WO2019029811A1 - Valve for metering fluids - Google Patents

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WO2019029811A1
WO2019029811A1 PCT/EP2017/070300 EP2017070300W WO2019029811A1 WO 2019029811 A1 WO2019029811 A1 WO 2019029811A1 EP 2017070300 W EP2017070300 W EP 2017070300W WO 2019029811 A1 WO2019029811 A1 WO 2019029811A1
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valve
closing element
valve closing
seat plate
closing
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PCT/EP2017/070300
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Inventor
Markus Schmitzberger
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M21/0257—Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/0272—Ball valves; Plate valves; Valves having deformable or flexible parts, e.g. membranes; Rotatable valves
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a valve for metering fluids, as used, for example, to meter gases or liquids for combustion in internal combustion engines.
  • EP 2 818 680 A2 shows a gas valve which has a movable valve closing element which can be moved via an electromagnet in its longitudinal direction.
  • the valve closing element in this case has a valve disk which is flat and cooperates with an equally flat valve seat and thereby opens and closes a plurality of injection openings.
  • a plurality of injection openings are provided in the valve seat, through which the gaseous fuel can flow.
  • the metering of the gaseous fuel takes place exclusively over the duration of the control, ie over the duration of the energization of the electromagnet, which determines the opening time of the solenoid valve.
  • a larger or smaller amount of gaseous fuel can therefore only be achieved by the gas valve remains open more or less long. This is particularly disadvantageous in the metering of smaller quantities of gas, since in this case high demands are placed on the controllability and on the response time of the gas valve in order to be able to meter these small amounts of gas accurately.
  • the valve according to the invention for metering fluids has the advantage that, on the one hand, a small amount of fluids can be metered safely and, on the other hand, that the mixing of the fluid with, for example, the intake air of an internal combustion engine takes place in a reliable manner in order to achieve optimum combustion to ensure.
  • the valve has a housing in which a pressure space which can be filled with the fluid is formed, which is delimited by a valve seat plate having a plurality of injection openings.
  • valve closing element which has a valve plate, with which the valve closing element with the valve seat plate for opening and closing at least one Eindüsö réelle cooperates, wherein the valve closing element can be moved by means of an electromagnet.
  • An outer valve closure member is disposed in the pressure space surrounding the valve closure member and having an outer valve disc with which the outer valve closure member cooperates with the valve seat panel for opening and closing a portion of the injection openings.
  • valve closing element which opens and closes a part of the injection openings
  • different injection cross sections can be opened, for example by opening only the valve closing element or only the outer valve closing element.
  • Both valve closing elements can also be opened so as to have the maximum injection cross section available. So if only a small amount of fluid to be metered, so either only the valve closing element or the outer valve closing element is moved and released only the corresponding, controlled by this valve closing element Eindüsquerêt. Since the metered amount of fluid is metered through the reduced Eindüsquerexcellent in a longer time than would be the case with full Eindüsquerites, the fluid mixes reliably with the air, in which the fluid is injected.
  • an outer electromagnet is arranged in the housing, with which the outer valve closing element can be moved in its longitudinal direction.
  • both valve closing elements can be activated independently of each other and thus either the injection cross section, which is controlled by the valve closing element, the injection cross section, which is controlled by the outer valve element, or the entire injection cross section can be controlled.
  • both the valve closing element and the outer valve closing element in the pressure chamber is moved by the electromagnet.
  • both the valve closing element and the outer valve closing element are acted upon by a closing spring or an outer closing spring in the direction of the valve seat plate with a closing force, so that the movement of the valve closing elements takes place counter to the force of the respective closing spring by the force of the electromagnet.
  • the force exerted by the closing spring on the valve element is different from the force experienced by the outer valve closing element by the outer closing spring, which opens up a possibility of control for both valve closing elements.
  • valve seat plate is flat.
  • the valve disk or the outer valve disk is also designed to achieve a secure sealing of the injection opening.
  • a flat valve seat plate has the advantage that it is easy to manufacture and also a large number of injection openings in the valve seat plate can be safely opened and closed. Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the description and the drawings can be removed.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a valve according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 1 shows the course of the injection rate of the valve of Figure 1 at different
  • FIG. 1 schematically shows a valve according to the invention for metering fluids in longitudinal section.
  • the valve has a housing 1, in which a pressure chamber 2 is formed, which can be filled with a fluid to be metered, for example a gas or a liquid, under a suitable pressure.
  • the housing 1 comprises a holding body 4 and an adjoining magnetic core 3, which delimit the pressure chamber 2, which is also delimited by a valve seat plate 5, in which a plurality of injection openings 6 are formed.
  • the valve seat plate 5 is fixed by a securing element 20 in the holding body 4.
  • the pressure chamber 2 is thus closed except for the injection openings 6 and an inflow channel, not shown in the drawing, via which the pressure chamber 2 is filled with the fluid.
  • a valve closing element 8 is arranged longitudinally displaceable, which has a valve plate 9, which forms a flat surface and with the valve seat plate 5 for opening and closing a part of the Eindüsö réelleen 6 cooperates.
