WO2019158278A1 - Valve for injecting water into an internal combustion engine, dosing valve and internal combustion engine - Google Patents

Valve for injecting water into an internal combustion engine, dosing valve and internal combustion engine Download PDF

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WO2019158278A1
WO2019158278A1 PCT/EP2019/050416 EP2019050416W WO2019158278A1 WO 2019158278 A1 WO2019158278 A1 WO 2019158278A1 EP 2019050416 W EP2019050416 W EP 2019050416W WO 2019158278 A1 WO2019158278 A1 WO 2019158278A1
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metering valve
water
metering
liquid
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Dieter Maisch
Hartmut Weber
Tim Lohrmann
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a valve for the injection of water into a
  • Internal combustion engine a metering valve for a liquid of a vehicle and an internal combustion engine with water injection.
  • DE 10 2014 222 463 A1 discloses a device for water injection with a water tank, which is connected by means of a feed line to a number of injection nozzles.
  • a pump for pumping water to the injectors also serves to inject the injectors and the supply line.
  • Cylinder head can be found in DE 10 2016 200 238 A1. Each cylinder is associated with an injection nozzle which is connected to a fuel storage and a water reservoir. The problem here is the leakage of fuel.
  • the object of the invention is to provide concepts for valves, in particular a valve for the injection of water into an internal combustion engine, which are improved in terms of leakage.
  • this object is achieved by a valve for injecting water into an internal combustion engine.
  • the valve has an electromagnet with a Coil and an axially displaceable arranged on anchor.
  • the valve has a hydraulic part with a water connection and a fuel connection.
  • a ball seat valve is disposed in fluid communication between the water port and the fuel port.
  • the ball seat valve can be opened by a plunger connected to the armature.
  • the valve is normally closed at a specified water pressure and can still be opened at a specified fuel-side pressure. In particular, the valve in the closed state, a maximum tightness, regardless of which side of the ball seat valve is pressurized.
  • the valve according to the invention makes it possible to remain normally closed at a water pressure of 13.5 bar and can still be opened at a fuel-side pressure of 6.5 bar.
  • the water connection may be an inlet for introducing water into the valve. Further, the fuel at the end of an outlet for dispensing a metered
  • the metered amount of water is a fuel leitu ng or a mixing device for mixing the metered amount of water supplied with fuel.
  • the ball seat valve has a
  • Expansion space formed which allows the inclusion of an additional volume of water during freezing.
  • the valve according to the invention is thereby freezing in the filled state and the risk that at low temperatures the water in the system freezes and caused by the increase in volume damage in the system can be excluded.
  • the expansion space on the hydraulic side is limited by an inner part.
  • the inner part is against the pressure of a arranged in the expansion space spring in the direction of electromagnet movable.
  • a valve housing of the ball seat valve is mounted in the valve so displaceable that the valve housing is displaced during freezing in the direction of the expansion space.
  • the filling elements are made of stainless steel and / or aluminum.
  • a diaphragm in particular a diaphragm for controlling the metered amount arranged.
  • the aperture may have an opening. About the size of the opening, the dosage can be adjusted. For example, a meter with a small opening is used for fine metering while for coarse metering, such as to achieve a shut-off function, a shutter with a large opening is selected.
  • the bezel may be made of plastic such as fluororubber (FKM) or may be a metal workpiece coated with plastic such as FKM.
  • the diaphragm may comprise a deformable seal.
  • the water-carrying components of the valve are made of corrosion-resistant material.
  • the advantage is achieved that a service life of the valve can be increased.
  • the water-bearing components made of stainless steel and / or aluminum.
  • the components which come into contact with fuel and the environment are made of metal. As a result, the advantage is achieved that a service life of the valve can be increased.
  • the aforementioned components are made of stainless steel and / or aluminum.
  • the object is achieved by a metering valve for a liquid of a vehicle.
  • the metering valve has an electromagnet with a coil and an axially displaceable armature.
  • the metering valve has a hydraulic part with an inlet for the liquid and an outlet for
  • a seat valve in particular a ball seat valve, is arranged in a fluid connection between the inlet and the outlet.
  • the seat valve can be opened by a tappet connected to the armature.
  • the metering valve is de-energized at a first predetermined pressure at the inlet
  • the metering valve can still be opened at a second predetermined pressure at the outlet. Furthermore, the metering valve is designed such that an emerging at a state of aggregate change of the liquid
  • Expansion volume in particular targeted, directed against a compensation volume.
  • the metering valve according to the invention can form a valve for the injection of water into an internal combustion engine, in particular the valve according to the invention for the injection of water into an internal combustion engine.
  • the metering valve according to the invention and the valve according to the invention can thus have the same advantages and modifications.
  • the liquid may be water, an aqueous solution, especially an aqueous solution
  • the metering valve is used for metering water which is injected into an internal combustion engine.
  • the water is mixed with fuel prior to injection.
  • the metering valve may be used to meter the urea supplied in an exhaust system.
  • the vehicle may be a passenger car, a truck, a tractor, a motorcycle, a ship, a boat, an airplane or to be a helicopter.
  • the aggregate state change of the liquid may be freezing or evaporation of the liquid.
  • the first set pressure can be a fluid pressure in one at the inlet
  • the metering valve remains closed at least until the first predetermined pressure is reached.
  • the first predetermined pressure is more than 5 bar, more than 10 bar, more than 15 bar or more than 20 bar. In a preferred embodiment, the first predetermined pressure is 13.5 bar.
  • the second set pressure can be a fluid pressure in one at the outlet
  • the metering valve can be opened at least until the second predetermined pressure is reached.
  • the second set pressure is less than 5 bar, less than 10 bar or less than 15 bar.
  • the second predetermined pressure is 6.5 bar.
  • a valve housing of the seat valve is displaceably mounted in the metering valve in such a way that the valve housing is displaced in the direction of the compensation volume during the change in the state of aggregation of the fluid.
  • valve housing of the seat valve is displaceably mounted against the pressure of a spring.
  • the spring may be a plate spring or a coil spring.
  • a force needed to compress the spring is in the range of 100 N to 1 kN.
  • the spring may be biased during normal operation of the metering valve.
  • the compensation volume is biased by spring force in the way that multiple security against the
  • the seat valve has a valve housing with a ball seat and a closing element designed as a ball.
  • the ball is biased by means of a return spring to the ball seat can be applied.
  • Return spring may be a coil spring.
  • the return spring has a conical shape, a cylindrical shape or a conical shape.
  • a diaphragm for controlling the metered quantity is arranged at the inlet.
  • This provides the advantage that the dosing of the metering valve can be adjusted efficiently by replacing or selecting the aperture.
  • the diameter of the orifice and the pressure acting on the orifice can be used to determine the maximum dosing quantity when the dosing valve is fully open.
  • the panel may be made of plastic such as fluororubber (FKM), or a plastic such as FKM coated
  • the diaphragm may comprise a deformable seal.
  • liquid-carrying components of the metering valve made of corrosion-resistant material.
  • the advantage is achieved that a life of the metering valve can be increased.
  • the water-bearing components made of stainless steel and / or aluminum.
  • the components of the metering valve, which come into contact with the environment, are protected against corrosion.
  • the advantage is achieved that a life of the metering valve can be increased.
  • the aforementioned components are made of stainless steel and / or aluminum or coated with stainless steel and / or aluminum.
  • At least one component of the metering valve is made of a heat-resistant material.
  • the refractory material may be stainless steel and / or aluminum.
  • the heat-resistant material is selected such that the component withstands a flame test or heating to 600 ° C. for several minutes, for example three minutes, without damage. If there are no requirements regarding the flame test, for example in the exhaust aftertreatment, components made of plastic can also be used in the metering valve. In a preferred embodiment, all components of the metering valve except for the aperture and possibly existing
  • a filling element is arranged in the metering valve, which limits the amount of liquid in the metering valve.
  • the advantage is achieved that the amount of liquid in the metering valve can be reduced.
  • the filling element is made of metal, such as stainless steel and / or aluminum, or plastic.
  • the filling element is at least partially received in the return spring.
  • the return spring and the filling element have corresponding geometric shapes.
  • the advantage is achieved that the volume of the liquid absorbed in the return spring on can be reduced.
  • the return spring and the filling element at least in sections each have a cylindrical shape or a conical shape.
  • the metering valve is designed such that no fluid accumulations are trapped in the metering valve and / or present in an undercut region.
  • the object is achieved by an internal combustion engine with water injection.
  • Each cylinder or cylinder of the internal combustion engine is assigned a valve according to the invention or a metering valve according to the invention.
  • the valve according to the invention or the metering valve according to the invention is assigned to a plurality of cylinders of the internal combustion engine.
  • a plurality of cylinders or all cylinders of the internal combustion engine is assigned exactly one valve or precisely one metering valve.
  • the complete internal combustion engine is assigned exactly one valve or exactly one metering valve.
  • FIG. 1 shows a metering valve according to an embodiment
  • FIG. 2 the metering valve according to the embodiment shown in FIG. 1.
  • valves can be designed as a metering valve and each metering valve can be designed as a valve.
  • water is interpreted as the use of a liquid. Water is to be understood merely as an example of a liquid, the use is not limited thereto.
