening direction 14 due to the high local pressure.
  • the magnitude of the force can be adjusted over the given area ratios and angles of the level of the valve closing body 8 and the area in the region of the sealing seat 9.
  • Disc spring packs and an adjustment means 37 arranged in the form of shims.
  • the spring element 36 is biased, so that the valve closing body 8 against the
  • Opening direction 14 is pressed with a bias against the valve seat surface 7.
  • the valve closing body 8 is displaced in the opening direction 14. This leads to the opening of the sealing seat 9 and thus to the escape of the medium from the inner space 5 via injection holes 38, 39.
  • an atomization of the medium in the surrounding space, in particular a combustion chamber of an internal combustion engine can be achieved by the shock wave.
  • the valve closing body 8 has a pressure compensation channel 40, so that a hydraulic damping of the valve closing body 8 during the opening movement is avoided.
  • the reinforced shock wave has left the pressure-effective areas of the valve closing body 8 at the sealing seat 9, again dominates the closing force of the spring element 36, so that the valve closing body 8 is adjusted against the opening direction 14 and by placing the valve closure member 8 on the valve seat surface 7 of the sealing seat. 9 is closed again.
  • the leaked during the injection process via the injection holes 38, 39 medium is replaced by the inlet channel 25.
  • a continuous flow of the medium to be injected can be achieved via the inlet channel 25 and the outlet channel 26, any gas bubbles formed being conveyed out of the interior 5.
  • the injection valve 1 is prepared for the next injection.
  • Combustion chamber temperature is stable.
  • the pressure of the medium in the interior 4 may be in the range between 100 kPa (1 bar) and 500 kPa (5 bar).
  • the injection valve 1 can generate defined individual injection jets. Specifically, a sufficient pressure is reliably generated, for example, a
  • shock wave generation by the shock wave amplifying element 10 a very fast, explosive discharge of the stored amount of energy is needed.
  • an amount of energy of about 20 J are delivered, which corresponds to a power of a few MW.
  • the power densities are limited due to the saturation effects of the ferromagnetism and the ferroelectric.
  • relatively large volume displacements are needed to promote and thus inject a sufficient amount of medium through the shock wave amplification channel 22.
  • the field coil 18 can also be mounted on a cylindrical or conical surface of a cylinder or cone, in order to increase the amplitude of the shock wave 27 with suitable wave concentrators.
  • the efficiency for the purely magnetic coupling is about 75%. Part of the energy is converted into heat in the metal membrane 17 and released to the medium in the region of the side 20. By heating, there is thus an expansion of the medium on the side 20 of the membrane 17, which leads to a thermal wave, so to speak, which supports the formation process of the shockwave 27.
  • shock wave actuator 4 can realize a pumping function.
  • the metal diaphragm 17 or the piston is preferably formed of a ferromagnetic steel sheet which is coated with the field coil 18 to improve the conductivity with copper or the like. After the amount determined by the pulse of the current through the field coil 18 has been injected by operating the membrane 17, the
  • the reset function can also be realized by a return spring which acts on the membrane 17.
  • shock wave amplification channel 22 the shock wave 27 is amplified.
  • the reinforced shock wave runs up to the sealing seat 9, whereby it for spraying the medium over the
  • the amplitude of the shock wave 27 with suitable
  • the inlet channel 25 may open into the interior 5 at one end 42 of the interior 5.

Abstract

The invention relates to an injection valve (1), which is used in particular as an injector for fuel injection systems or exhaust gas aftertreatment systems, comprising a shock wave actuator (4), a valve closing body (8) that interacts with a valve seat surface (7) to form a sealing seat (9), and a shock wave amplification channel (22). The shock wave amplification channel (22) is used to conduct shock waves (27) generated by the shock wave actuator (4) to the sealing seat (9) and to amplify said shock waves (27).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Einspritzventil Stand der Technik  Injection valve prior art
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil, insbesondere einen Injektor für The invention relates to an injection valve, in particular an injector for
Brennstoffeinspritzanlagen oder für Abgasnachbehandlungsanlagen. Aus der DE 10 2006 026 153 A1 ist eine Sprüheinrichtung für Fluide bekannt. Die bekannte Sprüheinrichtung weist eine Düse und ein Stellglied zur Regulierung des Fluidstromes durch den Düsenaustritt auf. Darüber hinaus ist ein Stoßwellenaktor zur Erzeugung von Stoßwellen in dem in der Düse befindlichen Fluid vorgesehen. Über den Stoßwellenaktor werden Stoßwellen in der Sprüheinrichtung erzeugt, die auf das in der Düse befindliche Fluid geleitet werden. Fuel injection systems or for exhaust aftertreatment systems. From DE 10 2006 026 153 A1 a spraying device for fluids is known. The known spray device has a nozzle and an actuator for regulating the fluid flow through the nozzle outlet. In addition, a shock wave actuator for generating shock waves is provided in the fluid in the nozzle. Via the shockwave actuator, shockwaves are generated in the spray device, which are conducted to the fluid located in the nozzle.
Bei einer Sprüheinrichtung für Fluide mit einem Stoßwellenaktor ergibt sich das Problem, dass gegen einen Umgebungsdruck, der beispielsweise durch den Druck im Brennraum gegeben ist, gearbeitet werden muss. Außerdem ergeben sich Probleme bei der In a spraying device for fluids with a shock wave actuator, the problem arises that against an ambient pressure, which is given for example by the pressure in the combustion chamber, must be used. In addition, problems arise in the
Strahlformung. Beamforming.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Einspritzverhalten verbessert ist. Speziell können definierte Einspritzstrahlen realisiert werden und es kann ein vom Umgebungsdruck, insbesondere Brennraumdruck, zumindest weitgehend unabhängiges Öffnen des The injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an injection behavior is improved. Specifically, defined injection jets can be realized and it can be at least largely independent of the ambient pressure, in particular combustion chamber pressure, opening of the
Einspritzventils realisiert werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Injector be realized. The measures listed in the dependent claims are advantageous
Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Einspritzventils möglich. In vorteilhafter Weise erzeugt die Stoßwellenaktorik Stoßwellen, die zu dem Dichtsitz geleitet werden. Bei dem physikalischen Phänomen der Stoßwelle handelt es sich um eine starke Druckwelle in elastischen Medien, wie zum Beispiel Flüssigkeiten, die sich mit Überschallgeschwindigkeit ausbreiten können, wobei in der Stoßfront der Stoßwelle hohe mechanische Spannungen und Drücke herrschen. Die Stoßwelle stellt einen Druckpuls dar, bei dem innerhalb eines Sekundenbruchteils der Druck steil ansteigt und anschließend wieder steil abfällt. Die durch die Druckwelle erzeugte extreme Druckänderung wird durch den Stoßwellenverstärkungskanal in ihrer Wirkung weiter verstärkt. Hierdurch kann der Ventilschließkörper in vorteilhafter Weise von der Ventilsitzfläche gehoben werden, um den zwischen dem Ventilschließkörper und der Ventilsitzfläche gebildeten Dichtsitz zu öffnen. Hierdurch lassen sich sehr hohe Einspritzdrücke realisieren, um eine vorteilhafte Further developments of the injection valve specified in claim 1 possible. Advantageously, the shockwave actuator generates shock waves which are conducted to the sealing seat. The physical phenomenon of the shock wave is a strong pressure wave in elastic media, such as liquids that can propagate at supersonic speeds, with high mechanical stresses and pressures in the shock front of the shock wave. The shock wave represents a pressure pulse in which within a fraction of a second the pressure rises steeply and then falls steeply again. The extreme pressure change produced by the pressure wave is further enhanced by the shock wave amplification channel. In this way, the valve closing body can be lifted from the valve seat surface in an advantageous manner in order to open the sealing seat formed between the valve closing body and the valve seat surface. As a result, very high injection pressures can be realized to an advantageous
Zerstäubung auch bei hohen Umgebungsdrücken zu realisieren. Beispielsweise kann Brennstoff mit einem Druck von etwa 200 MPa (2000 Bar) für die Dieseldirekteinspritzung oder von 20 MPa (200 Bar) für die Benzindirekteinspritzung in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Hierbei lassen sich einerseits definierte, einzelne Einspritzstrahlen realisieren. Andererseits kann ein vom Brennraumdruck oder einem anderen Umgebungsdruck unabhängiges Öffnen des Einspritzventils erzielt werden. Atomization to realize even at high ambient pressures. For example, fuel may be injected at a pressure of about 200 MPa (2000 bar) for diesel direct injection or 20 MPa (200 bar) for gasoline direct injection into the combustion chamber of an internal combustion engine. On the one hand, it is possible to realize defined, individual injection jets. On the other hand, it is possible to achieve an opening of the injection valve which is independent of the combustion chamber pressure or another ambient pressure.
