WO2002077437A1 - Einspritzventil - Google Patents

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WO2002077437A1
WO2002077437A1 PCT/DE2002/001025 DE0201025W WO02077437A1 WO 2002077437 A1 WO2002077437 A1 WO 2002077437A1 DE 0201025 W DE0201025 W DE 0201025W WO 02077437 A1 WO02077437 A1 WO 02077437A1
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Johannes-Jörg Rueger
Wolfgang Stoecklein
Dietmar Schmieder
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention is based on an injection valve, in particular an injection valve for an internal combustion engine, according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.
  • Such a valve is known from practice. It is used in particular in conjunction with common rail fuel injection systems for diesel combustion machines.
  • the injection valve is constructed in such a way that it consists of a so-called nozzle module, which comprises an injection nozzle controlled by means of a nozzle needle and is actuated by means of a so-called valve control module, which is designed like a valve.
  • the nozzle module is controlled in such a way that the nozzle module comprises a valve control chamber which is operatively connected to a valve control piston and in which the valve control chamber is likewise operated Injector in the combustion chamber fluid is included.
  • the position of the valve control piston and thus also the position of the nozzle needle forming a structural unit with the valve control piston changes via a pressure change in the valve control chamber caused by the valve control module.
  • the valve control module is designed like a valve. It therefore includes a valve closing member.
  • the fluid pressure prevailing in the valve control chamber of the nozzle module acts on this valve closing element via a so-called outlet throttle.
  • the valve closing member is actuated by means of a piezoelectric actuator, which generally acts on the valve closing member via a so-called actuating piston connected to the piezoelectric actuator, a hydraulic coupler and an actuating piston connected to the valve closing member.
  • valve closing member When the piezoelectric actuator is actuated, in a valve control module constructed in this way, the valve closing member is lifted from a valve seat interacting with it, so that the pressure prevailing in the valve control chamber of the nozzle module is reduced via the discharge throttle, as a result of which the injection nozzle opens.
  • the piezoelectric actuator is usually controlled by means of a microprocessor which specifies a specific control gradient.
  • the control gradient specifies the time within which the voltage on the actuator required to expand the piezoelectric actuator gate is built up, ie the time within which it experiences its maximum elongation.
  • the piezoelectric actuator is usually by means of a mechanical spring, e.g. a coil spring, biased in the direction facing away from the valve closing member.
  • a mechanical spring e.g. a coil spring
  • the reason for this is that the piezoelectric actuator does not withstand tensile forces.
  • the individual layers of a piezoelectric actuator constructed from several layers would be torn apart, so that short circuits would occur and the injection valve could no longer be used.
  • the size of the spring preload essentially only influences the operating point of the piezoelectric actuator, but not its lifting capacity.
  • the biasing spring has a relatively large bias.
  • the injection valve according to the invention with the features according to the preamble of claim 1, in which the control gradient is a variable depending on the supply pressure, has the advantage that due to the variable control gradient independent of the supply pressure - this is the so-called rail pressure in the case of a common rail injection system - the force effectively acting on the piezoelectric actuator can be kept constant and that an operating point-dependent control of the piezoelectric actuator can be achieved.
  • the control gradient increases with the supply pressure. This means that at a comparatively low supply pressure, the excitation of the system, i.e. of the piezoelectric actuator takes place more slowly than with a comparatively high supply pressure.
  • This embodiment is based on the fact that when the piezoelectric actuator is actuated, the valve closing member must first be opened against the supply pressure. Once the force required to open the valve closing member is applied to the valve closing member, i.e. When the so-called opening force is overcome, the valve closing member "flies" and the piezoelectric actuator expands very quickly. In this phase, different forces act on the piezoelectric actuator depending on the supply pressure. These forces increase with increasing supply pressure.
  • the biasing spring acting on the piezoelectric actuator can be designed to be relatively small and compact and can be provided with a comparatively low bias.
  • the installation space required for the prestressing spring can be dimensioned comparatively small and a significant cost reduction can be achieved.
  • Figure 1 is a sectional view of an injection valve according to the invention in longitudinal section
  • Figure 2 is a flow chart for controlling the injection valve of Figure 1
  • the embodiment shown in Figure 1 shows an injection valve 1, which is intended in particular for fuel injection into a diesel engine.