  • metering valves are often used to dispense a precisely metered amount of liquid, for example for dosing water or aqueous urea solution. For this purpose, a metering valve with the most accurate metering possible is needed. At the same time it is necessary in the vehicle sector that in the metering valves used even at low temperatures, for example below the
  • Fig. 1 shows a metering valve 100 for a liquid of a vehicle according to an embodiment.
  • the metering valve 100 has an electromagnet 3 with a coil 23 and an axially displaceable armature 24.
  • the metering valve 100 has a hydraulic part 2 with an inlet 1 10 for the liquid and an outlet 1 1 1 for dispensing the metered liquid.
  • a seat valve 105 in the present embodiment, a ball seat valve 5, respectively.
  • the seat valve 105 can be opened by a plunger 6 connected to the armature 24.
  • the inlet 1 10 of the metering valve 100 can be connected to a fluid line.
  • the poppet valve 105 is opened by means of the plunger 6 and the electromagnet 3 for a predetermined time.
  • the plunger 6 is extended in the direction of the poppet valve 105 to lift a closing element 109 of a valve seat 107 of the poppet valve 105.
  • the metered amount of liquid may result from the opening time of the poppet valve 105, the pressure in the liquid line and / or the temperature of the liquid.
  • a pressure sensor and / or a temperature sensor is connected to the fluid line for determining the pressure and / or the temperature.
  • the vehicle can be an electronic control to control the electromagnet 3 have.
  • the solenoid 3 is controlled by means of the engine control unit (ECU) of the vehicle.
  • ECU engine control unit
  • an aperture 19 can optionally be arranged on the inlet 11 to improve the metering function.
  • the orifice 19 has an opening over the size of the metered amount of liquid can be influenced.
  • the seat valve 105 may comprise a return spring 8.
  • the closing element 109 biased to be applied to the valve seat 107.
  • the plunger 6 and / or the electromagnet 3 may be formed, the closing element 109 against the spring force of the return spring 8 of the
  • the seat valve 105 can be closed by the restoring force of the return spring 8. By closing the seat valve 105, the dosage of the liquid can be stopped.
  • the return spring 8 is a conical spring.
  • the outlet 1 1 1 with another liquid line such as a fuel line, a supply line to a fuel system or a supply line to an exhaust aftertreatment system, are connected.
  • another liquid line such as a fuel line, a supply line to a fuel system or a supply line to an exhaust aftertreatment system.
  • the resulting additional volume is directed against the compensating volume 1 16, in the present embodiment against an expansion space 16.
  • a valve housing 14 of the seat valve 105 can be displaceably mounted in the metering valve 100.
  • the valve housing 15 is slidably mounted in a bore or a receptacle of the metering valve 100.
  • a spring 17 may be arranged.
  • an inner part 15 can be arranged between the spring 17 and the valve housing 14. When freezing the liquid in this case the valve housing 14 and the inner part 15 can be moved against the pressure or the restoring force of the spring 17 in the direction of the compensating volume 1 16 to compensate for the expansion of the freezing liquid and to prevent damage to the metering valve 100.
  • the valve housing 14 and the inner part 15 can be moved against the pressure or the restoring force of the spring 17 in the direction of the compensating volume 1 16 to compensate for the expansion of the freezing liquid and to prevent damage to the metering valve 100.
  • the inner part 15 is adjacent to the compensation volume 1 16 arranged. In this case, the inner part 15 is at least partially pushed into the compensating volume 16 when the liquid is frozen.
  • the inner part 15 is adjacent to the compensation volume 1 16 arranged. In this case, the inner part 15 is at least partially pushed into the compensating volume 16 when the liquid is frozen.
  • the spring 17 is a plate spring or a Disc spring package consisting of two or more disc springs.
  • the spring 17 may also be formed by any other spring element.
  • the hydraulic part 2 may be designed such that there is as little liquid as possible, such as water.
  • the metering valve 100 may be configured such that the liquid,
  • the metering valve 100 may be configured such that no fluid accumulations locked, but the corresponding parts, such as the valve housing 14 and / or the inner part 15, are designed to be movable. Furthermore, the metering valve 100 may have on the side with the electromagnet 3, the expansion space 16, which can accommodate the additional volume during freezing.
  • the movable inner parts such as the valve housing 14 and / or the inner part 15, may be so strongly biased with the spring 17 that they remain in the position shown in Fig. 1 during normal operation of the metering valve 100. However, if the pressure continues to increase due to the expansion of the liquid during freezing, the spring 17 can yield and the movable inner parts can yield to the electromagnet 3. If the liquid thaws again, the spring 17 presses the internal parts back into their original position. In this way damage can be avoided.
  • Valve functions such as funding option in both directions at the required
  • the ball seat valve 5 with the return spring 8 can be positioned with the flow direction inlet 1 10 - outlet 1 1 1, for example water - fuel.
  • the return spring 8 can keep the metering valve 100 closed against the system pressure of the liquid, such as the water.
  • a ball seat 7 of the ball seat valve 5 can be opened against the return spring 8 and are dosed in this way liquid.
  • the side of the inlet 110, such as the water side, of the metering valve 100 may be depressurized to remove as much fluid as possible from the system or metering valve 100.
  • a negative pressure is generated for this purpose.
  • the ball seat 7 can also against the return spring 8 and against the system pressure of the system connected to the outlet 1 1 1, such as
  • the metering valve 100 may have a very high leakage requirement. For example, the
  • Figures 1 and 2 show an example of a metering valve 100.
  • the metering valve 100 is formed as a valve 1 for injecting water into an internal combustion engine. The injection of water causes a lowering of the combustion temperature in the combustion chamber of the engine, whereby the power or the efficiency can be increased.
  • the valve 1 shown in longitudinal section in Fig. 1 consists of a hydraulic part 2 and an electromagnetic actuator (solenoid) 3.
  • Hydraulic part 2 with the electromagnetic actuator 3 is connected via Befest Trentsseingriffe 4.
  • the hydraulic part 2 by means of which a not shown water system can be connected to a fuel system, not shown, has a seat valve 105, which is formed in the present embodiment by a ball seat valve 5, which can be opened by means of a plunger 6 with the flow direction water - fuel ,
  • FIG. 2 which shows an enlarged detail of the valve 1, the ball seat valve 5 on a valve housing 14 a ball seat 7 and a biased with a return spring 8 against the ball seat 7 ball 9 as a closing element.
  • the return spring 8 keeps the ball seat valve 5 closed against the system pressure of the water.
  • Valve 1 must remain normally closed at a water pressure of 13.5 bar, in addition it must still be opened at a fuel-side pressure of 6.5 bar can.
  • the valve 1 according to the invention thus meets very high demands on the tightness in both directions (water system and fuel system).
  • the ball seat 7 can be opened against the return spring 8 and metered water in this way.
  • the return spring 8 acts against the water pressure and keeps the valve 1 de-energized
  • the force of the electromagnet 3 is designed such that the ball 9 can be safely opened against the spring force of the return spring 8 and the fuel pressure.
  • the ball seat 7 as a seal between the water and fuel system makes it possible to keep the leakage as small as possible.
  • valve 1 When the vehicle is stationary, the water side of the valve 1 is depressurized, possibly also a negative pressure is generated to remove as much water from the system.
  • the ball seat 7 In order to remove the water, which is located directly behind the ball seat 7 on the fuel side, the ball seat 7 must also be able to be opened against the return spring 8 and against the system pressure of the fuel system by the electromagnet 3 to remove the water here as well ,
  • valve 1 Since no fuel may leak in the closed state, the valve 1 has a very high leakage requirement that can not be achieved with a slide valve.
  • valve 1 must be freeze-proof in the filled state, i. It must be taken into account that the water in valve 1 expands by approx. 10% during freezing.
  • a filling element 13 is arranged on the fuel side, which, fixed in the housing 12, extends within the return spring 8 so far that the ball 9 can still be opened.
  • an axially movable inner part 15 is provided as a further filling element, through which the plunger 6 extends sealed.
  • a sealed in the inner part 15 bearing member 18 serves to support the plunger 6 and as a stop for the valve housing 14th
  • the inner part 15 limits on the hydraulic side of the valve 1 an expansion space 16. This allows recording an additional volume of water during freezing, by the inner part 15 against the force of a biased in the expansion space 16 arranged spring 17 can move in the direction of electromagnet 3.
  • Expansion space 16 allows expansion of the water in the direction of electromagnet 3 and prevents the blocking of water accumulation.
  • the inner part 15 and the bearing element 18 are biased by the spring 17 so strong that they remain during the normal operation of the valve 1 in the position shown in Fig. 1.
  • the spring 17 will yield and the movable inner parts 17, 18 may yield to the electromagnet 3. If the water thaws again, the spring 17 presses the inner part 17, 18 back into their original position so that damage to the valve 1 can be safely avoided.
  • an aperture 19 is disposed between the water connection 10 and the housing 12, through the opening of which only small amounts of water are metered.
  • the water-carrying components are made of corrosion-resistant material.
  • the expansion space 16 is delimited on the electromagnet side by a pole core 20, which is connected, for example, by beads 21 to a housing 22 of the electromagnet 3.