Vorteilhaft ist es, dass eine zur Leitung der Stoßwellen dienende, freibleibende It is advantageous that a serving for managing the shock waves, remaining free
Querschnittsfläche des Stoßwellenverstärkungskanals von der Stoßwellenaktorik zu dem Dichtsitz hin zumindest abschnittsweise abnimmt. Hierbei nimmt die freibleibende Cross-sectional area of the shock wave amplification channel from the Stoßwellenaktorik to the sealing seat towards at least partially decreases. Hereby the non-binding takes
Querschnittsfläche vorzugsweise gleichmäßig zu dem Dichtsitz hin ab. Hierdurch kommt es zu einer vorteilhaften Verstärkung der Stoßwelle, wobei diese am Dichtsitz einen hohen lokalen Druck und somit eine große öffnende Kraft auf den Ventilschließkörper ausübt. Cross-sectional area preferably evenly from the sealing seat down. This results in an advantageous reinforcement of the shock wave, which exerts a high local pressure and thus a large opening force on the valve closing body on the sealing seat.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Injektorkörper vorgesehen ist, der zumindest einen Innenraum aufweist, dass in den Innenraum ein Stoßwellenverstärkungselement eingesetzt ist, dass der Stoßwellenverstärkungskanal zumindest abschnittsweise zwischen einer Innenwand des Innenraums und dem Stoßwellenverstärkungselement ausgestaltet ist und dass eine Spitze des Stoßwellenverstärkungselements in dem Furthermore, it is advantageous that an injector body is provided, which has at least one interior space, that a shockwave reinforcement element is inserted into the interior, that the shockwave reinforcement channel is at least partially configured between an inner wall of the interior space and the shockwave reinforcement element, and that a tip of the shockwave reinforcement element in the
Stoßwellenverstärkungskanal entgegen einer Ausbreitungsrichtung der erzeugten  Shock wave amplification channel counter to a propagation direction of the generated
Stoßwellen orientiert ist. Die von der Stoßwellenaktorik erzeugte Stoßwelle läuft in Richtung auf den Dichtsitz. Hierbei wird die Stoßwellenfront an der Spitze des Shock waves is oriented. The shock wave generated by the shock wave actuator runs in the direction of the sealing seat. Here, the shock wave front at the top of
Stoßwellenverstärkungselements durchstoßen. Hinter der Spitze verengt sich der Pierce shock wave reinforcement element. Behind the top narrows the
Stoßwellenverstärkungskanal, so dass sich die Stoßwelle zunehmend verstärkt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Stoßwellenverstärkungskanal zwischen der Innenwand des Innenraums und dem Stoßwellenverstärkungselement zumindest abschnittsweise ringförmig und/oder zumindest abschnittsweise teilringförmig und/oder zumindest abschnittsweise als mehrmals unterbrochener Ring ausgestaltet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, dass das Stoßwellenverstärkungselement zumindest Shock wave channel, so that the shock wave increasingly amplified. Here, it is also advantageous that the shock wave amplification channel between the inner wall of the interior and the shock wave reinforcement element at least partially annular and / or at least partially partially annular and / or at least partially configured as a ring interrupted several times. Additionally or alternatively, it is advantageous that the shock wave amplifying element at least
näherungsweise als konisches Stoßwellenverstärkungselement ausgestaltet ist und/oder dass sich die Innenwand des Innenraums zumindest abschnittsweise von der is approximately configured as a conical shock wave amplification element and / or that the inner wall of the interior, at least in sections of the
Stoßwellenaktorik zu dem Dichtsitz hin verjüngt. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Shock wave actuator tapers to the sealing seat. Furthermore, it is advantageous that the
Innenwand des Innenraums zumindest abschnittsweise konisch ausgestaltet ist. Hierdurch kann der Stoßwellenverstärkungskanal in vorteilhafter Weise als sich verengender  Inner wall of the interior is configured at least partially conical. As a result, the shock wave amplification channel advantageously as narrowing
Ringspalt, der gegebenenfalls abschnittsweise aufgeteilt ist, ausgebildet werden. Der Ringspalt verengt sich hierbei in Richtung auf den Dichtsitz vorzugsweise immer weiter, so dass die Stoßwelle zunehmend verstärkt wird. Im Bereich des Dichtsitzes wirkt dann zumindest näherungsweise gleichmäßig über den Dichtsitz verteilt ein hoher Druck der Stoßwelle, der zum Öffnen des Dichtsitzes führt. Annular gap, which is optionally divided into sections, are formed. The annular gap preferably narrows further in the direction of the sealing seat, so that the shock wave is increasingly reinforced. In the region of the sealing seat, a high pressure of the shock wave, which leads to the opening of the sealing seat, then acts at least approximately uniformly over the sealing seat.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Ventilschließkörper an dem Furthermore, it is advantageous that the valve closing body on the
Stoßwellenverstärkungselement ausgestaltet ist. Das Stoßwellenverstärkungselement kann hierbei ein- oder mehrteilig ausgestaltet sein. Bei einer mehrteiligen Ausgestaltung sind die einzelnen Teile auf geeignete Weise miteinander verbunden. Hierbei ist es auch vorteilhaft, dass zumindest ein Führungselement für das Stoßwellenverstärkungselement vorgesehen ist, das in dem Innenraum des Injektorkörpers angeordnet ist. Hierdurch ist eine Führung des Führungselements beispielsweise entlang einer Längsachse des Einspritzventils gewährleistet. Shock wave amplifying element is designed. The shock wave amplifying element can be designed in one or more parts. In a multi-part design, the individual parts are connected to each other in a suitable manner. In this case, it is also advantageous that at least one guide element is provided for the shockwave reinforcing element, which is arranged in the interior of the injector body. As a result, a guide of the guide element is ensured, for example, along a longitudinal axis of the injection valve.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Federelement vorgesehen ist, das den Ventilschließkörper gegen den Dichtsitz beaufschlagt. Die durch die Stoßwelle auf Grund des hohen lokalen Drucks am Dichtsitz induzierte öffnende Kraft auf den Ventilschließkörper wirkt hierbei gegen eine Vorspannung des Federelements. Hierdurch kann eine Abstimmung des Einspritzventils vorgenommen werden. Furthermore, it is advantageous that a spring element is provided, which acts on the valve closing body against the sealing seat. The opening force on the valve closing body induced by the shock wave due to the high local pressure on the sealing seat in this case acts against a bias of the spring element. As a result, a vote of the injector can be made.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Ventilschließkörper zumindest einen Druckausgleichskanal aufweist. Hierdurch wird eine hydraulische Dämpfung des Ventilschließkörpers während einer öffnenden Bewegung vermieden. It is also advantageous that the valve closing body has at least one pressure equalization channel. As a result, a hydraulic damping of the valve closing body is avoided during an opening movement.