  • the injection valve 1 comprises a valve control module 2 and a nozzle module 3 with a nozzle body 5, in which a valve control piston 4 is arranged, which forms a structural unit with a nozzle needle (not shown here) and controls an injection nozzle via this or can be identical to it.
  • a fuel supply channel 6 is also formed in the nozzle body 5 of the nozzle module 3.
  • the fuel supply channel 6 is connected to a high-pressure accumulator, not shown here, which is common for several injection valves, a so-called common rail of a conventional type.
  • the fuel carried in the high pressure supply line 6 can thus be under a pressure or rail pressure p_R of e.g. up to 1.6 kbar.
  • the position of the valve control piston 4 and thus that of the nozzle needle is set via the pressure level prevailing in the valve control chamber 7.
  • the valve control chamber 7 is connected to the valve control module 2 via an outlet throttle 9.
  • the start and duration of an injection process and the associated injection quantity can be set by means of the valve control module 2.
  • a valve member 10 is arranged in the valve control module 2, which is guided in a valve body 11 and which can be actuated by means of a piezoelectric actuator 12.
  • the piezoelectric actuator 12 is arranged on that side of the valve member 10 which faces away from the valve control piston 4 and thus the combustion chamber of the internal combustion engine and acts on a piston 14 which is assigned to the valve member 10 and is referred to as an actuating piston. Furthermore, the valve member 10 comprises a second piston 15, a so-called actuating piston, which serves to actuate a valve closing member 16.
  • the actuating piston 15 itself is actuated via a hydraulic coupler 17, which is designed as a hydraulic chamber and transmits the axial deflection of the actuating piston 14 moved by means of the piezoelectric actuator 12 to the actuating piston 15.
  • the hydraulic translation causes the actuating piston 15 to make a stroke which is increased by the ratio of the piston diameters when the actuating piston 14, which here has a larger diameter than the actuating piston 15, is moved a certain distance by means of the piezoelectric actuator 12.
  • valve closing member 16 interacts with a valve seat 22, which is designed here as a ball seat.
  • valve seat 22 is designed here as a ball seat.
  • the valve closing member interacts with two valve seats and thus forms a double seat valve.
  • the valve closing member 16 is arranged in a valve chamber 18 which, when the piezoelectric actuator 12 is not actuated, is separated from a so-called drain chamber 19 by means of the valve closing member 16 interacting with the valve seat 22, from which a drain channel 20 branches off.
  • This drain channel 20 leads to a leakage connection of the injection valve 1, which is not shown in any more detail and which in turn is connected to a fuel storage tank.
  • the piezoelectric actuator 12 is biased by a biasing spring 21 in the direction facing away from the valve control piston 4. Furthermore, the piezoelectric actuator 12 is constructed in the usual manner from a plurality of layers and is connected via lines to a valve control unit 30 shown schematically in FIG.
  • a voltage gradient dU / dt for controlling the piezoelectric actuator 12 is specified, among other things, during the operation of the injection valve 1.
  • This so-called control gradient dU / dt is dependent on the fluid pressure p_R prevailing in the fuel supply line 6 and is set to the corresponding desired value by means of the control unit 30. This is shown in FIG. 2 using a structural diagram.
  • the fluid pressure or rail pressure p_R acts on the valve closing member 16 via the inlet throttle 8, the valve control chamber 7 and the outlet throttle 9.
  • the piezoelectric actuator 12 is actuated very quickly by means of the valve control unit 30, ie the valve control unit 30 specifies a comparatively large actuation gradient dU / dt.
  • the valve control unit 30 specifies a comparatively low control gradient dU / dt at a low rail pressure p_R.
  • the course of the control gradient dU / dt as a function of the rail pressure p_R is shown in FIG. 3. As can be seen therein, the control gradient dU / dt increases with increasing rail pressure p_R.