  • a coil 23 Within the housing 22, a coil 23, an armature 24, the pole core 20 and the plunger 6 are arranged.
  • the armature 24 is located coaxially in a cup-shaped sleeve 25 and is supported on an anti-adhesion disc 26, which is provided in a recess of the armature 24 is pressed.
  • the armature 24 is mounted axially displaceable in the sleeve 25 and thus can be moved back and forth between a first armature space 27 and a second armature space 28.
  • a lid member 31 closes the housing 22 sealingly and receives a pole yoke 30, which receives the sleeve 25 together with a coaxially oriented coil carrier 32.

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Abstract

The invention relates to a valve (1) for injecting water into an internal combustion engine, having an electromagnet (3) with a coil (23) and an axially movably arranged armature (24), a hydraulic part (2) having a water connection (10) and a fuel connection (11), wherein a ball seat valve (5), which can be opened by a plunger (6) connected to the armature (24), is arranged in a fluid connection between the water connection (10) and the fuel connection (11), and the valve (1) is closed without current at a defined water pressure, can be opened at a defined fuel-side pressure, and, when closed, has a maximum tightness, irrespective of the side of the ball seat valve (5) to which pressure is applied.

Description

Ventil für das Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor, Dosierventil und Verbrennungsmotor  Valve for injecting water into an internal combustion engine, metering valve and internal combustion engine
Die Erfindung betrifft ein Ventil für das Einspritzen von Wasser in einen The invention relates to a valve for the injection of water into a
Verbrennungsmotor, ein Dosierventil für eine Flüssigkeit eines Fahrzeugs und einen Verbrennungsmotor mit Wassereinspritzung. Internal combustion engine, a metering valve for a liquid of a vehicle and an internal combustion engine with water injection.
Wassereinspritzsysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die DE 10 2014 222 463 A1 offenbart beispielsweise eine Vorrichtung zur Wassereinspritzung mit einem Wasserbehälter, der mittels einer Zuleitung mit einer Anzahl von Einspritzdüsen verbunden ist. Eine Pumpe zur Förderung von Wasser zu den Einspritzdüsen dient zusätzlich dem Einwässern der Einspritzdüsen und der Zuleitung. Water injection systems are known in the art. DE 10 2014 222 463 A1, for example, discloses a device for water injection with a water tank, which is connected by means of a feed line to a number of injection nozzles. A pump for pumping water to the injectors also serves to inject the injectors and the supply line.
Eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzung und einem A direct injection internal combustion engine with water injection and a
Zylinderkopf ist der DE 10 2016 200 238 A1 zu entnehmen. Jedem Zylinder ist eine Einspritzdüse zugeordnet, die mit einem Kraftstoffspeicher und einem Wasserspeicher verbunden ist. Problematisch ist hierbei die Leckage von Kraftstoff. Cylinder head can be found in DE 10 2016 200 238 A1. Each cylinder is associated with an injection nozzle which is connected to a fuel storage and a water reservoir. The problem here is the leakage of fuel.
Aufgabe der Erfindung ist es, Konzepte für Ventile, insbesondere ein Ventil für das Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor, zu schaffen, welche hinsichtlich der Leckage verbessert sind. The object of the invention is to provide concepts for valves, in particular a valve for the injection of water into an internal combustion engine, which are improved in terms of leakage.
Gemäß einem Aspekt wird diese Aufgabe durch ein Ventil für das Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor gelöst. Das Ventil weist einen Elektromagneten mit einer Spule und einem axialverschieblich angeordneten Anker auf. Zudem weist das Ventil einen Hydraulikteil mit einem Wasseranschluss und einem Kraftstoffanschluss auf. Ferner ist in einer Fluidverbindung zwischen dem Wasseranschluss und dem Kraftstoffanschluss ein Kugelsitzventil angeordnet. Das Kugelsitzventil kann durch einen mit dem Anker verbundenen Stößel geöffnet werden. Ferner ist das Ventil bei einem festgelegten Wasserdruck stromlos geschlossen und kann bei einem festgelegten kraftstoffseitigen Druck noch geöffnet werden. Insbesondere kann das Ventil im geschlossenen Zustand eine höchste Dichtigkeit aufweisen, unabhängig davon, welche Seite des Kugelsitzventils mit Druck beaufschlagt ist. In one aspect, this object is achieved by a valve for injecting water into an internal combustion engine. The valve has an electromagnet with a Coil and an axially displaceable arranged on anchor. In addition, the valve has a hydraulic part with a water connection and a fuel connection. Further, a ball seat valve is disposed in fluid communication between the water port and the fuel port. The ball seat valve can be opened by a plunger connected to the armature. Further, the valve is normally closed at a specified water pressure and can still be opened at a specified fuel-side pressure. In particular, the valve in the closed state, a maximum tightness, regardless of which side of the ball seat valve is pressurized.
Das erfindungsgemäße Ventil ermöglicht es, bei einem Wasserdruck von 13,5 bar stromlos geschlossen zu bleiben und bei einem kraftstoffseitigen Druck von 6,5 bar noch geöffnet werden können. The valve according to the invention makes it possible to remain normally closed at a water pressure of 13.5 bar and can still be opened at a fuel-side pressure of 6.5 bar.
Der Wasseranschluss kann ein Einlass zum Einfuhren von Wasser in das Ventil sein. Ferner kann der Kraftstoff an Schluss ein Auslass zum Ausgeben einer dosierten The water connection may be an inlet for introducing water into the valve. Further, the fuel at the end of an outlet for dispensing a metered
Wassermenge sein. Beispielsweise wird die dosierte Wassermenge einer Kraftstoff leitu ng oder einer Mischvorrichtung zum Mischen der dosierten Wassermenge mit Kraftstoff zugeführt. Be amount of water. For example, the metered amount of water is a fuel leitu ng or a mixing device for mixing the metered amount of water supplied with fuel.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Ventils weist das Kugelsitzventil ein In an advantageous embodiment of the valve, the ball seat valve has a
Ventilgehäuse mit einem Kugelsitz auf, gegen welchen ein als Kugel ausgebildetes Schließelement mittels einer Rückstellfeder vorgespannt anlegbar ist. Dadurch kann das Ventil stromlos geschlossen werden. Valve housing with a ball seat, against which a locking element designed as a ball biased by a return spring can be applied. As a result, the valve can be closed without current.
Vorzugsweise ist zwischen dem Hydraulikteil und dem Elektromagneten ein Preferably, there is a between the hydraulic part and the electromagnet
Expansionsraum ausgebildet, welcher die Aufnahme eines zusätzlichen Wasservolumens beim Einfrieren ermöglicht. Das erfindungsgemäße Ventil ist dadurch im befüllten Zustand einfriersicher und die Gefahr, dass bei tiefen Temperaturen das im System befindliche Wasser gefriert und durch die Volumenzunahme Schäden im System entstehen, kann ausgeschlossen werden. Expansion space formed, which allows the inclusion of an additional volume of water during freezing. The valve according to the invention is thereby freezing in the filled state and the risk that at low temperatures the water in the system freezes and caused by the increase in volume damage in the system can be excluded.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ventils ist der Expansionsraum auf der Hydraulikseite durch ein Innenteil begrenzt. Das Innenteil ist gegen den Druck einer im Expansionsraum angeordneten Feder in Richtung Elektromagnet bewegbar. Durch das Bewegen des Innenteils weg von dem Kugelsitzventil wird der Vorteil erreicht, dass zusätzliches Volumen zur Aufnahme des gefrierenden und sich dadurch ausdehnenden Wassers bereitgestellt werden kann. In a further advantageous embodiment of the valve, the expansion space on the hydraulic side is limited by an inner part. The inner part is against the pressure of a arranged in the expansion space spring in the direction of electromagnet movable. By moving the inner part away from the ball seat valve, the advantage is achieved that additional volume can be provided for receiving the freezing and thus expanding water.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ventils ist ein Ventilgehäuse des Kugelsitzventils in dem Ventil derart verschiebbar gelagert, dass das Ventilgehäuse beim Einfrieren in Richtung des Expansionsraums verschoben wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass beim Einfrieren der Flüssigkeit eine Beschädigung des Kugelsitzventils vermieden werden kann. In a further advantageous embodiment of the valve, a valve housing of the ball seat valve is mounted in the valve so displaceable that the valve housing is displaced during freezing in the direction of the expansion space. As a result, the advantage is achieved that the freezing of the liquid damage to the ball seat valve can be avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ventils sind Füllelemente In a further advantageous embodiment of the valve are filling elements
vorgesehen, welche die Wassermengen im Ventil begrenzen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Wassermenge in dem Ventil reduziert werden kann. Hierdurch kann zudem ein beim Einfrieren des Wassers benötigtes Aufnahmevolumen zur Kompensation der Volumenzunahme reduziert werden. Beispielsweise sind die Füllelemente aus Edelstahl und/oder Aluminium gefertigt. provided, which limit the amounts of water in the valve. This provides the advantage that the amount of water in the valve can be reduced. As a result, it is also possible to reduce a receiving volume required for freezing the water in order to compensate for the volume increase. For example, the filling elements are made of stainless steel and / or aluminum.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ventils ist zwischen dem In a further advantageous embodiment of the valve is between the
Wasseranschluss und einem Gehäuse des Hydraulikteils eine Blende, insbesondere eine Blende zur Steuerung der Dosiermenge, angeordnet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Dosiermenge des Ventils effizient durch Austausch oder Wahl der Blende eingestellt werden kann. Die Blende kann eine Öffnung aufweisen. Über die Größe der Öffnung kann die Dosierung eingestellt werden. Beispielsweise wird zur Feindosierung eine Blende mit einer kleinen Öffnung verwendet während zur Grobdosierung, wie zum Erreichen einer Absperrfunktion, eine Blende mit einer großen Öffnung gewählt wird. Ferner kann die Blende aus Kunststoff, wie Fluorkautschuk (FKM), gefertigt oder ein mit Kunststoff, wie FKM, überzogenes Metallwerkstück sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Blende eine verformbare Dichtung umfassen. Water connection and a housing of the hydraulic part, a diaphragm, in particular a diaphragm for controlling the metered amount arranged. This provides the advantage that the dosing of the valve can be adjusted efficiently by replacing or selecting the aperture. The aperture may have an opening. About the size of the opening, the dosage can be adjusted. For example, a meter with a small opening is used for fine metering while for coarse metering, such as to achieve a shut-off function, a shutter with a large opening is selected. Further, the bezel may be made of plastic such as fluororubber (FKM) or may be a metal workpiece coated with plastic such as FKM. Alternatively or additionally, the diaphragm may comprise a deformable seal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ventils sind die wasserführenden Bauteile des Ventils aus korrosionsbeständigem Material ausgeführt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Lebensdauer des Ventils erhöht werden kann. Beispielsweise sind die wasserführenden Bauteile aus Edelstahl und/oder Aluminium gefertigt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ventils sind die Bauteile, die mit Kraftstoff und der Umgebung in Berührung kommen, aus Metall ausgeführt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Lebensdauer des Ventils erhöht werden kann. In a further advantageous embodiment of the valve, the water-carrying components of the valve are made of corrosion-resistant material. As a result, the advantage is achieved that a service life of the valve can be increased. For example, the water-bearing components made of stainless steel and / or aluminum. In a further advantageous embodiment of the valve, the components which come into contact with fuel and the environment are made of metal. As a result, the advantage is achieved that a service life of the valve can be increased.