Vorteilhaft ist es, dass die Stoßwellenaktorik eine elektrisch leitende, elastische Membran und zumindest eine Feldspule aufweist und dass die Feldspule zur Erzeugung eines Induktionsstroms in der Membran der Membran zugeordnet ist. Über die Feldspule kann ein Induktionsstrom in der Membran erzeugt werden. Die Zusammenwirkung des Magnetfelds der Feldspule und des durch den Induktionsstrom in der Membran erzeugten, induzierten magnetischen Felds führt zu einer Kraft auf die Membran. Hierdurch kommt es zur Verbiegung der Membran. Durch die Verbiegung der Membran wird eine Stoßwelle in dem an die Membran angrenzenden Medium erzeugt. Diese Stoßwelle läuft dann von der Membran durch den Stoßwellenverstärkungskanal zu dem Dichtsitz. Vorteilhaft ist es, dass die Membran als zumindest näherungsweise kreisförmige Membran ausgestaltet ist und dass die Feldspule im Bereich einer von dem It is advantageous that the shock wave actuator has an electrically conductive, elastic membrane and at least one field coil and that the field coil is assigned to generate an induction current in the membrane of the membrane. An induction current can be generated in the membrane via the field coil. The interaction of the magnetic field of the field coil and the induced magnetic field generated by the induction current in the membrane results in a force on the membrane. This is what happens Bending of the membrane. The bending of the membrane creates a shock wave in the medium adjacent to the membrane. This shockwave then passes from the diaphragm through the shockwave reinforcement channel to the sealing seat. It is advantageous that the membrane is designed as an at least approximately circular membrane and that the field coil in the region of one of the
Stoßwellenverstärkungskanal abgewandten Seite der Membran angeordnet ist. Beim Betätigen der Stoßwellenaktorik wird auf Grund des Magnetfelds der Spule und des induzierten Magnetfelds in der Membran eine Repulsionskraft erzeugt. Hierbei kommt es zu einem Induktionsstrom (Wirbelstrom) in der Membran, der dem Strom durch die Feldspule entgegengesetzt orientiert ist. Shock wave amplification channel facing away from the membrane is arranged. Upon actuation of the shock wave actuator, a repulsive force is generated due to the magnetic field of the coil and the induced magnetic field in the diaphragm. This results in an induction current (eddy current) in the membrane, which is oriented opposite to the current through the field coil.
Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass die Membran als rohrförmige und/oder konische Membran ausgebildet ist, dass eine Innenseite der Membran den However, it is also advantageous that the membrane is designed as a tubular and / or conical membrane that an inner side of the membrane
Stoßwellenverstärkungskanal begrenzt und dass die Feldspule im Bereich einer Außenseite der Membran angeordnet ist. Hierdurch kann die zur Erzeugung der Stoßwelle dienende Fläche der Membran in Bezug auf einen verfügbaren Einbauraum vergrößert werden. Shock wave amplifying channel limited and that the field coil is disposed in the region of an outer side of the membrane. As a result, the surface of the diaphragm serving to generate the shock wave can be enlarged in relation to an available installation space.
Die Membran ist vorzugsweise als Metallmembran ausgestaltet. Insbesondere kann die Metallmembran zumindest im Wesentlichen aus Kupfer gebildet sein. Es kann auch eine Membran aus zumindest zwei Komponenten gebildet sein, die zur Abdichtung und zum Ermöglichen der Anregung dienen. Beispielsweise kann die Membran aus zumindest einem Edelmetall, insbesondere Platin, und Kupfer gebildet sein. Die Membran kann auch aus einem ferromagnetischen Stahlblech gebildet sein. Um die Leitfähigkeit der Membran zu verbessern, kann als Membran auch ein ferromagnetisches Stahlblech zum Einsatz kommen, das zu der Feldspule hin mit Kupfer oder dergleichen beschichtet ist. The membrane is preferably designed as a metal membrane. In particular, the metal membrane may be at least substantially formed of copper. A membrane may also be formed of at least two components which serve to seal and to allow the excitation. For example, the membrane may be formed from at least one noble metal, in particular platinum, and copper. The membrane may also be formed from a ferromagnetic steel sheet. In order to improve the conductivity of the membrane, a ferromagnetic steel sheet coated with copper or the like towards the field coil can also be used as the membrane.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Brief Description of the Drawings Preferred embodiments of the invention are described in the following description with reference to the accompanying drawings, in which:
Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt: Elements are provided with matching reference numerals, explained in more detail. It shows:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Einspritzventils der Erfindung in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung und Fig. 1 shows a first embodiment of an injection valve of the invention in a partial, schematic sectional view and
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Einspritzventils der Erfindung in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. Ausführungsformen der Erfindung Fig. 2 shows a second embodiment of an injection valve of the invention in a partial, schematic sectional view. Embodiments of the invention
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiels eines Einspritzventils 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. Das Einspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor 1 für Brennstoffeinspritzanlagen dienen. Solch ein Injektor 1 kann für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen oder für gemischverdichtende, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen. Speziell kann das Einspritzventil 1 zum Fig. 1 shows a first embodiment of an injection valve 1 in a partial, schematic sectional view. The injection valve 1 can serve in particular as an injector 1 for fuel injection systems. Such an injector 1 can be used for air-compressing, self-igniting internal combustion engines or for mixture-compression, spark-ignited internal combustion engines. Specifically, the injection valve 1 for
Einspritzen von Dieselbrennstoff oder von Benzin in einen Brennraum einer Injecting diesel fuel or gasoline into a combustion chamber of a