  • the valve disk 9 is in contact with the valve seat plate 5, so that the injection openings 6 controlled by the valve closing element 8 are closed with respect to the pressure chamber 2.
  • the valve closing element 8 um- further includes a magnet armature 10, which is opposite to an electromagnet 22.
  • the right side of Figure 1 shows a first embodiment of the electromagnet 22 which is arranged in a recess of a magnetic core 3.
  • a bore 17 is centrally formed, in which a closing spring 16 is arranged under pressure bias, which is supported at one end to the bottom of the bore 17 and the other end on the valve closing element 8, so that by the closing spring 16 in the direction of Valve seat plate 5 acting closing force is applied.
  • the valve closing element 8 is pulled away from the valve seat plate 5 against the force of the closing spring 16 and releases the corresponding injection openings 6 in the valve seat plate 5, so that the fluid located in the pressure chamber 2 can escape via the injection openings 6. If the energization of the electromagnet 22 is ended, then the closing spring 16 presses the valve closing element 8 back into its closed position in contact with the valve seat plate 5.
  • an outer valve closing element 12 is further arranged, which surrounds the valve closing element 8 on its outer side and at its valve seat plate 5 end facing an outer valve plate 13 with the outer valve closing element also controls a part of the injection openings 6 in the valve seat plate 5 and it opens and closes.
  • the outer valve closing member 12 has an outer armature 14 which cooperates with an outer electromagnet 24, as shown on the right side of Figure 1.
  • the arrangement of the electromagnet 22 and the outer electromagnet 24 on the right side of Figure 1 thus represents a first embodiment of the invention.
  • an outer closing spring 18 is further arranged under pressure bias, through which one in the direction of the valve seat plate 5 acting closing force is exerted on the outer valve closing element 12.
  • the movement of the outer valve closing element 12 is analogous to the valve closing element 8 in that the outer electromagnet 24 is energized and the outer valve closing member 12 is pulled against the force of the outer closing spring 18 of the valve seat plate 5, whereby the closed from the outer valve plate 13 Eindüsö réelleen 6 are released in the valve seat plate 5.
  • the Both electromagnets 22, 24 can therefore be controlled independently of each other, so that the valve closing element 8 and the outer valve closing element 12 can be controlled in an independent manner.
  • the second embodiment of the valve which is shown on the left side of Figure 1, shows another driving possibility of the two valve closing elements 8, 12.
  • both valve closing elements 8, 12 can not be moved independently, but always only the acted upon by the weaker closing spring valve closing element 8, 12 alone or both valve closing elements 8, 12 together.
  • Valve closure member 8 and the outer valve closure member 12 results.
  • an injection rate R which starts at a moment fo and, by opening the valve closing element 8, assumes a first value which remains constant over time until the completion of the injection.
  • the outer valve closing element 12 remains in its ner closed position, so that only a part of the injection opening 6 is released. If both valve closing elements 8, 12 are turned on, the result is the rate as shown in the second diagram b.
  • the increase in the injection rate is faster here, as a larger injection cross section is released at once.
  • the course is shown, as it results in a time-delayed opening of the two valve closing elements 8, 12, namely, when at the time fo only the valve closing element 8 and only at a later time, the outer valve element 12 is opened.
  • the course is shown as it results when only the outer valve closing element 12 is turned on. If the two injection cross sections which are controlled by the valve closing element 8 and the outer valve closing element 12 are not the same, then the rate of exclusive control of the outer valve element 12 is different from the value shown in the diagram a.
  • the course as shown in diagram e, results when the two valve closing elements 8, 12 open in succession but are closed again at the same time. This can e.g.
  • valve closing element 8 and the outer valve closing element 12 can also be reversed so that the outer closing spring 18 exerts less force on the outer valve closing element 12 than the closing spring 16 on the valve closing element 8.
  • the outer valve closing element 12 opens first and only at greater current in the solenoid 22 ', the valve closing element 8.
  • the function of the valve is otherwise identical.

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Abstract

The invention relates to a valve for metering fluids, having a housing (1) in which a pressure chamber (2) that can be filled with the fluid is formed and is bounded by a valve seat plate (5) having one or more injection openings (6). Longitudinally displaceably arranged in the pressure chamber (2) is a valve closing element (8), which has a valve plate (9) with which the valve closing element (8) interacts with the valve seat plate (5) to open and close at least one injection opening (6), wherein the valve closing element (8) can be moved by means of an electromagnet (22). Also arranged in the pressure chamber (2) is an outer valve closing element (12), which surrounds the valve closing element (8) and has an outer valve plate (13), with which the outer valve closing element (12) interacts with the valve seat plate (5) to open and close some of the injection openings (6).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Ventil zum Dosieren von Fluiden  Valve for dosing fluids
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Dosieren von Fluiden, wie es beispielsweise verwendet wird, um Gase oder Flüssigkeiten für die Verbrennung in Brennkraftmaschinen zu dosieren. The invention relates to a valve for metering fluids, as used, for example, to meter gases or liquids for combustion in internal combustion engines.