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Abstract

Es wird ein Einspritzventil, insbesondere ein Einspritzventil für eine Verbrennungsmaschine, vorgeschlagen. Dieses umfasst ein Düsenmodul (3) das eine Einspritzdüse und eine Zufuhrleitung für ein unter einem Zufuhrdruck (p_R) stehendes Fluid aufweist, sowie ein Ventilsteuermodul (2), das mit dem Düsenmodul (3) in Wirkverbindung steht und zumindest ein Ventilschliessglied (16), auf das der Zufuhrdruck (p-r) wirkt, und einen piezoelektrischen Aktor (12) aufweist, welcher zur Betätigung des Ventilschliessglieds (16) dient und der mittels einer Feder (21) in der dem Ventilschliessglied (16) abgewandten Richtung vorgespannt ist, wobei die Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors (12) mittels einer Ventilsteuereinheit (30) erfolgt und diese einen Ansteuergradienten (dU/dt) vorgibt. Der Ansteuergradient (dU/dt) ist eine von dem Zufuhrdruck (p_R) abhängige Grösse.

Description

Einspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Einspritzventil, insbesondere einem Einspritzventil für eine Verbrennungsmaschine, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus .
Ein derartiges Ventil ist aus der Praxis bekannt . Es wird insbesondere in Verbindung mit Common-Rail-Speieherein- spritzsystemen für Dieselverbrennungsmaschinen eingesetzt. Das Einspritzventil ist hierbei derart aufgebaut, daß es aus einem sogenannten Düsenmodul besteht, das eine mittels einer Düsennadel gesteuerte Einspritzdüse umfaßt und mittels eines sogenannten VentilSteuermoduls betätigt wird, welches ventilartig ausgebildet ist. Die Steuerung des Düsenmoduls erfolgt derart, daß das Düsenmodul einen mit einem Ventilsteuerkolben in Wirkverbindung stehenden Ventil- steuerraum umfaßt, in welchem ebenfalls das mittels des Einspritzventils in den Verbrennungsraum einzuspritzende Fluid enthalten ist. Über eine mittels des Ventilsteuermoduls bewirkte Druckänderung in dem Ventilsteuerraum verändert sich die Lage des Ventilsteuerkolbens und damit auch die Lage der mit dem Ventilsteuerkolben eine Baueinheit bildenden Düsennadel.
Wie vorstehend ausgeführt, ist das Ventilsteuermodul ventilartig ausgeführt. Es umfaßt daher ein Ventilschließglied. Auf dieses Ventilschließglied wirkt über eine sogenannte Ablaufdrossel der in dem Ventilsteuerraum des Düsenmoduls herrschende Fluiddruck. Die Betätigung des Ventil- schließglieds erfolgt mittels eines piezoelektrischen Aktors, der in der Regel über einen mit dem piezoelektrischen Aktor verbundenen sogenannten Stellkolben, einen hydraulischen Koppler und einen mit dem Ventilschließglied verbundenen sogenannten Betätigungskolben auf das Ventilschließglied wirkt.
Bei Betätigung des piezoelektrischen Aktors wird bei einem derartig aufgebauten Ventilsteuermodul das Ventilschließglied von einem mit demselben zusammenwirkenden Ventilsitz abgehoben, so daß sich über die Ablaufdrossel der in dem Ventilsteuerraum des Düsenmoduls herrschende Druck verringert, wodurch sich die Einspritzdüse öffnet.
Die Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors erfolgt üblicherweise mittels eines Mikroprozessors, welcher einen bestimmten Ansteuergradienten vorgibt. Der Ansteuergradient gibt vor, innerhalb welcher Zeit die zur Ausdehnung des piezoelektrischen Aktors erforderliche Spannung an dem Ak- tor aufgebaut wird, d.h. innerhalb welcher Zeit dieser seine maximale Längung erfährt .
Der piezoelektrische Aktor ist in der Regel mittels einer mechanischen Feder, z.B. einer Spiralfeder, in der dem Ventilschließglied abgewandten Richtung vorgespannt. Der Grund hierfür liegt darin, daß der piezoelektrische Aktor Zugkräften nicht standhält. Insbesondere würden bei solchen Zugkräften die einzelnen Schichten eines aus mehreren Schichten aufgebauten piezoelektrischen Aktors auseinandergerissen werden, so daß es zu Kurzschlüssen käme und das Einspritzventil nicht mehr verwendet werden könnte. Die Größe der Federvorspannung beeinflußt im wesentlichen nur den Betriebspunkt des piezoelektrischen Aktors, nicht aber dessen Hubvermögen.