Brennkraftmaschine dienen. Das Einspritzventil 1 kann allerdings auch für eine Serve internal combustion engine. However, the injection valve 1 can also for a
Abgasnachbehandlungsanlage zum Einsatz kommen, beispielsweise zur Einspritzung für DeNox-Systeme. Das erfindungsgemäße Einspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. Das Einspritzventil 1 weist einen Injektorkörper 2, eine mit dem Injektorkörper 2 verbundene Injektorhülse 3 und eine Stoßwellenaktorik 4 auf. Die Stoßwellenaktorik 4 ist hierbei in dem Injektorkörper 2 angeordnet. Außerdem weist der Injektorkörper 2 einen Innenraum 5 auf. Der Innenraum 5 ist hierbei durch eine Innenwand 6 des Injektorkörpers 2 begrenzt. An dem Injektorkörper 2 ist eine Ventilsitzfläche 7 ausgebildet. Außerdem ist ein der Ventilsitzfläche 7 zugeordneter Ventilschließkörper 8 vorgesehen, der mit der  Exhaust aftertreatment system are used, for example, for injection for DeNox systems. However, the injection valve 1 according to the invention is also suitable for other applications. The injection valve 1 has an injector body 2, an injector sleeve 3 connected to the injector body 2, and a shockwave actuator 4. The shock wave actuator 4 is in this case arranged in the injector body 2. In addition, the injector body 2 has an inner space 5. The interior 5 is bounded by an inner wall 6 of the injector body 2. On the injector body 2, a valve seat surface 7 is formed. In addition, a valve seat 8 associated valve closing body 8 is provided with the
Ventilsitzfläche 7 zu einem Dichtsitz 9 zusammenwirkt. Ferner ist ein Valve seat surface 7 cooperates to a sealing seat 9. Further, a
Stoßwellenverstärkungselement 10 vorgesehen, das zumindest teilweise in dem Innenraum 5 des Injektorkörpers 2 angeordnet ist. Hierbei sind mehrere Führungselemente 1 1 , 12, 13 vorgesehen, die das Stoßwellenverstärkungselement 10 halten. Hierbei sind die Shock wave reinforcing element 10 is provided, which is at least partially disposed in the interior 5 of the injector body 2. In this case, a plurality of guide elements 1 1, 12, 13 are provided which hold the shock wave reinforcement element 10. Here are the
Führungselemente 1 1 , 12, 13 mit dem Injektorkörper 2 verbunden. Guide elements 1 1, 12, 13 connected to the injector body 2.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilschließkörper 8 an dem In this embodiment, the valve closing body 8 is at the
Stoßwellenverstärkungselement 10 ausgebildet. Hierbei ist eine ein- oder mehrteilige Ausgestaltung des Stoßwellenverstärkungselement 10 mit dem Ventilschließkörper 8 möglich. Die Führungselemente 1 1 , 12, 13 ermöglichen in diesem Fall eine Verstellung des Stoßwellenverstärkungselements 10 und somit auch des Ventilschließkörpers 8 aus der in der Fig. 1 dargestellten Ausgangslage in einer Öffnungsrichtung 14 entlang einer Achse 15 des Einspritzventils 1. Hierbei ist der Ventilschließkörper 8 und somit auch das Shock wave reinforcing element 10 is formed. Here, a one- or multi-part design of the shock wave amplifying element 10 with the valve closing body 8 is possible. The guide elements 1 1, 12, 13 allow in this case an adjustment of the shock wave amplifying element 10 and thus also of the valve closing body 8 from the starting position shown in FIG. 1 in an opening direction 14 along an axis 15 of the injection valve 1. Here, the valve closing body 8 and so too
Stoßwellenverstärkungselement 10 außerdem an einer Führungsbohrung 16 der Shock wave reinforcing element 10 also on a guide bore 16 of the
Injektorhülse 3 geführt. Die Stoßwellenaktorik 4 umfasst eine elektrisch leitende, elastische Membran 17 oder einen Kolben. Hierbei kann die Membran 17 als Metallmembran 17 ausgestaltet sein. Die Injector sleeve 3 out. The shock wave actuator 4 comprises an electrically conductive, elastic membrane 17 or a piston. In this case, the membrane 17 may be configured as a metal membrane 17. The
Metallmembran 17 kann aus einem Metall oder auch aus mehreren Metallen gebildet sein. Beispielsweise kann die Metallmembran 17 aus einer Stahlfolie mit einer Metal membrane 17 may be formed of a metal or of several metals. For example, the metal membrane 17 of a steel foil with a
Kupferbeschichtung gebildet sein. Die Stoßwellenaktorik umfasst auch eine Feldspule 18. Die Feldspule 18 ist der Membran 17 zugeordnet und an einer Seite 19 der in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgestalteten Membran 19 angeordnet. Sofern die Metallmembran 17 eine Kupferbeschichtung aufweist, ist diese vorzugsweise der Feldspule 18 zugewandt und somit an der Seite 19 vorgesehen. Die Membran 17 weist außerdem eine von der Seite 19 abgewandte weitere Seite 20 auf. Copper coating be formed. The shock wave actuator also comprises a field coil 18. The field coil 18 is assigned to the diaphragm 17 and arranged on one side 19 of the diaphragm 19 of circular configuration in this embodiment. If the metal membrane 17 has a copper coating, this is preferably facing the field coil 18 and thus provided on the side 19. The membrane 17 also has a side 20 facing away from the side 19.
Die Seite 20 der Membran 17, die Innenwand 6 des Innenraums 5 und eine Außenseite 21 des Stoßwellenverstärkungselements 10 begrenzen einen Stoßwellenverstärkungskanal 22. Der Stoßwellenkanal 22 erstreckt sich von der Membran 17 der Stoßwellenaktorik 4 bis zu dem Dichtsitz 9. Der Stoßwellenverstärkungskanal 22 weist eine zur Leitung von The side 20 of the diaphragm 17, the inner wall 6 of the interior 5 and an outer side 21 of the shock wave reinforcement member 10 define a shock wave reinforcement channel 22. The shock wave channel 22 extends from the diaphragm 17 of the shock wave actuator 4 to the sealing seat 9. The shock wave reinforcement channel 22 has one for conduction from
Stoßwellen dienende freibleibende Querschnittsfläche 23 auf, die senkrecht zu der Achse 15 orientiert ist. Im Bereich des Stoßwellenverstärkungselements 10 ist die freibleibende Querschnittsfläche 23 ringförmig oder als mehrfach unterbrochener Ring, wie es im Bereich der Führungselemente 1 1 , 12, 13 der Fall ist, ausgestaltet.  Shock waves serving unobstructed cross-sectional area 23, which is oriented perpendicular to the axis 15. In the area of the shockwave reinforcement element 10, the remaining cross-sectional area 23 is configured annularly or as a multiply interrupted ring, as is the case in the region of the guide elements 11, 12, 13.