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind Dosierventile für Fluide, beispielsweise für gasförmige Kraftstoffe, bekannt, die meist als Magnetventile ausgebildet sind. So zeigt die EP 2 818 680 A2 ein Gasventil, das ein bewegliches Ventilschließelement aufweist, das über einen Elektromagneten in seiner Längsrichtung bewegt werden kann. Das Ventilschließelement weist dabei einen Ventilteller auf, der flach ausgebildet ist und mit einem ebenso flachen Ventilsitz zusammenwirkt und dadurch mehrere Eindüsöffnungen öffnet und schließt. Um in kurzer Zeit einen möglichst großen Eindüsquerschnitt zu öffnen und zu schließen, sind eine Vielzahl von Eindüsöffnungen im Ventilsitz vorgesehen, durch die der gasförmige Kraftstoff ausströmen kann. Die Dosierung des gasförmigen Kraftstoffs geschieht dabei ausschließlich über die Dauer der Ansteuerung, d.h. über die Dauer der Bestromung des Elektromagneten, die die Öffnungszeit des Magnetventils bestimmt. Eine größere oder kleinerer Menge an gasförmigem Kraftstoff kann also nur dadurch erreicht werden, dass das Gasventil mehr oder weniger lang geöffnet bleibt. Dies ist insbesondere bei der Zumessung von kleineren Gasmengen von Nachteil, da hierbei hohe Anforderungen an die Steuerbarkeit und an die Ansprechzeit des Gasventils gestellt werden, um diese kleinen Gasmengen genau dosieren zu können. Auch kann es problematisch sein, wenn in einem sehr kurzen Zeitraum eine große Gasmenge beispielsweise in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingedüst wird, da sich das Gas durch die massive Ein- düsung an einer Stelle konzentriert und eine ausreichende Vermischung von Gas und Verbrennungsluft dann nicht immer gewährleistet ist. Dosing valves for fluids, for example for gaseous fuels, are known from the prior art, which are usually designed as solenoid valves. Thus, EP 2 818 680 A2 shows a gas valve which has a movable valve closing element which can be moved via an electromagnet in its longitudinal direction. The valve closing element in this case has a valve disk which is flat and cooperates with an equally flat valve seat and thereby opens and closes a plurality of injection openings. In order to open and close the largest possible Eindüsquerschnitt in a short time, a plurality of injection openings are provided in the valve seat, through which the gaseous fuel can flow. The metering of the gaseous fuel takes place exclusively over the duration of the control, ie over the duration of the energization of the electromagnet, which determines the opening time of the solenoid valve. A larger or smaller amount of gaseous fuel can therefore only be achieved by the gas valve remains open more or less long. This is particularly disadvantageous in the metering of smaller quantities of gas, since in this case high demands are placed on the controllability and on the response time of the gas valve in order to be able to meter these small amounts of gas accurately. Also, it can be problematic if in a very short period of time a large amount of gas, for example in the intake of a Internal combustion engine is injected, since the gas concentrated by the massive injection at one point and a sufficient mixing of gas and combustion air is then not always guaranteed.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil zum Dosieren von Fluiden weist demgegenüber den Vorteil auf, dass zum einen auch eine kleine Menge von Fluiden sicher dosiert werden kann und zum anderen, dass die Vermischung des Fluids mit beispielsweise der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine in zuverlässiger Weise erfolgt, um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten. Dazu weist das Ventil ein Gehäuse auf, in dem ein mit dem Fluid befüllbarer Druckraum ausgebildet ist, der von einer mehrere Eindüsöffnungen aufweisenden Ventilsitzplatte begrenzt wird. Es ist ein Ventilschließelement im Druckraum längsverschiebbar angeordnet, das einen Ventilteller aufweist, mit dem das Ventilschließelement mit der Ventilsitzplatte zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Eindüsöffnung zusammenwirkt, wobei das Ventilschließelement mittels eines Elektromagneten bewegt werden kann. Ein äußeres Ventilschließelement ist im Druckraum angeordnet, welches das Ventilschließelement umgibt und einen äußeren Ventilteller aufweist, mit dem das äußere Ventilschließelement mit der Ventilsitzplatte zum Öffnen und Schließen eines Teils der Eindüsöffnungen zusammen wirkt. The valve according to the invention for metering fluids, on the other hand, has the advantage that, on the one hand, a small amount of fluids can be metered safely and, on the other hand, that the mixing of the fluid with, for example, the intake air of an internal combustion engine takes place in a reliable manner in order to achieve optimum combustion to ensure. For this purpose, the valve has a housing in which a pressure space which can be filled with the fluid is formed, which is delimited by a valve seat plate having a plurality of injection openings. It is arranged longitudinally displaceably in the pressure chamber, a valve closing element, which has a valve plate, with which the valve closing element with the valve seat plate for opening and closing at least one Eindüsöffnung cooperates, wherein the valve closing element can be moved by means of an electromagnet. An outer valve closure member is disposed in the pressure space surrounding the valve closure member and having an outer valve disc with which the outer valve closure member cooperates with the valve seat panel for opening and closing a portion of the injection openings.