Bei bekannten Einspritzventilen der einleitend genannten Art hat die Vorspannfeder eine relativ große Vorspannung. Dies erfordert jedoch nachteilhafterweise einen relativ großen Bauraum für die Vorspannfeder, was sich wiederum entsprechend negativ in den Kosten des Einspritzventils niederschlägt .
Vorteile der Erfindung
Das Einspritzventil nach der Erfindung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welchem der Ansteuergradient eine von dem Zufuhrdruck abhängige Größe ist, hat demgegenüber den Vorteil, daß aufgrund des variabel ausgestalteten Ansteuergradientens unabhängig von dem Zufuhrdruck - dies ist im Fall eines Common-Rail- Einspritzsystems der sogenannte Raildruck - die effektiv auf den piezoelektrischen Aktor wirkende Kraft konstant gehalten werden kann, und daß sich eine betriebspunktabhängige Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors erreichen läßt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Einspritzven- tiles nach der Erfindung wächst der Ansteuergradient mit dem Zufuhrdruck. Dies bedeutet, daß bei einem vergleichsweise niedrigen Zufuhrdruck die Anregung des Systems, d.h. des piezoelektrischen Aktors, langsamer erfolgt als bei einem vergleichsweise hohen Zufuhrdruck.
Diese Ausführungsform beruht auf der Tatsache, daß bei der Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors das Ventilschließglied zunächst gegen den Zufuhrdruck geöffnet werden muß. Sobald die zur Öffnung des Ventilschließglieds erforderliche Kraft auf das Ventilschließglied ausgeübt ist, d.h. wenn die sogenannte Öffnungskraft überwunden ist, „fliegt" das Ventilschließglied auf und der piezoelektrische Aktor dehnt sich sehr schnell aus. In dieser Phase wirken je nach Zufuhrdruck unterschiedliche Kräfte auf den piezoelektrischen Aktor. Diese Kräfte nehmen mit steigendem Zufuhrdruck zu.
Bei konstantem Ansteuergradienten, d.h. bei vom Zufuhrdruck unabhängiger Ansteuerung und Anregung des Systems, würde sich insbesondere der Fall eines niedrigen Zufuhrdrucks problematisch gestalten, denn den Kräften, die durch die Ansteuerung verursacht werden, wirken in diesem Fall nur vergleichsweise geringe Kräfte entgegen, die aus dem Zu- fuhrdruck herrühren. Nach der Erfindung erfolgt nun aber die Ansteuerung in Abhängigkeit von dem Zufuhrdruck, so daß die auf den Aktor wirkende Kraft, d.h. die Entlastung, konstant gehalten werden kann.
Dies hat wiederum zur Folge, daß die an dem piezoelektrischen Aktor angreifende Vorspannfeder relativ klein und kompakt ausgelegt werden kann und mit einer vergleichsweise geringen Vorspannung versehen sein kann. Dadurch kann der für die Vorspannfeder erforderliche Bauraum vergleichsweise klein dimensioniert werden und eine deutliche Kostenreduzierung erzielt werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des Einspritzventils nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen
Figur 1 eine ausschnittsweise Darstellung eines Einspritzventils nach der Erfindung im Längsschnitt, und
Figur 2 ein Flußdiagramm zur Ansteuerung des Einspritzventils nach Figur 1, und
Figur 3 den Verlauf eines Gradienten zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Aktors in Abhängigkeit von einem Fluidzu- fuhrdruck . Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Einspritzventil 1, das insbesondere zur Kraftstoffeinspritzung in eine Dieselverbrennungsmaschine bestimmt ist. Das Einspritzventil 1 umfaßt hierzu ein Ventilsteuermodul 2 sowie ein Düsenmodul 3 mit einem Düsenkörper 5, in dem ein Ventilsteuerkolben 4 angeordnet ist, der mit einer hier nicht dargestellten Düsennadel eine Baueinheit bildet und über diese eine Einspritzdüse steuert bzw. mit dieser identisch sein kann.
In dem Düsenkörper 5 des Düsenmoduls 3 ist zudem ein Kraftstoffzufuhrkanal 6 ausgebildet. Der Kraftstoffzufuhrkanal 6 ist mit einem hier nicht dargestellten, für mehrere Ein- spritzventile gemeinsamen Hochdruckspeicher, einem sogenannten Common-Rail üblicher Bauart verbunden. Der in der Hochdruckzufuhrleitung 6 geführte Kraftstoff kann somit unter einem Druck bzw. Raildruck p_R von z.B. bis zu 1,6 kbar stehen.