Bei einer Betätigung der Membran 17 mittels der Feldspule 18 wölbt sich die Membran 17 in den Innenraum 5, wie es durch eine unterbrochen dargestellte Linie 24 veranschaulicht ist. Der Injektorkörper 2 weist einen Zulaufkanal 25 und einen Ablaufkanal 26 auf. Über den Zulaufkanal 25 wird ein Medium, insbesondere Brennstoff, in den Innenraum 5 geführt. Über den Ablaufkanal 26 kann das Medium aus dem Innenraum 5 herausgeführt werden. Hierdurch können auch entstandene Blasen oder dergleichen aus dem Innenraum 5 geführt werden. Im Betrieb des Einspritzventils 1 ist der Stoßwellenverstärkungskanal 22 vollständig mit dem Medium gefüllt. Beim Betätigen der Membran 17 wird eine Stoßwelle 27 in dem Medium erzeugt, die in diesem Ausführungsbeispiel näherungsweise eben ausgestaltet ist. Die Stoßwelle 27 pflanzt sich in einer Richtung 28 in dem Medium fort und läuft somit von der Membran 17 durch den Stoßwellenverstärkungskanal 22 zu dem Upon actuation of the membrane 17 by means of the field coil 18, the membrane 17 bulges in the interior 5, as illustrated by an interrupted line 24 shown. The injector body 2 has an inlet channel 25 and an outlet channel 26. Via the inlet channel 25, a medium, in particular fuel, is guided into the interior 5. About the drain channel 26, the medium can be led out of the interior 5. As a result, any resulting bubbles or the like can be guided out of the inner space 5. During operation of the injection valve 1, the shock wave amplification channel 22 is completely filled with the medium. Upon actuation of the diaphragm 17, a shock wave 27 is generated in the medium, which is configured approximately flat in this embodiment. The shock wave 27 propagates in a direction 28 in the medium and thus passes from the membrane 17 through the shock wave amplification channel 22 to the
Dichtsitz 9. Sealing seat 9.
Das Stoßwellenverstärkungselement 10 ist konusförmig ausgestaltet. Das The shock wave amplifying element 10 is designed conical. The
Stoßwellenverstärkungselement 10 kann auch exponential geformt ausgestaltet sein. Shock amplification element 10 can also be designed exponentially shaped.
Hierbei ist eine Spitze 29 des Stoßwellenstärkungselements 10 auf die Mitte der Membran 17 gerichtet. Das Stoßwellenverstärkungselement 10 ist bezüglich der Achse 15 symmetrisch ausgebildet. Im Bereich des Stoßwellenverstärkungselements 10 nimmt eine Breite 30 der ringförmigen, freibleibenden Querschnittsfläche 23 in der Richtung 28 bis zum Dichtsitz 9 ab. Ferner nimmt die freibleibende Querschnittsfläche 23 auch zwischen der Membran 17 und der Spitze 29 ab. Die Querschnittsfläche 23 ist zwischen der Membran 17 und der Spitze 29 kreisförmig ausgestaltet. Here, a tip 29 of the Stoßwellenstärkungselements 10 is directed to the center of the membrane 17. The shock wave amplifying element 10 is with respect to the axis 15th formed symmetrically. In the region of the shockwave reinforcement element 10, a width 30 of the annular, remaining free cross-sectional area 23 decreases in the direction 28 as far as the sealing seat 9. Furthermore, the remaining cross-sectional area 23 also decreases between the membrane 17 and the tip 29. The cross-sectional area 23 is configured circular between the membrane 17 and the tip 29.
Nach der Auslenkung der Membran 17 zur Erzeugung der Stoßwelle 27 mit Hilfe der Stoßwellenaktorik 4 läuft die Stoßwelle 27 in der Richtung 28 zu dem After the deflection of the diaphragm 17 to generate the shock wave 27 by means of the shock wave actuator 4, the shock wave 27 runs in the direction 28 to the
Stoßwellenverstärkungselement 10. Das kegelförmige Stoßwellenverstärkungselement 10 durchstößt die ebene Stoßwellenfront der Stoßwelle 27 mit seiner Spitze 29. Hierbei ist das Stoßwellenverstärkungselement 10 so ausgestaltet, dass nur ein minimaler Teil der Stoßwelle 27 an der Spitze 29 reflektiert wird. Entsprechend sind auch die Shock wave reinforcement element 10. The conical shock wave reinforcement element 10 pierces the flat shock wave front of the shock wave 27 with its tip 29. Here, the shock wave reinforcement element 10 is designed such that only a minimal part of the shock wave 27 is reflected at the tip 29. Accordingly, the
Führungselemente 1 1 , 12, 13 so ausgestaltet, dass Reflektionen möglichst vermieden sind. Da sich die freibleibende Querschnittsfläche 23, insbesondere die Breite 30 der Guide elements 1 1, 12, 13 designed so that reflections are avoided as possible. Since the remaining cross-sectional area 23, in particular the width 30 of
ringförmigen Querschnittsfläche 23, und somit die Fläche der Stoßwellenfront 27 in der Richtung 28 verringert, verstärkt sich die Stoßwelle 27 in dem sich verengenden annular cross-sectional area 23, and thus reduces the area of the shock wave front 27 in the direction 28, the shock wave 27 amplifies in the narrowing
Stoßwellenverstärkungskanal 22. Shock amplification channel 22.
Wenn die verstärkte Stoßwelle an den Dichtsitz 9 gelangt, dann wird auf Grund des hohen lokalen Drucks eine Kraft auf den Ventilschließkörper 8 in der Öffnungsrichtung 14 ausgeübt. Die Größe der Kraft kann über die gegebenen Flächenverhältnisse und Winkel des Pegels des Ventilschließkörpers 8 und der Fläche im Bereich des Dichtsitzes 9 eingestellt werden. In einem Innenraum 35 der Injektorhülse 3 sind ein Federelement 36 in Form eines When the reinforced shock wave reaches the sealing seat 9, a force is exerted on the valve closing body 8 in the opening direction 14 due to the high local pressure. The magnitude of the force can be adjusted over the given area ratios and angles of the level of the valve closing body 8 and the area in the region of the sealing seat 9. In an interior 35 of the injector 3, a spring element 36 in the form of a
Tellerfederpakets und ein Einstellmittel 37 in Form von Einstellscheiben angeordnet. Das Federelement 36 ist vorgespannt, so dass der Ventilschließkörper 8 entgegen der  Disc spring packs and an adjustment means 37 arranged in the form of shims. The spring element 36 is biased, so that the valve closing body 8 against the
Öffnungsrichtung 14 mit einer Vorspannung gegen die Ventilsitzfläche 7 gepresst ist. Wenn die durch die verstärkte Stoßwelle 27 auf den Ventilschließkörper 8 einwirkende öffnende Kraft die Schließkraft des Federelements 36 übersteigt, dann wird der Ventilschließkörper 8 in der Öffnungsrichtung 14 verstellt. Hierdurch kommt es zum Öffnen des Dichtsitzes 9 und somit zum Austritt des Mediums aus dem Innenraum 5 über Spritzlochbohrungen 38, 39. Durch die Stoßwelle kann hierbei eine Zerstäubung des Mediums in den umliegenden Raum, insbesondere einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, erreicht werden. Opening direction 14 is pressed with a bias against the valve seat surface 7. When the opening force applied to the valve closing body 8 by the reinforced shock wave 27 exceeds the closing force of the spring member 36, the valve closing body 8 is displaced in the opening direction 14. This leads to the opening of the sealing seat 9 and thus to the escape of the medium from the inner space 5 via injection holes 38, 39. In this case, an atomization of the medium in the surrounding space, in particular a combustion chamber of an internal combustion engine can be achieved by the shock wave.