Durch das zusätzliche Vorsehen eines äußeren Ventilschließelements, das einen Teil der Eindüsöffnungen öffnet und schließt, können verschiedene Eindüsquerschnitte geöffnet werden, indem beispielsweise nur das Ventilschließelement o- der nur das äußere Ventilschließelement geöffnet wird. Es können auch beide Ventilschließelemente geöffnet werden, um so den maximalen Eindüsquerschnitt zur Verfügung zu haben. Soll also nur eine kleine Fluidmenge eindosiert werden, so wird entweder nur das Ventilschließelement oder das äußere Ventilschließelement bewegt und nur der entsprechende, durch dieses Ventilschließelement kontrollierte Eindüsquerschnitt freigegeben. Da die zuzumessende Menge Fluid durch den verkleinerten Eindüsquerschnitt in einer größeren Zeit eindosiert wird, als dies bei vollem Eindüsquerschnitt der Fall wäre, vermischt sich das Fluid zuverlässig mit der Luft, in die das Fluid eingedüst wird. In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein äußerer Elektromagnet im Gehäuse angeordnet, mit dem das äußere Ventilschließelement in seiner Längsrichtung bewegt werden kann. Durch die Ausbildung von zwei Elekt- romagneten lassen sich beide Ventilschließelemente unabhängig voneinander ansteuern und damit lässt sich entweder der Eindüsquerschnitt, der durch das Ventilschließelement kontrolliert wird, der Eindüsquerschnitt, der durch das äußeren Ventilelement kontrolliert wird, oder der gesamte Eindüsquerschnitt aufsteuern. By additionally providing an outer valve closing element which opens and closes a part of the injection openings, different injection cross sections can be opened, for example by opening only the valve closing element or only the outer valve closing element. Both valve closing elements can also be opened so as to have the maximum injection cross section available. So if only a small amount of fluid to be metered, so either only the valve closing element or the outer valve closing element is moved and released only the corresponding, controlled by this valve closing element Eindüsquerschnitt. Since the metered amount of fluid is metered through the reduced Eindüsquerschnitt in a longer time than would be the case with full Eindüsquerschnitt, the fluid mixes reliably with the air, in which the fluid is injected. In a first advantageous embodiment of the invention, an outer electromagnet is arranged in the housing, with which the outer valve closing element can be moved in its longitudinal direction. By the formation of two electric magnets, both valve closing elements can be activated independently of each other and thus either the injection cross section, which is controlled by the valve closing element, the injection cross section, which is controlled by the outer valve element, or the entire injection cross section can be controlled.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird durch den Elektromagneten sowohl das Ventilschließelement als auch das äußere Ventilschließelement im Druckraum bewegt. Dabei ist in vorteilhafterweise sowohl das Ventilschließelement als auch das äußere Ventilschließelement von einer Schließfeder bzw. ei- ner äußeren Schließfeder in Richtung der Ventilsitzplatte mit einer Schließkraft beaufschlagt, so dass die Bewegung der Ventilschließelemente durch die Kraft des Elektromagneten entgegen die Kraft der jeweiligen Schließfeder erfolgt. Dabei ist die Kraft, die die Schließfeder auf das Ventilelement ausübt, verschieden von der Kraft, die das äußere Ventilschließelement durch die äußere Schließfe- der erfährt, was eine Steuerungsmöglichkeit für beide Ventilschließelemente eröffnet. Bei einer Bestromung mit einer ersten Stromstärke wird nur eine geringe Kraft durch den Elektromagneten ausgeübt, so dass nur das Ventilschließelement mit der geringeren, durch die entsprechende Schließfeder ausgeübten Schließkraft in Bewegung gesetzt wird, während das andere Ventilschließele- ment in seiner Schließstellung verharrt. Erst bei Erhöhung des Stroms des Elektromagneten auf einen zweiten Wert wird auch das andere Ventilschließelement aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegt und so der gesamte Eindüsquerschnitt freigegeben. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilsitzplatte eben ausgebildet. In ebenso vorteilhafter Weise ist dann auch der Ventilteller bzw. der äußere Ventilteller eben ausgebildet, um eine sichere Abdichtung der Eindüsöffnung zu erreichen. Eine ebene Ventilsitzplatte weist den Vorteil auf, dass sie leicht herzustellen ist und auch eine große Zahl von Eindüsöffnungen in der Ventilsitz- platte sicher geöffnet und geschlossen werden können. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar. In a further advantageous embodiment, both the valve closing element and the outer valve closing element in the pressure chamber is moved by the electromagnet. In this case, advantageously both the valve closing element and the outer valve closing element are acted upon by a closing spring or an outer closing spring in the direction of the valve seat plate with a closing force, so that the movement of the valve closing elements takes place counter to the force of the respective closing spring by the force of the electromagnet. In this case, the force exerted by the closing spring on the valve element is different from the force experienced by the outer valve closing element by the outer closing spring, which opens up a possibility of control for both valve closing elements. When energized with a first current, only a small force is exerted by the electromagnet, so that only the valve closing element with the lower, exerted by the corresponding closing spring closing force is set in motion, while the other Ventilschließele- ment remains in its closed position. Only when increasing the current of the electromagnet to a second value and the other valve closing element is moved from its closed position to its open position and released the entire Eindüsquerschnitt. In a further advantageous embodiment, the valve seat plate is flat. In just as advantageous manner, the valve disk or the outer valve disk is also designed to achieve a secure sealing of the injection opening. A flat valve seat plate has the advantage that it is easy to manufacture and also a large number of injection openings in the valve seat plate can be safely opened and closed. Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the description and the drawings can be removed.