Beispielsweise sind die vorgenannten Bauteile aus Edelstahl und/oder Aluminium gefertigt. For example, the aforementioned components are made of stainless steel and / or aluminum.
Gemäß einem weiteren Aspekt wir die Aufgabe durch ein Dosierventil für eine Flüssigkeit eines Fahrzeugs gelöst. Das Dosierventil weist einen Elektromagneten mit einer Spule und einem axialverschieblich angeordneten Anker auf. Zudem weist das Dosierventil einen Hydraulikteil mit einem Einlass für die Flüssigkeit und einem Auslass zum In another aspect, the object is achieved by a metering valve for a liquid of a vehicle. The metering valve has an electromagnet with a coil and an axially displaceable armature. In addition, the metering valve has a hydraulic part with an inlet for the liquid and an outlet for
Ausgeben der dosierten Flüssigkeit auf. In einer Fluidverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass ist ein Sitzventil, insbesondere ein Kugelsitzventil, angeordnet. Das Sitzventil kann durch einen mit dem Anker verbundenen Stößel geöffnet werden. Zudem ist das Dosierventil bei einem ersten festgelegten Druck am Einlass stromlos Dispensing the metered liquid. A seat valve, in particular a ball seat valve, is arranged in a fluid connection between the inlet and the outlet. The seat valve can be opened by a tappet connected to the armature. In addition, the metering valve is de-energized at a first predetermined pressure at the inlet
geschlossen. Ferner kann das Dosierventil bei einem zweiten festgelegten Druck am Auslass noch geöffnet werden. Des Weiteren ist das Dosierventil derart ausgebildet, dass ein bei einer Aggregatszustandsänderung der Flüssigkeit entstehendes closed. Furthermore, the metering valve can still be opened at a second predetermined pressure at the outlet. Furthermore, the metering valve is designed such that an emerging at a state of aggregate change of the liquid
Expansionsvolumen, insbesondere gezielt, gegen ein Ausgleichsvolumen gelenkt wird. Durch das Lenken des Expansionsvolumens gegen das Ausgleichsvolumen kann eine Beschädigung des Dosierventils beim Einfrieren der Flüssigkeit vermieden werden. Das erfindungsgemäße Dosierventil kann ein Ventil für das Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor, insbesondere das erfindungsgemäße Ventil für das Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor, bilden. Das erfindungsgemäße Dosierventil und das erfindungsgemäße Ventil können somit dieselben Vorteile und Modifikationen aufweisen. Expansion volume, in particular targeted, directed against a compensation volume. By directing the expansion volume against the equalization volume, damage to the metering valve during freezing of the liquid can be avoided. The metering valve according to the invention can form a valve for the injection of water into an internal combustion engine, in particular the valve according to the invention for the injection of water into an internal combustion engine. The metering valve according to the invention and the valve according to the invention can thus have the same advantages and modifications.
Die Flüssigkeit kann Wasser, eine wässrige Lösung, insbesondere eine wässrige The liquid may be water, an aqueous solution, especially an aqueous solution
Harnstofflösung, Öl, insbesondere Getriebeöl, Dieselkraftstoff und/oder Ottokraftstoff sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Dosierventil zum Dosieren von Wasser verwendet, welches in einen Verbrennungsmotor eingespritzt wird. Urea solution, oil, especially gear oil, diesel fuel and / or gasoline. In a particularly preferred embodiment, the metering valve is used for metering water which is injected into an internal combustion engine.
Beispielsweise wird das Wasser vor dem Einspritzen mit Kraftstoff gemischt. Alternativ oder zusätzlich kann das Dosierventil zum Dosieren des zugeführten Harnstoffs in einem Abgassystem verwendet werden. Das Fahrzeug kann ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, eine Zugmaschine, ein Kraftrad, ein Schiff, ein Boot, ein Flugzeug oder ein Hubschrauber sein. Ferner kann die Aggregatszustandsänderung der Flüssigkeit ein Einfrieren oder ein Verdampfen der Flüssigkeit sein. For example, the water is mixed with fuel prior to injection. Alternatively or additionally, the metering valve may be used to meter the urea supplied in an exhaust system. The vehicle may be a passenger car, a truck, a tractor, a motorcycle, a ship, a boat, an airplane or to be a helicopter. Further, the aggregate state change of the liquid may be freezing or evaporation of the liquid.
Der erste festgelegte Druck kann ein Flüssigkeitsdruck in einer am Einlass The first set pressure can be a fluid pressure in one at the inlet
angeschlossenen Flüssigkeitsleitung, wie einer Wasserleitung, sein. In einer bevorzugten Ausführungsform bleibt das Dosierventil zumindest bis zum Erreichen des ersten festgelegten Drucks stromlos geschlossen. Beispielsweise beträgt der erste festgelegte Druck mehr als 5 bar, mehr als 10 bar, mehr als 15 bar oder mehr als 20 bar. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der erste festgelegte Druck 13,5 bar. connected liquid line, such as a water pipe, be. In a preferred embodiment, the metering valve remains closed at least until the first predetermined pressure is reached. For example, the first predetermined pressure is more than 5 bar, more than 10 bar, more than 15 bar or more than 20 bar. In a preferred embodiment, the first predetermined pressure is 13.5 bar.