An der in Figur 1 dargestellten freien Stirnseite des Ventilsteuerkolbens 4 grenzt an denselben ein Ventilsteuerraum 7, der über eine Zulaufdrossel 8 mit dem Kraftstoffzufuhrkanal 6 verbunden ist. Über das in dem Ventilsteuerraum 7 herrschende Druckniveau wird die Lage des Ventilsteuerkolbens 4 und damit diejenige der Düsennadel eingestellt. Der Ventilsteuerraum 7 steht hierzu über eine Ablaufdrossel 9 mit dem Ventilsteuermodul 2 in Verbindung. Mittels des Ventilsteuermoduls 2 können der Beginn und die Dauer eines Einspritzvorgangs sowie die damit verbundene Einspritzmenge eingestellt werden. Hierzu ist in dem Ventilsteuermodul 2 ein Ventilglied 10 angeordnet, das in einem Ventilkörper 11 geführt ist und das mittels eines piezoelektrischen Aktors 12 betätigbar ist. Der piezoelektrische Aktor 12 ist auf der dem Ventilsteuerkolben 4 und somit dem Brennraum der Verbrennungsmaschine abgewandten Seite des Ventilgliedes 10 angeordnet und wirkt auf einen dem Ventilglied 10 zugeordneten Kolben 14, der als Stellkolben bezeichnet wird. Des weiteren umfaßt das Ventilglied 10 einen zweiten Kolben 15, einen sogenannten Betätigungskolben, der zur Betätigung eines Ventilschließglieds 16 dient.
Die Betätigung des Betätigungskolbens 15 selbst erfolgt über einen hydraulischen Koppler 17, der als Hydraulikkammer ausgebildet ist und die axiale Auslenkung des mittels des piezoelektrischen Aktors 12 verfahrenen Stellkolbens 14 auf den Betätigungskolben 15 überträgt. Die hydraulische Übersetzung bewirkt, daß der Betätigungskolben 15 einen um das Übersetzungsverhältnis der Kolbendurchmesser vergrößerten Hub macht, wenn der Stellkolben 14, der hier einen größeren Durchmesser als der Betätigungskolben 15 aufweist, mittels des piezoelektrischen Aktors 12 eine bestimmte Wegstrecke verfahren wird.
Das Ventilschließglied 16 wirkt mit einem Ventilsitz 22 zusammen, der hier als Kugelsitz ausgebildet ist. Es ist aber in einer anderen Ausführung des ventilartig aufgebauten Ventilsteuermoduls auch möglich, daß das Ventilschließglied mit zwei Ventilsitzen zusammenwirkt und somit ein Doppelsitzventil bildet.
Das Ventilschließglied 16 ist in einer Ventilkammer 18 angeordnet, welche bei unbetätigtem piezoelektrischen Aktor 12 mittels des mit dem Ventilsitz 22 zusammenwirkenden Ventilschließglied 16 von einer sogenannten Ablaufkammer 19 getrennt ist, von welcher ein Ablaufkanal 20 abzweigt. Dieser Ablaufkanal 20 führt zu einem nicht näher dargestellten Leckageanschluß des Einspritzventils 1, welcher wiederum mit einem Kraftstoffvorratstank in Verbindung steht.
Der piezoelektrische Aktor 12 ist mittels einer Vorspannfeder 21 in der dem Ventilsteuerkolben 4 abgewandten Richtung vorgespannt. Des weiteren ist der piezoelektrische Aktor 12 in üblicher Weise aus mehreren Schichten aufgebaut und über Leitungen mit einer in Figur 2 schematisch dargestellten Ventilsteuereinheit 30 verbunden.
Mittels der Ventilsteuereinheit 30 wird beim Betrieb des Einspritzventils 1 unter anderem ein Spannungsgradient dU/dt zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 vorgegeben. Dieser sogenannte Ansteuergradient dU/dt ist abhängig von dem in der Kraftstoffzufuhrleitung 6 herrschenden Fluiddruck p_R und wird mittels der Steuereinheit 30 auf den entsprechenden Sollwert eingestellt. Dies ist in Figur 2 anhand eines Strukturbildes dargestellt.