Zeichnung drawing
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils zum Dosieren von Fluiden dargestellt. Es zeigt In the drawing, an embodiment of the valve according to the invention for metering fluids is shown. It shows
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil in schemati- scher Darstellung und  1 shows a longitudinal section through a valve according to the invention in a schematic representation and
Figur 2 den Verlauf der Eindüsrate des Ventils nach Figur 1 bei verschiedenenFigure 2 shows the course of the injection rate of the valve of Figure 1 at different
Ansteuermodi der Elektromagneten. Driving modes of the electromagnets.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Ventil zum Dosieren von Fluiden im Längsschnitt schematisch dargestellt. Das Ventil weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Druckraum 2 ausgebildet ist, der mit einem zu dosierenden Fluid, beispielsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit, unter einem geeigneten Druck befüllt werden kann. Das Gehäuse 1 umfasst einen Haltekörper 4 und einen daran anschließenden Magnetkern 3, die den Druckraum 2 begrenzen, der darüber hinaus von einer Ventilsitzplatte 5 begrenzt wird, in der mehrere Eindüsöffnungen 6 ausgebildet sind. Die Ventilsitzplatte 5 ist durch ein Sicherungselement 20 im Haltekörper 4 fixiert. Der Druckraum 2 ist damit bis auf die Eindüsöffnungen 6 und einen in der Zeichnung nicht dargestellten Zuflusskanal, über den der Druckraum 2 mit dem Fluid befüllt wird, verschlossen. FIG. 1 schematically shows a valve according to the invention for metering fluids in longitudinal section. The valve has a housing 1, in which a pressure chamber 2 is formed, which can be filled with a fluid to be metered, for example a gas or a liquid, under a suitable pressure. The housing 1 comprises a holding body 4 and an adjoining magnetic core 3, which delimit the pressure chamber 2, which is also delimited by a valve seat plate 5, in which a plurality of injection openings 6 are formed. The valve seat plate 5 is fixed by a securing element 20 in the holding body 4. The pressure chamber 2 is thus closed except for the injection openings 6 and an inflow channel, not shown in the drawing, via which the pressure chamber 2 is filled with the fluid.
Im Druckraum 2 ist ein Ventilschließelement 8 längsverschiebbar angeordnet, das einen Ventilteller 9 aufweist, der eine ebene Fläche bildet und mit der Ventilsitzplatte 5 zum Öffnen und Schließen eines Teils der Eindüsöffnungen 6 zusammenwirkt. In der Figur 1 ist der Ventilteller 9 in Anlage an der Ventilsitzplatte 5, so dass die vom Ventilschließelement 8 kontrollierten Eindüsöffnungen 6 gegenüber dem Druckraum 2 verschlossen sind. Das Ventilschließelement 8 um- fasst weiterhin einen Magnetanker 10, der einem Elektromagneten 22 gegenüberliegt. Die rechte Seite der Figur 1 zeigt dabei eine erste Ausführung des Elektromagneten 22, der in einer Ausnehmung eines Magnetkerns 3 angeordnet ist. In the pressure chamber 2, a valve closing element 8 is arranged longitudinally displaceable, which has a valve plate 9, which forms a flat surface and with the valve seat plate 5 for opening and closing a part of the Eindüsöffnungen 6 cooperates. In FIG. 1, the valve disk 9 is in contact with the valve seat plate 5, so that the injection openings 6 controlled by the valve closing element 8 are closed with respect to the pressure chamber 2. The valve closing element 8 um- further includes a magnet armature 10, which is opposite to an electromagnet 22. The right side of Figure 1 shows a first embodiment of the electromagnet 22 which is arranged in a recess of a magnetic core 3.
Im Magnetkern 1 ist zentral eine Bohrung 17 ausgebildet, in der eine Schließfeder 16 unter Druckvorspannung angeordnet ist, die sich mit einem Ende am Grund der Bohrung 17 abstützt und mit dem anderen Ende am Ventilschließelement 8, so dass durch die Schließfeder 16 eine in Richtung der Ventilsitzplatte 5 wirkende Schließkraft ausgeübt wird. Wird der Elektromagnet 22 bestromt, so wird das Ventilschließelement 8 von der Ventilsitzplatte 5 weggezogen entgegen der Kraft der Schließfeder 16 und gibt die entsprechenden Eindüsöffnungen 6 in der Ventilsitzplatte 5 frei, so dass das im Druckraum 2 befindliche Fluid über die Eindüsöffnungen 6 entweichen kann. Wird die Bestromung des Elektromagneten 22 beendet, so drückt die Schließfeder 16 das Ventilschließelement 8 zurück in seine Schließstellung in Anlage an der Ventilsitzplatte 5. In the magnetic core 1, a bore 17 is centrally formed, in which a closing spring 16 is arranged under pressure bias, which is supported at one end to the bottom of the bore 17 and the other end on the valve closing element 8, so that by the closing spring 16 in the direction of Valve seat plate 5 acting closing force is applied. When the electromagnet 22 is energized, the valve closing element 8 is pulled away from the valve seat plate 5 against the force of the closing spring 16 and releases the corresponding injection openings 6 in the valve seat plate 5, so that the fluid located in the pressure chamber 2 can escape via the injection openings 6. If the energization of the electromagnet 22 is ended, then the closing spring 16 presses the valve closing element 8 back into its closed position in contact with the valve seat plate 5.