Der zweite festgelegte Druck kann ein Flüssigkeitsdruck in einer am Auslass The second set pressure can be a fluid pressure in one at the outlet
angeschlossenen Flüssigkeitsleitung, wie einer Kraftstoffleitung, sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Dosierventil zumindest bis zum Erreichen des zweiten festgelegten Drucks geöffnet werden. Beispielsweise beträgt der zweite festgelegte Druck weniger als 5 bar, weniger als 10 bar oder weniger als 15 bar. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der zweite festgelegte Druck 6,5 bar. connected fluid line, such as a fuel line, be. In a preferred embodiment, the metering valve can be opened at least until the second predetermined pressure is reached. For example, the second set pressure is less than 5 bar, less than 10 bar or less than 15 bar. In a preferred embodiment, the second predetermined pressure is 6.5 bar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils ist ein Ventilgehäuse des Sitzventils in dem Dosierventil derart verschiebbar gelagert, dass das Ventilgehäuse bei der Aggregatszustandsänderung der Flüssigkeit in Richtung des Ausgleichsvolumens verschoben wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass beim Einfrieren der Flüssigkeit eine Beschädigung des Sitzventils vermieden werden kann. In an advantageous embodiment of the metering valve, a valve housing of the seat valve is displaceably mounted in the metering valve in such a way that the valve housing is displaced in the direction of the compensation volume during the change in the state of aggregation of the fluid. As a result, the advantage is achieved that the freezing of the liquid damage to the poppet valve can be avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils ist das Ventilgehäuse des Sitzventils gegen den Druck einer Feder verschiebbar gelagert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Ventilgehäuse nach dem Auftauen wieder in seine In a further advantageous embodiment of the metering valve, the valve housing of the seat valve is displaceably mounted against the pressure of a spring. As a result, the advantage is achieved that the valve housing after thawing back into his
Ursprungsposition zurückgeführt werden kann. Die Feder kann eine Tellerfeder oder eine Schraubenfeder sein. Beispielsweise liegt eine zum Komprimieren der Feder benötige Kraft im Bereich von 100 N bis 1 kN. Ferner kann die Feder im Normalbetrieb des Dosierventils vorgespannt sein. Beispielsweise ist das Ausgleichsvolumen durch Federkraft in der Art vorgespannt, dass eine mehrfache Sicherheit gegen das Origin position can be traced back. The spring may be a plate spring or a coil spring. For example, a force needed to compress the spring is in the range of 100 N to 1 kN. Furthermore, the spring may be biased during normal operation of the metering valve. For example, the compensation volume is biased by spring force in the way that multiple security against the
Verschieben der Innenteile im Normalbetrieb gegeben ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils weist das Sitzventil ein Ventilgehäuse mit einem Kugelsitz und ein als Kugel ausgebildetes Schließelement auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Dosierventil stromlos geschlossen werden kann. Alternativ kann ein beliebiges anderes Sitzventil mit vergleichbarer Dichtwirkung verwendet werden. Moving the internal parts is given in normal operation. In a further advantageous embodiment of the metering valve, the seat valve has a valve housing with a ball seat and a closing element designed as a ball. As a result, the advantage is achieved that the metering valve can be closed without current. Alternatively, any other seat valve with comparable sealing effect can be used.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils ist die Kugel mittels einer Rückstellfeder vorgespannt an den Kugelsitz anlegbar. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der erste festgelegte Druck effizient festgelegt werden kann. Die In a further advantageous embodiment of the metering valve, the ball is biased by means of a return spring to the ball seat can be applied. This provides the advantage that the first set pressure can be set efficiently. The
Rückstellfeder kann eine Schraubenfeder sein. Beispielsweise weist die Rückstellfeder eine konische Form, eine Zylinderform oder eine Kegelform auf. Return spring may be a coil spring. For example, the return spring has a conical shape, a cylindrical shape or a conical shape.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils weist das In a further advantageous embodiment of the metering valve, the
Ausgleichsvolumen einen zwischen dem Hydraulikteil und dem Elektromagneten angeordneten Expansionsraum auf. Compensation volume on an arranged between the hydraulic part and the electromagnet expansion space.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils ist an dem Einlass eine Blende zur Steuerung der Dosiermenge angeordnet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Dosiermenge des Dosierventils effizient durch Austausch oder Wahl der Blende eingestellt werden kann. Über den Durchmesser der Blende und den an der Blende wirkenden Druck kann die maximale Dosiermenge bei voll geöffnetem Dosierventil bestimmt werden. Durch entsprechende Taktung des Dosierventils kann zudem die gewünschte Dosiermenge eingestellt werden. Ferner kann die Blende aus Kunststoff, wie Fluorkautschuk (FKM), gefertigt oder ein mit Kunststoff, wie FKM, überzogenes In a further advantageous embodiment of the metering valve, a diaphragm for controlling the metered quantity is arranged at the inlet. This provides the advantage that the dosing of the metering valve can be adjusted efficiently by replacing or selecting the aperture. The diameter of the orifice and the pressure acting on the orifice can be used to determine the maximum dosing quantity when the dosing valve is fully open. By appropriate timing of the metering also the desired metering can be adjusted. Further, the panel may be made of plastic such as fluororubber (FKM), or a plastic such as FKM coated
Metallwerkstück sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Blende eine verformbare Dichtung umfassen. Be metal workpiece. Alternatively or additionally, the diaphragm may comprise a deformable seal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils sind die In a further advantageous embodiment of the metering valve, the
flüssigkeitsführenden Bauteile des Dosierventils aus korrosionsbeständigem Material ausgeführt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Lebensdauer des Dosierventils erhöht werden kann. Beispielsweise sind die wasserführenden Bauteile aus Edelstahl und/oder Aluminium gefertigt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils sind die Bauteile des Dosierventils, die mit der Umgebung in Berührung kommen, korrosionsgeschützt ausgeführt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Lebensdauer des Dosierventils erhöht werden kann. Beispielsweise sind die vorgenannten Bauteile aus Edelstahl und/oder Aluminium gefertigt oder mit Edelstahl und/oder Aluminium beschichtet. liquid-carrying components of the metering valve made of corrosion-resistant material. As a result, the advantage is achieved that a life of the metering valve can be increased. For example, the water-bearing components made of stainless steel and / or aluminum. In a further advantageous embodiment of the metering valve, the components of the metering valve, which come into contact with the environment, are protected against corrosion. As a result, the advantage is achieved that a life of the metering valve can be increased. For example, the aforementioned components are made of stainless steel and / or aluminum or coated with stainless steel and / or aluminum.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils ist zumindest ein Bauteil des Dosierventils aus einem hitzebeständigen Material gefertigt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass bei einem Brand des Fahrzeugs eine Beschädigung des In a further advantageous embodiment of the metering valve, at least one component of the metering valve is made of a heat-resistant material. This provides the advantage that in case of fire of the vehicle damage to the
Dosierventils und/oder ein Austritt von Flüssigkeit aus dem Dosierventil vermieden werden kann. Das hitzebeständige Material kann Edelstahl und/oder Aluminium sein. Beispielsweise ist das hitzebeständige Material derart gewählt, dass das Bauteil einen Beflammungstest oder eine Erwärmung auf 600°C für mehrere Minuten, beispielsweise drei Minuten, schadensfrei übersteht. Soweit keine Anforderungen bezüglich Flammtest bestehen, beispielsweise bei der Abgasnachbehandlung, können in dem Dosierventil auch Bauteile aus Kunststoff eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Bauteile des Dosierventils bis auf die Blende und eventuell vorhandene Metering valve and / or leakage of liquid from the metering valve can be avoided. The refractory material may be stainless steel and / or aluminum. By way of example, the heat-resistant material is selected such that the component withstands a flame test or heating to 600 ° C. for several minutes, for example three minutes, without damage. If there are no requirements regarding the flame test, for example in the exhaust aftertreatment, components made of plastic can also be used in the metering valve. In a preferred embodiment, all components of the metering valve except for the aperture and possibly existing
Dichtungen aus hitzebeständigen Materialien gefertigt. Seals made of heat-resistant materials.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils ist in dem Dosierventil ein Füllelement angeordnet, welches die Flüssigkeitsmenge in dem Dosierventil begrenzt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Flüssigkeitsmenge in dem Dosierventil reduziert werden kann. Hierdurch kann zudem ein beim Einfrieren der Flüssigkeit benötigtes Aufnahmevolumen zur Kompensation der Volumenzunahme reduziert werden. Beispielsweise ist das Füllelement aus Metall, wie Edelstahl und/oder Aluminium, oder Kunststoff gefertigt. In a further advantageous embodiment of the metering valve, a filling element is arranged in the metering valve, which limits the amount of liquid in the metering valve. As a result, the advantage is achieved that the amount of liquid in the metering valve can be reduced. As a result, it is also possible to reduce a receiving volume required for freezing the liquid in order to compensate for the volume increase. For example, the filling element is made of metal, such as stainless steel and / or aluminum, or plastic.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Füllelement zumindest teilweise in der Rückstellfeder aufgenommen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Volumen der in der Rückstellfeder aufgenommenen Flüssigkeit reduziert werden kann. In a further advantageous embodiment, the filling element is at least partially received in the return spring. Thereby, the advantage is achieved that the volume of the liquid absorbed in the return spring can be reduced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Rückstellfeder und das Füllelement korrespondierende geometrische Formen auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Volumen der in der Rückstellfeder aufgenommenen Flüssigkeit weiter reduziert werden kann. Beispielsweise weisen die Rückstellfeder und das Füllelement zumindest abschnittsweise jeweils eine Zylinderform oder eine konische Form auf. In a further advantageous embodiment, the return spring and the filling element have corresponding geometric shapes. Thereby, the advantage is achieved that the volume of the liquid absorbed in the return spring on can be reduced. For example, the return spring and the filling element at least in sections each have a cylindrical shape or a conical shape.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Dosierventils ist das Dosierventil derart ausgebildet, dass in dem Dosierventil keine Flüssigkeitsansammlungen eingesperrt werden und/oder in einem hinterschnittenen Bereich vorliegen. In a further advantageous embodiment of the metering valve, the metering valve is designed such that no fluid accumulations are trapped in the metering valve and / or present in an undercut region.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor mit Wassereinspritzung gelöst. Jedem Zylinder oder einem Zylinder des Verbrennungsmotors ist ein erfindungsgemäßes Ventil oder ein erfindungsgemäßes Dosierventil zugeordnet. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Ventil oder das erfindungsgemäße Dosierventil mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors zugeordnet. In another aspect, the object is achieved by an internal combustion engine with water injection. Each cylinder or cylinder of the internal combustion engine is assigned a valve according to the invention or a metering valve according to the invention. For example, the valve according to the invention or the metering valve according to the invention is assigned to a plurality of cylinders of the internal combustion engine.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verbrennungsmotors ist einer Mehrzahl von Zylindern oder allen Zylindern des Verbrennungsmotors genau ein Ventil oder genau ein Dosierventil zugeordnet. Beispielsweise ist dem kompletten Verbrennungsmotor genau ein Ventil oder genau ein Dosierventil zugeordnet. In an advantageous embodiment of the internal combustion engine, a plurality of cylinders or all cylinders of the internal combustion engine is assigned exactly one valve or precisely one metering valve. For example, the complete internal combustion engine is assigned exactly one valve or exactly one metering valve.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Further advantages of the invention will become apparent from the other claims, the
Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Description and drawings.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten The invention is described below with reference to the drawings
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Dosierventil gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 1 shows a metering valve according to an embodiment; and
Fig. 2 das Dosierventil gemäß dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel. Fig. 2, the metering valve according to the embodiment shown in FIG. 1.