Der Ventilschließkörper 8 weist einen Druckausgleichskanal 40 auf, so dass eine hydraulische Dämpfung des Ventilschließkörpers 8 während der öffnenden Bewegung vermieden ist. Nachdem die verstärkte Stoßwelle die druckwirksamen Bereiche des Ventilschließkörpers 8 am Dichtsitz 9 verlassen hat, überwiegt wieder die schließende Kraft des Federelements 36, so dass der Ventilschließkörper 8 entgegen der Öffnungsrichtung 14 verstellt wird und durch das Aufsetzen des Ventilschließkörpers 8 an der Ventilsitzfläche 7 der Dichtsitz 9 wieder geschlossen ist. Das während des Einspritzvorgangs über die Spritzlochbohrungen 38, 39 ausgetretene Medium wird über den Zulaufkanal 25 ersetzt. Hierbei kann ein stetiger Fluss des einzuspritzenden Mediums über den Zulaufkanal 25 und den Ablaufkanal 26 erreicht werden, wobei eventuell gebildete Gasblasen aus dem Innenraum 5 befördert werden. Somit ist das Einspritzventil 1 für die nächste Einspritzung vorbereitet. The valve closing body 8 has a pressure compensation channel 40, so that a hydraulic damping of the valve closing body 8 during the opening movement is avoided. After the reinforced shock wave has left the pressure-effective areas of the valve closing body 8 at the sealing seat 9, again dominates the closing force of the spring element 36, so that the valve closing body 8 is adjusted against the opening direction 14 and by placing the valve closure member 8 on the valve seat surface 7 of the sealing seat. 9 is closed again. The leaked during the injection process via the injection holes 38, 39 medium is replaced by the inlet channel 25. In this case, a continuous flow of the medium to be injected can be achieved via the inlet channel 25 and the outlet channel 26, any gas bubbles formed being conveyed out of the interior 5. Thus, the injection valve 1 is prepared for the next injection.
In diesem Ausführungsbeispiel ist an der Führungsbohrung 16 ein Dichtring 41 vorgesehen, der den Innenraum 35 der Injektorhülse 3 abdichtet. Der Dichtring 41 ist aus einem temperaturresistenten Material gebildet, das beispielsweise bis zu einer maximalen In this embodiment, a sealing ring 41 is provided on the guide bore 16, which seals the interior 35 of the injector 3. The sealing ring 41 is formed of a temperature-resistant material, for example, up to a maximum
Brennraumtemperatur beständig ist. Der Druck des Mediums im Innenraum 4 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 100 kPa (1 Bar) und 500 kPa (5 Bar) liegen. Combustion chamber temperature is stable. For example, the pressure of the medium in the interior 4 may be in the range between 100 kPa (1 bar) and 500 kPa (5 bar).
Somit kann das Einspritzventil 1 definiert einzelne Einspritzstrahlen erzeugen. Speziell wird in zuverlässiger Weise ein ausreichender Druck erzeugt, um beispielsweise eine Thus, the injection valve 1 can generate defined individual injection jets. Specifically, a sufficient pressure is reliably generated, for example, a
zuverlässige Einspritzung gegen einen großen Brennraumdruck zu erzeugen. to produce reliable injection against a large combustion chamber pressure.
Für die Stoßwellenerzeugung durch das Stoßwellenverstärkungselement 10 wird eine sehr schnelle, explosionsartige Entladung der gespeicherten Energiemenge benötigt. Hierbei kann in einer Zeit von wenigen Mikrosekunden eine Energiemenge von etwa 20 J abgegeben werden, was einer Leistungen von einigen MW entspricht. Bei For the shock wave generation by the shock wave amplifying element 10 a very fast, explosive discharge of the stored amount of energy is needed. Here, in a time of a few microseconds, an amount of energy of about 20 J are delivered, which corresponds to a power of a few MW. at
ferromagnetischen oder piezoelektrischen Aktoren sind die Leistungsdichten auf Grund der Sättigungseffekte des Ferromagnetismus und des Ferroelektrikums begrenzt. Andererseits werden relativ große Volumenverdrängungen benötigt, um eine ausreichende Menge an Medium durch den Stoßwellenverstärkungskanal 22 zu fördern und somit einzuspritzen. ferromagnetic or piezoelectric actuators, the power densities are limited due to the saturation effects of the ferromagnetism and the ferroelectric. On the other hand, relatively large volume displacements are needed to promote and thus inject a sufficient amount of medium through the shock wave amplification channel 22.
Die Metallmembran 17 wird in diesem Ausführungsbeispiel deshalb induktiv betätigt. The metal diaphragm 17 is therefore actuated inductively in this embodiment.
Hierbei wird ein kurzer Strompuls in der als spiralförmigen Luftspule ausgestalteten In this case, a short current pulse in the designed as a spiral air-core coil
Feldspule 18 erzeugt. Dieser Strompuls erzeugt ein magnetisches Feld, das in der leitfähigen Metallmembran 17 einen Induktionsstrom in Form eines Wirbelstroms induziert, der dem Spulenstrom durch die Feldspule 18 entgegengerichtet ist. Hierbei ist die auf die Metallmembran 17 entsprechend dem Induktionsgesetz wirkende Kraft um so größer, je kürzer der Abstand der Feldspule 18 zur Metallmembran 17 ist. Deshalb ist die Feldspule 18 möglichst nah und vorzugsweise direkt an der Seite 19 der Metallmembran 17 angeordnet. Bei einer Stromstärke von 1000 A kann beispielsweise eine Kraft im Bereich von einigen kN auf die Metallmembran 17 wirken. Mit solchen Kräften können relativ große Auslenkungen, insbesondere Auslenkungen von mehr als 1 mm, der Metallmembran 17 erreicht werden, wie es beispielsweise durch die unterbrochen dargestellte Linie 24 veranschaulicht ist. Field coil 18 generated. This current pulse generates a magnetic field which induces an induction current in the form of an eddy current in the conductive metal membrane 17, which current is directed counter to the coil current through the field coil 18. Here, the force acting on the metal membrane 17 according to the law of induction force is greater, the shorter the distance of the field coil 18 to the metal membrane 17 is. Therefore, the field coil 18 is as close as possible and preferably directly on the side 19 of the metal membrane 17th arranged. At a current of 1000 A, for example, a force in the range of a few kN can act on the metal membrane 17. With such forces, relatively large deflections, in particular deflections of more than 1 mm, of the metal membrane 17 can be achieved, as illustrated, for example, by the interrupted line 24.