Im Druckraum 2 ist weiterhin ein äußeres Ventilschließelement 12 angeordnet, das das Ventilschließelement 8 an seiner Außenseite umgibt und das an seinem der Ventilsitzplatte 5 zugewandten Ende einen äußeren Ventilteller 13 aufweist mit der das äußere Ventilschließelement ebenfalls einen Teil der Eindüsöffnungen 6 in der Ventilsitzplatte 5 kontrolliert und damit öffnet und schließt. Auch das äußere Ventilschließelement 12 weist einen äußeren Magnetanker 14 auf, der mit einem äußeren Elektromagneten 24 zusammenwirkt, wie er auf der rechten Seite der Figur 1 gezeigt ist. Die Anordnung des Elektromagneten 22 und des äußeren Elektromagneten 24 auf der rechten Seite der Figur 1 stellt damit ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. In einer Ausnehmung 19 im Magnetkern 3 ist weiterhin eine äußere Schließfeder 18 unter Druckvorspannung angeordnet, durch die eine in Richtung der Ventilsitzplatte 5 wirkende Schließkraft auf das äußere Ventilschließelement 12 ausgeübt wird. Die Bewegung des äußeren Ventilschließelements 12 erfolgt in analoger Weise zum Ventilschließelement 8 dadurch, dass der äußere Elektromagnet 24 bestromt wird und das äußere Ventilschließelement 12 entgegen der Kraft der äußeren Schließfeder 18 von der Ventilsitzplatte 5 weggezogen wird, wodurch die vom äußeren Ventilteller 13 ver- schlossenen Eindüsöffnungen 6 in der Ventilsitzplatte 5 freigegeben werden. Die beiden Elektromagneten 22, 24 lassen sich also unabhängig voneinander ansteuern, so dass das Ventilschließelement 8 und das äußere Ventilschließelement 12 in unabhängiger Art und Weise aufgesteuert werden können. Das zweite Ausführungsbeispiel des Ventils, das auf der linken Seite der Figur 1 dargestellt ist, zeigt eine andere Ansteuerungsmöglichkeit der beiden Ventilschließelemente 8, 12. Ist die Kraft der Schließfeder 16 und die Kraft der äußeren Schließfeder 18 voneinander verschieden, so kann ein einziger Elektromagnet 22' verwendet werden, dessen Kraft sowohl auf das Ventilschließelement 8 als auch auf das äußere Ventilschließelement 12 wirkt. Wird hier der Elektromagnet 22' mit einer ersten Stromstärke durchströmt, so entwickelt er eine magnetische Kraft, die zwar ausreicht, das Ventilschließelement 8 von der Ventilsitzplatte 5 wegzuziehen, die jedoch zu schwach ist, um auch das äußere Ventilschließelement 12 entgegen der Kraft der äußeren Schließfeder 18 anzuheben, so dass nur das Ventilschließelement 8 die von ihm kontrollierten Eindüsöffnungen 6 freigibt. Soll der gesamte Eindüsquerschnitt freigegeben werden, so wird die Stromstärke des Elektromagneten 22' auf einen zweiten Wert erhöht, bis die Kraft ausreicht, auch das äußere Ventilschließelement 12 in seine Öffnungsstellung zu bewegen. Auf diese Weise kann eine Ansteuerung der beiden Ventil- schließelemente mit nur einem Elektromagneten 22' erfolgen. Allerdings können dann nicht beide Ventilschließelemente 8, 12 unabhängig voneinander bewegt werden, sondern stets nur das mit der schwächeren Schließfeder beaufschlagte Ventilschließelement 8, 12 allein oder beide Ventilschließelemente 8, 12 gemeinsam. In the pressure chamber 2, an outer valve closing element 12 is further arranged, which surrounds the valve closing element 8 on its outer side and at its valve seat plate 5 end facing an outer valve plate 13 with the outer valve closing element also controls a part of the injection openings 6 in the valve seat plate 5 and it opens and closes. Also, the outer valve closing member 12 has an outer armature 14 which cooperates with an outer electromagnet 24, as shown on the right side of Figure 1. The arrangement of the electromagnet 22 and the outer electromagnet 24 on the right side of Figure 1 thus represents a first embodiment of the invention. In a recess 19 in the magnetic core 3, an outer closing spring 18 is further arranged under pressure bias, through which one in the direction of the valve seat plate 5 acting closing force is exerted on the outer valve closing element 12. The movement of the outer valve closing element 12 is analogous to the valve closing element 8 in that the outer electromagnet 24 is energized and the outer valve closing member 12 is pulled against the force of the outer closing spring 18 of the valve seat plate 5, whereby the closed from the outer valve plate 13 Eindüsöffnungen 6 are released in the valve seat plate 5. The Both electromagnets 22, 24 can therefore be controlled independently of each other, so that the valve closing element 8 and the outer valve closing element 12 can be controlled in an independent manner. The second embodiment of the valve, which is shown on the left side of Figure 1, shows another driving possibility of the two valve closing elements 8, 12. If the force of the closing spring 16 and the force of the outer closing spring 18 from each other, so may a single solenoid 22nd 'used, the force of which acts on both the valve closing element 8 and on the outer valve closing element 12. Here, when the electromagnet 22 'flows through a first current, it develops a magnetic force, although sufficient to pull the valve closing member 8 of the valve seat plate 5, which is too weak to the outer valve closing member 12 against the force of the outer closing spring 18 lift, so that only the valve closing element 8 releases controlled by him Eindüsöffnungen 6. If the entire Eindüsquerschnitt be released, the current of the solenoid 22 'is increased to a second value until the force is sufficient to move the outer valve closing member 12 in its open position. In this way, a control of the two valve closing elements with only one electromagnet 22 'take place. However, then both valve closing elements 8, 12 can not be moved independently, but always only the acted upon by the weaker closing spring valve closing element 8, 12 alone or both valve closing elements 8, 12 together.