Der Fluiddruck bzw. Raildruck p_R wirkt über die Zulauf- drossel 8, den Ventilsteuerräum 7 und die Ablaufdrossel 9 auf das Ventilschließglied 16. Bei einem hohen Raildruck p_R erfolgt die mittels der Ventilsteuereinheit 30 erfolgende Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 sehr schnell, d.h. die Ventilsteuereinheit 30 gibt einen vergleichsweise großen Ansteuergradienten dU/dt vor. Hingegen gibt die Ventilsteuereinheit 30 bei einem niedrigen Raildruck p_R einen vergleichsweise niedrigen Ansteuergradienten dU/dt vor. Der Verlauf des Ansteuergradientens dU/dt in Abhängigkeit von dem Raildruck p_R ist in Figur 3 dargestellt. Wie darin zu erkennen ist, wächst der Ansteuergradient dU/dt mit zunehmendem Raildruck p_R an.

Claims

Ansprüche
1. Einspritzventil, insbesondere für eine Verbrennungsmaschine, zumindest umfassend ein Düsenmodul (3), das eine Einspritzdüse und eine Zufuhrleitung für ein unter einem Zufuhrdruck (p_R) stehendes Fluid aufweist, sowie ein Ventilsteuermodul (2) , das mit dem Düsenmodul (3) in Wirkverbindung steht und zumindest ein Ventilschließglied (16) , auf das der Zufuhrdruck (p_r) wirkt, und einen piezoelektrischen Aktor (12) aufweist, welcher zur Betätigung des Ventilschließglieds (16) dient und der mittels einer Feder (21) in der dem Ventilschließglied (16) abgewandten Richtung vorgespannt ist, wobei die Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors (12) mittels einer Ventilsteuereinheit (30) erfolgt und diese einen Ansteuergradienten (dU/dt) vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuergradient (dU/dt) eine von dem Zufuhrdruck (p_R) abhängige Größe ist . Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuergradient (dU/dt) mit dem Zufuhrdruck (p_R) anwächst .
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US10/276,833 US7398933B2 (en) 2001-03-21 2002-03-21 Injection valve
JP2002575459A JP4272887B2 (ja) 2001-03-21 2002-03-21 噴射弁
HU0302434A HU229132B1 (en) 2001-03-21 2002-03-21 Injection valve
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AT (1) ATE331134T1 (de)
DE (2) DE10113560A1 (de)
HU (1) HU229132B1 (de)
WO (1) WO2002077437A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7147138B2 (en) * 2004-07-28 2006-12-12 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical stapling instrument having an electroactive polymer actuated buttress deployment mechanism
US7410086B2 (en) 2004-07-28 2008-08-12 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electroactive polymer-based actuation mechanism for circular stapler
US8905977B2 (en) * 2004-07-28 2014-12-09 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical stapling instrument having an electroactive polymer actuated medical substance dispenser
US7879070B2 (en) 2004-07-28 2011-02-01 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electroactive polymer-based actuation mechanism for grasper
US7513408B2 (en) * 2004-07-28 2009-04-07 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Multiple firing stroke surgical instrument incorporating electroactive polymer anti-backup mechanism
US7487899B2 (en) * 2004-07-28 2009-02-10 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical instrument incorporating EAP complete firing system lockout mechanism
US8057508B2 (en) * 2004-07-28 2011-11-15 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical instrument incorporating an electrically actuated articulation locking mechanism
US7914551B2 (en) 2004-07-28 2011-03-29 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electroactive polymer-based articulation mechanism for multi-fire surgical fastening instrument
US7857183B2 (en) 2004-07-28 2010-12-28 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical instrument incorporating an electrically actuated articulation mechanism
CN107387281A (zh) * 2017-07-31 2017-11-24 成都威特电喷有限责任公司 柴油共轨油泵进出油单向阀

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4306072A1 (de) * 1993-02-26 1994-09-08 Siemens Ag Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen einer in einem Gehäuse vorhandenen Durchtrittsöffnung
JPH10169524A (ja) * 1996-12-06 1998-06-23 Nissan Motor Co Ltd 圧電式燃料噴射弁