Die Feldspule 18 kann auch auf eine zylindrische oder konische Mantelfläche eines Zylinders beziehungsweise Konus angebracht werden, um die Amplitude der Stoßwelle 27 mit geeigneten Wellenkonzentratoren zu erhöhen. The field coil 18 can also be mounted on a cylindrical or conical surface of a cylinder or cone, in order to increase the amplitude of the shock wave 27 with suitable wave concentrators.
Der Wirkungsgrad für die rein magnetische Kopplung beträgt etwa 75 %. Ein Teil der Energie wird in der Metallmembran 17 in Wärme umgewandelt und an das Medium im Bereich der Seite 20 abgegeben. Durch Erwärmung kommt es somit zu einer Ausdehnung des Mediums an der Seite 20 der Membran 17, was sozusagen zu einer thermischen Welle führt, die den Entstehungsprozess der Stoßwelle 27 unterstützt. The efficiency for the purely magnetic coupling is about 75%. Part of the energy is converted into heat in the metal membrane 17 and released to the medium in the region of the side 20. By heating, there is thus an expansion of the medium on the side 20 of the membrane 17, which leads to a thermal wave, so to speak, which supports the formation process of the shockwave 27.
Außerdem kann die Stoßwellenaktorik 4 eine Pumpfunktion realisieren. Die Metallmembran 17 oder der Kolben ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Stahlblech gebildet, welches zu der Feldspule 18 hin zur Verbesserung der Leitfähigkeit mit Kupfer oder ähnlichem beschichtet ist. Nachdem durch Betätigen der Membran 17 die durch den Puls des Stroms durch die Feldspule 18 bestimmte Menge injiziert worden ist, kann die In addition, the shock wave actuator 4 can realize a pumping function. The metal diaphragm 17 or the piston is preferably formed of a ferromagnetic steel sheet which is coated with the field coil 18 to improve the conductivity with copper or the like. After the amount determined by the pulse of the current through the field coil 18 has been injected by operating the membrane 17, the
Membran 17 mittels eines durch die Feldspule 18 geführten Gleichstroms oder eines NF- Stroms mit einer Frequenz von weniger als 1 kHz in die in der Fig. 1 dargestellte Membrane 17 by means of a guided through the field coil 18 direct current or a low-frequency current having a frequency of less than 1 kHz in the illustrated in FIG
Ursprungslage gezogen werden. Hierdurch wird an der Seite 20 der Membran 17 ein Unterdruck erzeugt, der zum Ansaugen des Mediums aus dem Zulaufkanal 25 führt. Origin are drawn. As a result, a negative pressure is generated on the side 20 of the membrane 17, which leads to the suction of the medium from the inlet channel 25.
Zusätzlich oder alternativ kann die Rückstellfunktion auch durch eine Rückstellfeder, die auf die Membran 17 einwirkt, realisiert werden. Somit können Brennstoffe, insbesondere Benzin oder Diesel, Harnstoff für eine Additionally or alternatively, the reset function can also be realized by a return spring which acts on the membrane 17. Thus, fuels, especially gasoline or diesel, urea for a
Abgasverbesserung oder andere Medien in zuverlässiger Weise von dem Einspritzventil 1 über die Spritzlochbohrungen 38, 39 abgespritzt werden.  Exhaust gas improvement or other media are sprayed in a reliable manner from the injection valve 1 via the injection holes 38, 39.
Fig. 2 zeigt ein Einspritzventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran 17 als rohrförmige und konische Membran 17 ausgestaltet. Eine Innenseite 20' der Membran 17 begrenzt hierbei den Stoßwellenverstärkungskanal 22. Ferner ist die Feldspule 18 im Bereich einer Außenseite 19' der Membran 17 angeordnet. Zum Betätigen der Stoßwellenaktorik wird ein Strom durch die Feldspule 18 geführt, der einen FIG. 2 shows an injection valve 1 in an excerptional, schematic sectional view according to a second exemplary embodiment. In this embodiment, the membrane 17 is configured as a tubular and conical membrane 17. An inner side 20 'of the membrane 17 in this case limits the shock wave amplification channel 22. Further, the Field coil 18 in the region of an outer side 19 'of the membrane 17 is arranged. To actuate the Stoßwellenaktorik a current is passed through the field coil 18, the one
Induktionsstrom (Wirbelstrom) in der Membran 17 erzeugt und somit zu einer abstoßenden Kraft auf die Membran 17 führt. Hierdurch wölbt sich die Membran 17 umfänglich in Induced current (eddy current) generated in the membrane 17 and thus leads to a repulsive force on the membrane 17. As a result, the membrane 17 bulges circumferentially in
Richtung auf die Achse 15. Somit kommt es zu der Erzeugung einer Stoßwelle 27, die sich in der Richtung 28 durch den Stoßwellenverstärkungskanal 22 ausbreitet. Im Direction to the axis 15. Thus, there is the generation of a shock wave 27, which propagates in the direction 28 through the shock wave amplification channel 22. in the
Stoßwellenverstärkungskanal 22 wird die Stoßwelle 27 verstärkt. Die verstärkte Stoßwelle läuft bis zu dem Dichtsitz 9, wodurch es zum Abspritzen des Mediums über die Shock wave amplification channel 22, the shock wave 27 is amplified. The reinforced shock wave runs up to the sealing seat 9, whereby it for spraying the medium over the
Spritzlochbohrungen 38, 39 kommt. Spray hole bores 38, 39 is coming.
Bei dieser Ausgestaltung kann die Amplitude der Stoßwelle 27 mit geeigneten In this embodiment, the amplitude of the shock wave 27 with suitable
Wellenkonzentratoren erhöht werden. Wave concentrators are increased.
Der Zulaufkanal 25 kann an einem Ende 42 des Innenraums 5 in den Innenraum 5 münden. The inlet channel 25 may open into the interior 5 at one end 42 of the interior 5.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. The invention is not limited to the described embodiments.