Entsprechend der Ansteuerung der beiden Ventilschließelemente ergibt sich eine Eindüsrate, wie in Figur 1 für verschiedene Ansteuerungen dargestellt. Es ist als Funktion der Zeit t die Eindüsrate R des Ventils dargestellt, wobei mit I der Verlauf der Rate dargestellt ist, der durch das Ventilschließelement 8 kontrolliert wird, und mit II die Einspritz rate, die sich als Summe der Eindüsrate sowohl desAccording to the control of the two valve closing elements results in an injection rate, as shown in Figure 1 for different controls. It is shown as a function of time t the injection rate R of the valve, where I is the course of the rate, which is controlled by the valve closing element 8, and II the injection rate, which is the sum of the injection rate of both the
Ventilschließelements 8 als auch des äußeren Ventilschließelements 12 ergibt. In dem obersten, mit a bezeichneten Diagramm ist eine Eindüsrate R gezeigt, die zu einem Zeitpunkt fo beginnt und durch das Öffnen des Ventilschließelements 8 einen ersten Wert annimmt, der über die Zeit konstant bleibt bis zur Beendigung der Eindüsung. In diesem Fall bleibt das äußere Ventilschließelement 12 in sei- ner Schließstellung, so dass nur ein Teil der Eindüsöffnung 6 freigegeben wird. Werden beide Ventilschließelemente 8, 12 aufgesteuert, so ergibt sich für die Rate der Verlauf wie im zweiten Diagramm b dargestellt. Der Anstieg der Eindüsrate erfolgt hier schneller, da ein größerer Eindüsquerschnitt auf einmal freigegeben wird. Valve closure member 8 and the outer valve closure member 12 results. In the topmost diagram, indicated by a, there is shown an injection rate R which starts at a moment fo and, by opening the valve closing element 8, assumes a first value which remains constant over time until the completion of the injection. In this case, the outer valve closing element 12 remains in its ner closed position, so that only a part of the injection opening 6 is released. If both valve closing elements 8, 12 are turned on, the result is the rate as shown in the second diagram b. The increase in the injection rate is faster here, as a larger injection cross section is released at once.
Im dritten Diagramm c ist der Verlauf dargestellt, wie er sich bei einem zeitverzögerten Öffnen der beiden Ventilschließelemente 8, 12 ergibt, nämlich wenn zum Zeitpunkt fo nur das Ventilschließelement 8 und erst zu einem späteren Zeitpunkt das äußere Ventilelement 12 geöffnet wird. Im vierten Diagramm d ist der Verlauf dargestellt wie er sich ergibt, wenn nur das äußere Ventilschließelement 12 aufgesteuert wird. Sind die beiden Eindüsquerschnitte, die durch das Ventilschließelement 8 und das äußere Ventilschließelement 12 kontrolliert werden, nicht gleich, so ist auch die Rate bei ausschließlicher Aufsteuerung des äußeren Ventilelements 12 verschieden von dem im Diagramm a gezeigten Wert. Der Verlauf wie es Diagramm e zeigt, ergibt sich dann, wenn die beiden Ventilschließelemente 8, 12 nacheinander öffnen aber zum gleichen Zeitpunkt wieder geschlossen werden. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass beim Ausführungsbeispiel der linken Seite der Figur 1 der Elektromagnet 22' zuerst mit einer ersten Stromstärke durchflössen wird, woraufhin das Ventilschließelement 8 öffnet, und nach einiger Zeit mit einer größeren Stromstärke, so dass auch das zweite Ventilschließelement 12 öffnet. Wird der Elektromagnet 22' schließlich abgeschaltet, so schließen beide Ventilschließelemente 8, 12 gleichzeitig. In the third diagram c, the course is shown, as it results in a time-delayed opening of the two valve closing elements 8, 12, namely, when at the time fo only the valve closing element 8 and only at a later time, the outer valve element 12 is opened. In the fourth diagram d, the course is shown as it results when only the outer valve closing element 12 is turned on. If the two injection cross sections which are controlled by the valve closing element 8 and the outer valve closing element 12 are not the same, then the rate of exclusive control of the outer valve element 12 is different from the value shown in the diagram a. The course, as shown in diagram e, results when the two valve closing elements 8, 12 open in succession but are closed again at the same time. This can e.g. happen that in the embodiment of the left side of Figure 1, the solenoid 22 'is first flowed through with a first current, whereupon the valve closing element 8 opens, and after some time with a larger current, so that the second valve closing element 12 opens. When the electromagnet 22 'is finally switched off, both valve closing elements 8, 12 close simultaneously.