Nachfolgende Beschreibung betrifft sowohl Ventile als auch Dosierventile. Jedes Ventil kann hierbei als Dosierventil ausgelegt und jedes Dosierventil kann als Ventil ausgelegt werden. Ebenso ist der Einsatz von Wasser als Einsatz einer Flüssigkeit auszulegen. Wasser ist hierbei lediglich als Beispiel einer Flüssigkeit zu verstehen, wobei der Einsatz nicht darauf beschränkt ist. Im Fahrzeugbereich werden häufig Dosierventile zum Ausgeben einer exakt dosierten Flüssigkeitsmenge verwendet, beispielsweise zum Dosieren von Wasser oder wässrige Harnstofflösung. Hierzu wird ein Dosierventil mit möglichst exakter Dosiermöglichkeit benötigt. Gleichzeitig ist es im Fahrzeugbereich erforderlich, dass in den verwendeten Dosierventilen auch bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise unterhalb des The following description concerns both valves and metering valves. Each valve can be designed as a metering valve and each metering valve can be designed as a valve. Likewise, the use of water is interpreted as the use of a liquid. Water is to be understood merely as an example of a liquid, the use is not limited thereto. In the vehicle sector metering valves are often used to dispense a precisely metered amount of liquid, for example for dosing water or aqueous urea solution. For this purpose, a metering valve with the most accurate metering possible is needed. At the same time it is necessary in the vehicle sector that in the metering valves used even at low temperatures, for example below the
Gefrierpunkts von Wasser oder unterhalb des Gefrierpunkts der wässrigen Freezing point of water or below the freezing point of the aqueous
Harnstofflösung, keine Leckage auftritt, da ansonsten Betriebsmittel aus dem Fahrzeug auslaufen könnten. Urea solution, no leakage occurs, otherwise equipment could leak out of the vehicle.
Diesbezüglich zeigt Fig. 1 ein Dosierventil 100 für eine Flüssigkeit eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Dosierventil 100 weist einen Elektromagneten 3 mit einer Spule 23 und einem axialverschieblich angeordneten Anker 24 auf. Zudem weist das Dosierventil 100 einen Hydraulikteil 2 mit einem Einlass 1 10 für die Flüssigkeit und einem Auslass 1 1 1 zum Ausgeben der dosierten Flüssigkeit auf. In einer Fluidverbindung zwischen dem Einlass 1 10 und dem Auslass 1 1 1 ist ein Sitzventil 105, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kugelsitzventil 5, angeordnet. Das Sitzventil 105 kann durch einen mit dem Anker 24 verbundenen Stößel 6 geöffnet werden. Zudem ist das In this regard, Fig. 1 shows a metering valve 100 for a liquid of a vehicle according to an embodiment. The metering valve 100 has an electromagnet 3 with a coil 23 and an axially displaceable armature 24. In addition, the metering valve 100 has a hydraulic part 2 with an inlet 1 10 for the liquid and an outlet 1 1 1 for dispensing the metered liquid. In a fluid connection between the inlet 1 10 and the outlet 1 1 1 is a seat valve 105, in the present embodiment, a ball seat valve 5, respectively. The seat valve 105 can be opened by a plunger 6 connected to the armature 24. Moreover, that is
Dosierventil 100 bei einem ersten festgelegten Druck, beispielsweise 13,5 bar, am Einlass 1 10 stromlos geschlossen. Ferner kann das Dosierventil 100 bei einem zweiten festgelegten Druck, beispielsweise 6,5 bar, am Auslass 1 1 1 noch geöffnet werden. Des Weiteren ist das Dosierventil 100 derart ausgebildet, dass ein bei einer Dosing valve 100 at a first predetermined pressure, for example 13.5 bar, closed at the inlet 1 10 normally. Furthermore, the metering valve 100 can still be opened at a second predetermined pressure, for example 6.5 bar, at the outlet 11. Furthermore, the metering valve 100 is designed such that a at a
Aggregatszustandsänderung der Flüssigkeit entstehendes Expansionsvolumen gegen ein Ausgleichsvolumen 1 16 gelenkt wird. Aggregates state change of liquid resulting expansion volume is directed against a compensating volume 1 16.
Der Einlass 1 10 des Dosierventils 100 kann mit einer Flüssigkeitsleitung verbunden werden. Um eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsleitung mittels des Dosierventils 100 zu dosieren, wird das Sitzventil 105 mittels des Stößels 6 und des Elektromagneten 3 für eine vorbestimmte Zeit geöffnet. Beispielsweise wird hierzu der Stößel 6 in Richtung des Sitzventils 105 ausgefahren, um ein Schließelement 109 von einem Ventilsitz 107 des Sitzventils 105 abzuheben. Die dosierte Flüssigkeitsmenge kann sich hierbei aus der Öffnungszeit des Sitzventils 105, dem Druck in der Flüssigkeitsleitung und/oder der Temperatur der Flüssigkeit ergeben. Beispielsweise ist zur Bestimmung des Drucks und/oder der Temperatur ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor mit der Flüssigkeitsleitung verbunden. Zudem kann das Fahrzeug eine elektronische Steuerung zur Steuerung des Elektromagneten 3 aufweisen. Beispielsweise wird der Elektromagnet 3 mittels der Motorsteuerung (Englisch: Engine Control Unit, ECU) des Fahrzeugs gesteuert. Ferner kann optional zur Verbesserung der Dosierfunktion eine Blende 19 an dem Einlass 1 10 angeordnet sein. Beispielsweise weist die Blende 19 eine Öffnung auf, über deren Größe die dosierte Flüssigkeitsmenge beeinflusst werden kann. The inlet 1 10 of the metering valve 100 can be connected to a fluid line. In order to dose a predetermined amount of liquid from the liquid line by means of the metering valve 100, the poppet valve 105 is opened by means of the plunger 6 and the electromagnet 3 for a predetermined time. For example, for this purpose, the plunger 6 is extended in the direction of the poppet valve 105 to lift a closing element 109 of a valve seat 107 of the poppet valve 105. The metered amount of liquid may result from the opening time of the poppet valve 105, the pressure in the liquid line and / or the temperature of the liquid. For example, a pressure sensor and / or a temperature sensor is connected to the fluid line for determining the pressure and / or the temperature. In addition, the vehicle can be an electronic control to control the electromagnet 3 have. For example, the solenoid 3 is controlled by means of the engine control unit (ECU) of the vehicle. Furthermore, an aperture 19 can optionally be arranged on the inlet 11 to improve the metering function. For example, the orifice 19 has an opening over the size of the metered amount of liquid can be influenced.
Optional kann das Sitzventil 105 eine Rückstellfeder 8 aufweisen. Mittels der Optionally, the seat valve 105 may comprise a return spring 8. By means of
Rückstellfeder 8 kann das Schließelement 109 vorgespannt an den Ventilsitz 107 angelegt werden. Zudem können der Stößel 6 und/oder der Elektromagnet 3 ausgebildet sein, das Schließelement 109 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 8 von dem Return spring 8, the closing element 109 biased to be applied to the valve seat 107. In addition, the plunger 6 and / or the electromagnet 3 may be formed, the closing element 109 against the spring force of the return spring 8 of the
Ventilsitz 107 abzuheben. Ferner kann beim Einfahren des Stößels 6 das Sitzventil 105 durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 8 geschlossen werden. Durch das Schließen des Sitzventils 105 kann die Dosierung der Flüssigkeit beendet werden. In dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rückstellfeder 8 eine konische Feder. Lift valve seat 107. Further, when retracting the plunger 6, the seat valve 105 can be closed by the restoring force of the return spring 8. By closing the seat valve 105, the dosage of the liquid can be stopped. In the embodiment shown in FIG. 1, the return spring 8 is a conical spring.