Claims

Ansprüche claims
1 . Einspritzventil (1 ), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen oder für 1 . Injection valve (1), in particular injector for fuel injection systems or for
Abgasnachbehandlungsanlagen, mit einer Stoßwellenaktorik (4), einem Ventilschließkörper (8), der mit einer Ventilsitzfläche (7) zu einem Dichtsitz (9) zusammenwirkt, und einem Stoßwellenverstärkungskanal (22), der zum Leiten von von der Stoßwellenaktorik (4) erzeugten Stoßwellen (27) zu dem Dichtsitz (9) und zum Verstärken dieser Stoßwellen (27) dient. Exhaust aftertreatment systems, comprising a shock wave actuator (4), a valve closing body (8) which cooperates with a valve seat surface (7) to a sealing seat (9), and a shock wave amplification channel (22) for conducting shock waves generated by the shock wave actuator (4) ( 27) to the sealing seat (9) and for reinforcing these shock waves (27).
2. Einspritzventil nach Anspruch 1 , 2. Injection valve according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine zur Leitung der Stoßwellen (27) dienende, freibleibende Querschnittsfläche (23) des Stoßwellenverstärkungskanals (22) von der Stoßwellenaktorik (4) zu dem Dichtsitz (9) hin zumindest abschnittsweise abnimmt. a non-remaining cross-sectional area (23) of the shockwave amplification channel (22) serving to guide the shockwaves (27) decreases at least in sections from the shockwave actuator (4) to the sealing seat (9).
3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, 3. Injection valve according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein Injektorkörper (2) vorgesehen ist, der zumindest einen Innenraum (5) aufweist, dass in den Innenraum (5) ein Stoßwellenverstärkungselement (10) eingesetzt ist, dass der Stoßwellenverstärkungskanal (22) zumindest abschnittsweise zwischen einer Innenwand (6) des Innenraums (5) und dem Stoßwellenverstärkungselement (10) ausgestaltet ist und dass eine Spitze (29) des Stoßwellenverstärkungselements (10) in dem in that an injector body (2) is provided which has at least one interior space (5) that a shockwave reinforcement element (10) is inserted into the interior space (5) such that the shockwave reinforcement passageway (22) is at least partially interposed between an interior wall (6) of the interior space (6). 5) and the shock wave amplifying element (10) is configured and that a tip (29) of the shock wave amplifying element (10) in the
Stoßwellenverstärkungskanal (22) entgegen einer Ausbreitungsrichtung (28) der erzeugten Stoßwellen (27) orientiert ist. Shock wave amplification channel (22) against a propagation direction (28) of the generated shock waves (27) is oriented.
4. Einspritzventil nach Anspruch 3, 4. Injection valve according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Stoßwellenverstärkungskanal (22) zwischen der Innenwand (6) des Innenraums (5) und dem Stoßwellenverstärkungselement (10) zumindest abschnittsweise ringförmig und/oder abschnittsweise teilringförmig und/oder abschnittsweise als mehrmals in that the shockwave reinforcement channel (22) between the inner wall (6) of the inner space (5) and the shockwave reinforcement element (10) is at least partially ring-shaped and / or partially partially ring-shaped and / or in sections as several times
unterbrochener Ring ausgestaltet ist broken ring is configured
und/oder and or
dass das Stoßwellenverstärkungselement (10) zumindest näherungsweise als konisches Stoßwellenverstärkungselement (10) ausgestaltet ist und/oder the shockwave reinforcement element (10) is designed at least approximately as a conical shockwave reinforcement element (10) and or
dass sich die Innenwand (6) des Innenraums (5) zumindest abschnittsweise von derthat the inner wall (6) of the interior (5) at least partially from the
Stoßwellenaktorik (4) zu dem Dichtsitz (9) hin verjüngt Shock wave actuator (4) to the sealing seat (9) tapers
und/oder and or
dass die Innenwand (6) des Innenraums (5) zumindest abschnittsweise konisch ausgestaltet ist. that the inner wall (6) of the inner space (5) is at least partially conical.
5. Einspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, 5. Injection valve according to claim 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Ventilschließkörper (8) an dem Stoßwellenverstärkungselement (10) ausgestaltet ist. in that the valve closing body (8) is designed on the shock wave amplification element (10).
6. Einspritzventil nach Anspruch 5, 6. Injection valve according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zumindest ein Führungselement (1 1 , 12, 13) für das Stoßwellenverstärkungselement (10) vorgesehen ist, das in dem Innenraum (5) des Injektorkörpers (2) angeordnet ist, und/oder in that at least one guide element (11, 12, 13) is provided for the shockwave reinforcement element (10) which is arranged in the inner space (5) of the injector body (2), and / or
dass ein Federelement (36) vorgesehen ist, das den Ventilschließkörper (8) gegen den Dichtsitz (9) beaufschlagt, a spring element (36) is provided which acts on the valve closing body (8) against the sealing seat (9),
und/oder and or
dass der Ventilschließkörper (8) zumindest einen Druckausgleichskanal (40) aufweist. the valve closing body (8) has at least one pressure equalization channel (40).
7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Injection valve according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Stoßwellenaktorik (4) eine elektrisch leitende, elastische Membran (17) oder einen Kolben und zumindest eine Feldspule (18) aufweist und dass die Feldspule zur Erzeugung eines Induktionsstroms in der Membran (17) der Membran (17) zugeordnet ist in that the shockwave actuator (4) has an electrically conductive, elastic membrane (17) or a piston and at least one field coil (18), and in that the field coil is assigned to the membrane (17) for generating an induction current in the membrane (17)
beziehungsweise zur Erzeugung eines Induktionsstroms in dem Kolben dem Kolben zugeordnet ist. or for generating an induction current in the piston associated with the piston.
8. Einspritzventil nach Anspruch 7, 8. Injection valve according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Membran (17) beziehungsweise der Kolben als zumindest näherungsweise kreisförmige Membran (17) beziehungsweise als zumindest näherungsweise kreisförmiger Kolben ausgestaltet ist und dass die Feldspule (18) im Bereich einer von dem the diaphragm (17) or the piston is designed as an at least approximately circular diaphragm (17) or as an at least approximately circular piston, and in that the field coil (18) in the region of one of the
Stoßwellenverstärkungskanal (22) abgewandten Seite (19) der Membran (17) Shock wave amplification channel (22) facing away from side (19) of the membrane (17)
beziehungsweise des Kolbens angeordnet ist. or the piston is arranged.
9. Einspritzventil nach Anspruch 7, 9. Injection valve according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Membran (17) als rohrförmige und/oder konische Membran (17) ausgestaltet ist, dass eine Innenseite (20') der Membran (17) den Stoßwellenverstärkungskanal (22) begrenzt und dass die Feldspule (18) im Bereich einer Außenseite (19') der Membran (17) angeordnet ist. in that the membrane (17) is configured as a tubular and / or conical membrane (17), that an inner side (20 ') of the membrane (17) delimits the shock wave amplification channel (22) and that the field coil (18) is arranged in the region of an outer side (19 ') of the membrane (17) is arranged.
10. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 10. Injection valve according to one of claims 7 to 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Membran (17) zumindest im Wesentlichen als Metallmembran (17) ausgestaltet ist. the membrane (17) is designed at least substantially as a metal membrane (17).
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