Das oben geschilderte nacheinander Öffnen von Ventilschließelement 8 und äußerem Ventilschließelement 12 lässt sich auch dahingehend umkehren, dass die äußere Schließfeder 18 eine geringere Kraft auf das äußere Ventilschließelement 12 ausübt als die Schließfeder 16 auf das Ventilschließelement 8. In diesem Fall öffnet zuerst das äußere Ventilschließelement 12 und erst bei größerer Stromstärke im Elektromagneten 22' das Ventilschließelement 8. Die Funktion des Ventils ist ansonsten aber identisch. The above-described sequential opening of the valve closing element 8 and the outer valve closing element 12 can also be reversed so that the outer closing spring 18 exerts less force on the outer valve closing element 12 than the closing spring 16 on the valve closing element 8. In this case, the outer valve closing element 12 opens first and only at greater current in the solenoid 22 ', the valve closing element 8. The function of the valve is otherwise identical.

Claims

Ansprüche claims
1. Ventil zum Dosieren von Fluiden mit einem Gehäuse (1), in dem ein mit dem Fluid befüllbarer Druckraum (2) ausgebildet ist, der von einer mehrere Eindüsöffnungen (6) aufweisenden Ventilsitzplatte (5) begrenzt wird, und mit einem Ventilschließelement (8), das längsverschiebbar im Druckraum (2) angeordnet ist und das einen Ventilteller (9) aufweist, mit der das Ventilschließelement (8) mit der Ventil sitz platte (5) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Eindüsöffnung (6) zusammenwirkt, wobei das Ventilschließelement (8) mittels eines Elektromagneten (22) bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußeres Ventilschließelement (12) im Druckraum (2) angeordnet ist, welches das Ventilschließelement (8) umgibt und einen äußeren Ventilteller (13) aufweist, mit dem das äußere Ventilschließelement (12) mit der Ventilsitzplatte (5) zum Öffnen und Schließen eines Teils der Eindüsöffnungen (6) zusammenwirkt. 1. Valve for metering fluids with a housing (1) in which a fillable with the fluid pressure chamber (2) is formed by a plurality of injection openings (6) having valve seat plate (5) is limited, and with a valve closing element (8 ), which is arranged longitudinally displaceable in the pressure chamber (2) and which has a valve plate (9) with which the valve closing element (8) with the valve seat plate (5) for opening and closing at least one Eindüsöffnung (6) cooperates, wherein the valve closing element (8) by means of an electromagnet (22) can be moved, characterized in that an outer valve closing element (12) in the pressure chamber (2) is arranged, which surrounds the valve closing element (8) and an outer valve plate (13), with which outer valve closing element (12) with the valve seat plate (5) for opening and closing a part of the injection openings (6) cooperates.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Elektromagnet (24) im Gehäuse (1) angeordnet ist, mit dem das äußere Ventilschließelement (12) in seiner Längsrichtung bewegt werden kann. 2. Valve according to claim 1, characterized in that an outer electromagnet (24) in the housing (1) is arranged, with which the outer valve closing element (12) can be moved in its longitudinal direction.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl das Ventilschließelement (8) als auch das äußere Ventilschließelement (12) mit dem Elektromagneten (22') im Druckraum (2) bewegen lassen. 3. Valve according to claim 1, characterized in that it is possible to move both the valve closing element (8) and the outer valve closing element (12) with the electromagnet (22 ') in the pressure chamber (2).
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließelement (8) von einer Schließfeder (16) und das äußere Ventilschließelement (12) von einer äußeren Schließfeder (18) in Richtung der Ventilsitzplatte (5) mit einer Schließkraft beaufschlagt ist. 4. Valve according to claim 3, characterized in that the valve closing element (8) by a closing spring (16) and the outer valve closing element (12) by an outer closing spring (18) in the direction of the valve seat plate (5) is acted upon by a closing force.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkraft der Schließfeder (16) von der Schließkraft der äußeren Schließfeder (18) verschieden ist. 5. Valve according to claim 4, characterized in that the closing force of the closing spring (16) from the closing force of the outer closing spring (18) is different.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzplatte (5) eben ausgebildet ist. 6. Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve seat plate (5) is flat.
7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (9) und der äußere Ventilteller (13) eben ausgebildet sind. 7. Valve according to claim 6, characterized in that the valve disc (9) and the outer valve disc (13) are flat.
8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Gas ist. 8. Valve according to claim 1, characterized in that the fluid is a gas.
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