JPH10306762A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料噴射弁の製造装置及び製造方法
DE19848950A1 (de) * 1998-10-23 2000-04-27 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Konstantsteuerung piezoelektrischer Aktuatoren für Kraftstoffeinspritzsysteme
US6082332A (en) * 1994-07-29 2000-07-04 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated fuel injector with direct control needle valve
DE19945670A1 (de) * 1999-09-23 2001-04-05 Siemens Ag Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0665872B2 (ja) 1985-09-04 1994-08-24 株式会社日本自動車部品総合研究所 液圧液体の噴射率制御装置
US4784102A (en) 1984-12-25 1988-11-15 Nippon Soken, Inc. Fuel injector and fuel injection system
JPS61264413A (ja) 1985-05-20 1986-11-22 Nippon Soken Inc 電歪素子アクチュエータの駆動回路
US4749897A (en) * 1986-03-12 1988-06-07 Nippondenso Co., Ltd. Driving device for piezoelectric element
JPH01113578A (ja) 1987-10-26 1989-05-02 Shiro Kaneshiro 浮力利用水車装置
EP0371469B1 (de) * 1988-11-30 1995-02-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparat zum Antreiben eines piezoelektrischen Elements zum Öffnen oder zum Schliessen eines Ventilteils
DE19548526A1 (de) 1995-12-22 1997-07-03 Daimler Benz Ag Einspritzventil
JP3740733B2 (ja) 1996-02-13 2006-02-01 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射装置
JPH10213041A (ja) * 1997-01-31 1998-08-11 Yamaha Motor Co Ltd 内燃機関用液体噴射装置
JP3695046B2 (ja) 1997-02-07 2005-09-14 いすゞ自動車株式会社 エンジンの燃料噴射方法及びその装置
DE19711903C2 (de) 1997-03-21 1999-03-18 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines piezogesteuerten Kraftstoffeinspritzventils
JP3707210B2 (ja) 1997-07-22 2005-10-19 いすゞ自動車株式会社 燃料噴射制御装置
DE19833830A1 (de) 1998-07-28 2000-02-03 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung wenigstens eines Magnetventils
US6079641A (en) 1998-10-13 2000-06-27 Caterpillar Inc. Fuel injector with rate shaping control through piezoelectric nozzle lift
DE19902807C1 (de) 1999-01-25 2000-06-08 Siemens Ag Leerhubeinstellung zwischen einem Aktor und einem vom Aktor betätigten Servoventil in einem Kraftstoffinjektor
DE19930530B4 (de) 1999-07-01 2005-08-18 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Regeln der Einspritzung von Kraftstoff durch einen Kraftstoffinjektor in einer Brennkraftmaschine
US6253736B1 (en) * 1999-08-10 2001-07-03 Cummins Engine Company, Inc. Fuel injector nozzle assembly with feedback control
DE19939449A1 (de) 1999-08-20 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Steuern von Flüssigkeiten
JP3505453B2 (ja) 1999-11-08 2004-03-08 三菱電機株式会社 燃料噴射制御装置
DE10016476A1 (de) 2000-04-01 2001-12-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Diagnose der Spannungsansteuerung für einen piezoelektrischen Aktor eines Einspritzventils
US6332455B1 (en) 2000-10-17 2001-12-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Device for controlling fuel injection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4306072A1 (de) * 1993-02-26 1994-09-08 Siemens Ag Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen einer in einem Gehäuse vorhandenen Durchtrittsöffnung
US6082332A (en) * 1994-07-29 2000-07-04 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated fuel injector with direct control needle valve
JPH10169524A (ja) * 1996-12-06 1998-06-23 Nissan Motor Co Ltd 圧電式燃料噴射弁
JPH10306762A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料噴射弁の製造装置及び製造方法
DE19848950A1 (de) * 1998-10-23 2000-04-27 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Konstantsteuerung piezoelektrischer Aktuatoren für Kraftstoffeinspritzsysteme
DE19945670A1 (de) * 1999-09-23 2001-04-05 Siemens Ag Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 11 30 September 1998 (1998-09-30) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 02 26 February 1999 (1999-02-26) *

Also Published As

Publication number Publication date
ATE331134T1 (de) 2006-07-15
HUP0302434A3 (en) 2007-02-28
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DE50207295D1 (de) 2006-08-03
US7398933B2 (en) 2008-07-15
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DE10113560A1 (de) 2002-09-26

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