Zudem kann der Auslass 1 1 1 mit einer weiteren Flüssigkeitsleitung, beispielsweise einer Kraftstoffleitung, einer Zuleitung zu einem Kraftstoffsystem oder einer Zuleitung zu einem Abgasnachbehandlungssystem, verbunden werden. Bei einem Einfrieren der Flüssigkeit in der weiteren Flüssigkeitsleitung oder im Bereich zwischen Sitzventil 105 und Auslass 1 1 1 wird das hierbei entstehende zusätzliche Volumen gegen das Ausgleichsvolumen 1 16, im vorliegenden Ausführungsbeispiel gegen einen Expansionsraum 16, gelenkt. Hierzu kann ein Ventilgehäuse 14 des Sitzventils 105 verschiebbar in dem Dosierventil 100 gelagert sein. Beispielsweise ist das Ventilgehäuse 15 verschiebbar in einer Bohrung oder einer Aufnahme des Dosierventils 100 gelagert. Optional kann in dem In addition, the outlet 1 1 1 with another liquid line, such as a fuel line, a supply line to a fuel system or a supply line to an exhaust aftertreatment system, are connected. Upon freezing of the liquid in the further liquid line or in the area between seat valve 105 and outlet 1 1 1, the resulting additional volume is directed against the compensating volume 1 16, in the present embodiment against an expansion space 16. For this purpose, a valve housing 14 of the seat valve 105 can be displaceably mounted in the metering valve 100. For example, the valve housing 15 is slidably mounted in a bore or a receptacle of the metering valve 100. Optionally, in the
Ausgleichsvolumen 1 16 eine Feder 17 angeordnet sein. Zwischen der Feder 17 und dem Ventilgehäuse 14 kann zudem ein Innenteil 15 angeordnet sein. Beim Einfrieren der Flüssigkeit können hierbei das Ventilgehäuse 14 und das Innenteil 15 gegen den Druck oder die Rückstellkraft der Feder 17 in Richtung des Ausgleichsvolumens 1 16 verschoben werden, um die Ausdehnung der gefrierenden Flüssigkeit zu kompensieren und eine Beschädigung des Dosierventils 100 zu vermeiden. In einer bevorzugten Compensation volume 1 16 a spring 17 may be arranged. In addition, an inner part 15 can be arranged between the spring 17 and the valve housing 14. When freezing the liquid in this case the valve housing 14 and the inner part 15 can be moved against the pressure or the restoring force of the spring 17 in the direction of the compensating volume 1 16 to compensate for the expansion of the freezing liquid and to prevent damage to the metering valve 100. In a preferred
Ausführungsform ist das Innenteil 15 benachbart zu dem Ausgleichsvolumen 1 16 angeordnet. In diesem Fall wird das Innenteil 15 beim Einfrieren der Flüssigkeit zumindest teilweise in das Ausgleichsvolumen 1 16 hineingeschoben. In dem in der Fig. 1 Embodiment, the inner part 15 is adjacent to the compensation volume 1 16 arranged. In this case, the inner part 15 is at least partially pushed into the compensating volume 16 when the liquid is frozen. In the in Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Feder 17 eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket aus zwei oder mehr Tellerfedern. Die Feder 17 kann jedoch auch durch ein beliebiges anderes Federelement gebildet sein. illustrated embodiment, the spring 17 is a plate spring or a Disc spring package consisting of two or more disc springs. However, the spring 17 may also be formed by any other spring element.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Hydraulikteil 2 derart ausgebildet sein, dass sich darin möglichst wenig Flüssigkeit, wie Wasser, befindet. Zudem kann mit Füllelementen 13, wie Füllstücken, gearbeitet werden, um weniger Flüssigkeit einzuschließen. Zusätzlich kann das Dosierventil 100 derart ausgestaltet sein, dass sich die Flüssigkeit, According to one embodiment, the hydraulic part 2 may be designed such that there is as little liquid as possible, such as water. In addition, it is possible to work with filling elements 13, such as filling pieces, in order to enclose less liquid. In addition, the metering valve 100 may be configured such that the liquid,
beispielsweise beim Einfrieren, zum Elektromagneten 3 hin ausdehnt. Weiterhin kann das Dosierventil 100 derart ausgestaltet sein, dass keine Flüssigkeitsansammlungen eingesperrt, sondern die entsprechenden Teile, wie das Ventilgehäuse 14 und/oder das Innenteil 15, beweglich gestaltet sind. Des Weiteren kann das Dosierventil 100 auf der Seite mit dem Elektromagneten 3 den Expansionsraum 16 aufweisen, der das zusätzliche Volumen beim Einfrieren aufnehmen kann. Dazu können die beweglichen Innenteile, wie das Ventilgehäuse 14 und/oder das Innenteil 15, mit der Feder 17 so stark vorgespannt sein, dass sie während dem normalen Betrieb des Dosierventils 100 in der in Fig. 1 abgebildeten Stellung bleiben. Steigt der Druck durch die Ausdehnung der Flüssigkeit beim Einfrieren jedoch weiter an, kann die Feder 17 nachgeben und die beweglichen Innenteile können zum Elektromagneten 3 hin ausweichen. Taut die Flüssigkeit wieder auf, drückt die Feder 17 die Innenteile wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück. Auf diese Weise können Schäden vermieden werden. for example, when freezing, to the electromagnet 3 expands. Furthermore, the metering valve 100 may be configured such that no fluid accumulations locked, but the corresponding parts, such as the valve housing 14 and / or the inner part 15, are designed to be movable. Furthermore, the metering valve 100 may have on the side with the electromagnet 3, the expansion space 16, which can accommodate the additional volume during freezing. For this purpose, the movable inner parts, such as the valve housing 14 and / or the inner part 15, may be so strongly biased with the spring 17 that they remain in the position shown in Fig. 1 during normal operation of the metering valve 100. However, if the pressure continues to increase due to the expansion of the liquid during freezing, the spring 17 can yield and the movable inner parts can yield to the electromagnet 3. If the liquid thaws again, the spring 17 presses the internal parts back into their original position. In this way damage can be avoided.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann, um die obig beschriebenen According to another embodiment, to the above described
Ventilfunktionen, wie Fördermöglichkeit in beide Richtungen bei den geforderten Valve functions, such as funding option in both directions at the required
Systemdrücken bei sehr geringer Leckage, zu erfüllen, das folgende Konzept verwendet werden. Das Kugelsitzventil 5 mit der Rückstellfeder 8 kann mit der Durchflussrichtung Einlass 1 10 - Auslass 1 1 1 , beispielsweise Wasser - Kraftstoff, positioniert werden. Die Rückstellfeder 8 kann das Dosierventil 100 gegen den Systemdruck der Flüssigkeit, wie des Wassers, geschlossen halten. Mithilfe des Elektromagneten 3 und des Stößels 6 kann ein Kugelsitz 7 des Kugelsitzventils 5 gegen die Rückstellfeder 8 geöffnet werden und auf diese Weise Flüssigkeit eindosiert werden. Wenn das Fahrzeug steht, kann die Seite des Einlasses 1 10, wie die Wasserseite, des Dosierventils 100 drucklos sein, um möglichst viel Flüssigkeit aus dem System oder dem Dosierventil 100 zu entfernen. System pressures at very low leakage, to meet the following concept. The ball seat valve 5 with the return spring 8 can be positioned with the flow direction inlet 1 10 - outlet 1 1 1, for example water - fuel. The return spring 8 can keep the metering valve 100 closed against the system pressure of the liquid, such as the water. By means of the electromagnet 3 and the plunger 6, a ball seat 7 of the ball seat valve 5 can be opened against the return spring 8 and are dosed in this way liquid. When the vehicle is stationary, the side of the inlet 110, such as the water side, of the metering valve 100 may be depressurized to remove as much fluid as possible from the system or metering valve 100.
Beispielsweise wird hierzu ein Unterdrück erzeugt. Um auch die Flüssigkeit zu entfernen, welche sich direkt hinter dem Kugelsitz 7 auf der Seite des Auslasses 1 1 1 , wie der Kraftstoffseite, befindet, kann der Kugelsitz 7 auch gegen die Rückstellfeder 8 und gegen den Systemdruck des am Auslass 1 1 1 angeschlossenen Systems, wie eines For example, a negative pressure is generated for this purpose. In order to remove the liquid which is directly behind the ball seat 7 on the side of the outlet 1 1 1, as the Fuel side, the ball seat 7 can also against the return spring 8 and against the system pressure of the system connected to the outlet 1 1 1, such as
Kraftstoffsystems, durch den Elektromagneten 3 geöffnet werden, um auch hier Fuel system to be opened by the electromagnet 3, too, here
Flüssigkeit zu entfernen. Da im geschlossenen Zustand des Dosierventils 100 nach Möglichkeit kein Betriebsstoff, wie Kraftstoff, austreten soll, kann das Dosierventil 100 eine sehr hohe Leckageanforderung aufweisen. Beispielsweise ist die To remove liquid. Since in the closed state of the metering valve 100, if possible, no fuel, such as fuel, should escape, the metering valve 100 may have a very high leakage requirement. For example, the
Leckageanforderung höher als eine mit einem Schieberventil erreichbare Leakage requirement higher than one achievable with a slide valve
Leckageanforderung. Leakage requirement.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Beispiel eines Dosierventils 100. Das Dosierventil 100 ist als ein Ventil 1 für das Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor ausgebildet. Das Einspritzen von Wasser bewirkt eine Senkung der Verbrennungstemperatur im Brennraum des Motors, wodurch die Leistung oder der Wirkungsgrad gesteigert werden kann. Figures 1 and 2 show an example of a metering valve 100. The metering valve 100 is formed as a valve 1 for injecting water into an internal combustion engine. The injection of water causes a lowering of the combustion temperature in the combustion chamber of the engine, whereby the power or the efficiency can be increased.
Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Ventil 1 besteht aus einem Hydraulikteil 2 und einem elektromagnetischen Stellglied (Elektromagnet) 3. Die Verbindung des The valve 1 shown in longitudinal section in Fig. 1 consists of a hydraulic part 2 and an electromagnetic actuator (solenoid) 3. The compound of
Hydraulikteils 2 mit dem elektromagnetischen Stellglied 3 wird über Befestigungseingriffe 4 verbunden. Der Hydraulikteil 2, mittels welchem ein nicht gezeigtes Wassersystem mit einem nicht gezeigten Kraftstoffsystem verbindbar ist, weist ein Sitzventil 105, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Kugelsitzventil 5 gebildet ist, auf, welches mittels eines Stößels 6 mit der Durchflussrichtung Wasser - Kraftstoff geöffnet werden kann. Hydraulic part 2 with the electromagnetic actuator 3 is connected via Befestigungsseingriffe 4. The hydraulic part 2, by means of which a not shown water system can be connected to a fuel system, not shown, has a seat valve 105, which is formed in the present embodiment by a ball seat valve 5, which can be opened by means of a plunger 6 with the flow direction water - fuel ,
Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, welche einen vergrößerten Ausschnitt des Ventils 1 zeigt, weist das Kugelsitzventil 5 an einem Ventilgehäuse 14 einen Kugelsitz 7 und eine mit einer Rückstellfeder 8 gegen den Kugelsitz 7 vorgespannte Kugel 9 als Schließelement auf. As can be seen in particular FIG. 2, which shows an enlarged detail of the valve 1, the ball seat valve 5 on a valve housing 14 a ball seat 7 and a biased with a return spring 8 against the ball seat 7 ball 9 as a closing element.
Die Rückstellfeder 8 hält das Kugelsitzventil 5 gegen den Systemdruck des Wassers geschlossen. The return spring 8 keeps the ball seat valve 5 closed against the system pressure of the water.
Das Ventil 1 muss bei einem Wasserdruck von 13,5 bar stromlos geschlossen bleiben, zusätzlich muss es bei einem kraftstoffseitigen Druck von 6,5 bar noch geöffnet werden können. Das erfindungsgemäße Ventil 1 erfüllt damit sehr hohe Anforderungen an die Dichtheit in beide Richtungen (Wassersystem und Kraftstoffsystem). Valve 1 must remain normally closed at a water pressure of 13.5 bar, in addition it must still be opened at a fuel-side pressure of 6.5 bar can. The valve 1 according to the invention thus meets very high demands on the tightness in both directions (water system and fuel system).
Mithilfe des Elektromagneten 3 und des Stößels 6 kann der Kugelsitz 7 gegen die Rückstellfeder 8 geöffnet werden und auf diese Weise Wasser eindosiert werden. By means of the electromagnet 3 and the plunger 6, the ball seat 7 can be opened against the return spring 8 and metered water in this way.
Wie ersichtlich, sind ein Einlass 1 10, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Wasseranschluss 10 gebildet ist, und ein Auslass 1 1 1 , welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Kraftstoffanschluss 1 1 gebildet ist, an ein Gehäuse 12 des Hydraulikteils 2 angeschraubt, wobei das Kugelsitzventil 5 in einer Fluidverbindung zwischen dem Wasseranschluss 10 und dem Kraftstoffanschluss 1 1 angeordnet ist. Die Rückstellfeder 8 wirkt gegen den Wasserdruck und hält das Ventil 1 stromlos  As can be seen, an inlet 1 10, which is formed in the present embodiment by a water connection 10, and an outlet 1 1 1, which is formed in the present embodiment by a fuel port 1 1, screwed to a housing 12 of the hydraulic part 2, wherein the Ball seat valve 5 is arranged in a fluid connection between the water port 10 and the fuel port 1 1. The return spring 8 acts against the water pressure and keeps the valve 1 de-energized
geschlossen. Die Kraft des Elektromagneten 3 ist dabei derart konzipiert, dass die Kugel 9 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 8 und den Kraftstoffdruck sicher geöffnet werden kann. Der Kugelsitz 7 als Abdichtung zwischen Wasser- und Kraftstoffsystem ermöglicht es, die Leckage möglichst klein zu halten. closed. The force of the electromagnet 3 is designed such that the ball 9 can be safely opened against the spring force of the return spring 8 and the fuel pressure. The ball seat 7 as a seal between the water and fuel system makes it possible to keep the leakage as small as possible.
Wenn das Fahrzeug steht, wird die Wasserseite des Ventils 1 drucklos, evtl wird auch ein Unterdrück erzeugt, um möglichst viel Wasser aus dem System zu entfernen. When the vehicle is stationary, the water side of the valve 1 is depressurized, possibly also a negative pressure is generated to remove as much water from the system.
Um auch das Wasser zu entfernen, welches sich direkt hinter dem Kugelsitz 7 auf der Kraftstoffseite befindet, muss der Kugelsitz 7 auch gegen die Rückstellfeder 8 und gegen den Systemdruck des Kraftstoff Systems durch den Elektromagneten 3 geöffnet werden können, um auch hier das Wasser zu entfernen.  In order to remove the water, which is located directly behind the ball seat 7 on the fuel side, the ball seat 7 must also be able to be opened against the return spring 8 and against the system pressure of the fuel system by the electromagnet 3 to remove the water here as well ,
Da im geschlossenen Zustand kein Kraftstoff austreten darf, hat das Ventil 1 eine sehr hohe Leckageanforderung, die mit einem Schieberventil nicht zu erreichen ist. Since no fuel may leak in the closed state, the valve 1 has a very high leakage requirement that can not be achieved with a slide valve.
Das Ventil 1 muss im befüllten Zustand einfriersicher sein, d.h. es muss berücksichtigt werden, dass sich das im Ventil 1 befindliche Wasser beim Einfrieren um ca. 10 % ausdehnt. The valve 1 must be freeze-proof in the filled state, i. It must be taken into account that the water in valve 1 expands by approx. 10% during freezing.
Um die Wassermengen im Ventil 1 möglichst gering zu halten, ist auf der Kraftstoffseite ein Füllelement 13 angeordnet, welches sich, im Gehäuse 12 fixiert, innerhalb der Rückstellfeder 8 soweit erstreckt, dass die Kugel 9 noch geöffnet werden kann. Auf der Wasserseite ist ein axial bewegliches Innenteil 15 als weiteres Füllelement vorgesehen, durch welches sich der Stößel 6 abgedichtet erstreckt. Ein im Innenteil 15 abgedichtet angeordnetes Lagerelement 18 dient der Lagerung des Stößels 6 und als Anschlag für das Ventilgehäuse 14. In order to keep the amounts of water in the valve 1 as low as possible, a filling element 13 is arranged on the fuel side, which, fixed in the housing 12, extends within the return spring 8 so far that the ball 9 can still be opened. On the water side, an axially movable inner part 15 is provided as a further filling element, through which the plunger 6 extends sealed. A sealed in the inner part 15 bearing member 18 serves to support the plunger 6 and as a stop for the valve housing 14th
Das Innenteil 15 begrenzt auf der Hydraulikseite des Ventils 1 einen Expansionsraum 16. Dieser ermöglicht ein Aufnehmen eines zusätzlichen Wasservolumens beim Einfrieren, indem sich das Innenteil 15 gegen die Kraft einer im Expansionsraum 16 vorgespannt angeordneten Feder 17 in Richtung Elektromagnet 3 verschieben kann. Der The inner part 15 limits on the hydraulic side of the valve 1 an expansion space 16. This allows recording an additional volume of water during freezing, by the inner part 15 against the force of a biased in the expansion space 16 arranged spring 17 can move in the direction of electromagnet 3. The
Expansionsraum 16 ermöglicht eine Ausdehnung des Wassers in Richtung Elektromagnet 3 und verhindert das Einsperren von Wasseransammlungen. Expansion space 16 allows expansion of the water in the direction of electromagnet 3 and prevents the blocking of water accumulation.
Das Innenteil 15 und das Lagerelement 18 werden durch die Feder 17 so stark vorgespannt, dass sie während des normalen Betriebs des Ventils 1 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung bleiben. The inner part 15 and the bearing element 18 are biased by the spring 17 so strong that they remain during the normal operation of the valve 1 in the position shown in Fig. 1.
Steigt der Druck durch die Ausdehnung des Wassers beim Einfrieren jedoch weiter an, gibt die Feder 17 nach und die beweglichen Innenteile 17, 18 können zum Elektromagnet 3 hin ausweichen. Taut das Wasser wieder auf, drückt die Feder 17 die Innenteil 17, 18 wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück, so dass Schäden des Ventil 1 sicher vermieden werden können. However, if the pressure continues to increase due to the expansion of the water during the freezing, the spring 17 will yield and the movable inner parts 17, 18 may yield to the electromagnet 3. If the water thaws again, the spring 17 presses the inner part 17, 18 back into their original position so that damage to the valve 1 can be safely avoided.
Um die maximale Wasserdosiermenge zu begrenzen, ist zwischen dem Wasseranschluss 10 und dem Gehäuse 12 eine Blende 19 angeordnet, durch dessen Öffnung nur geringe Wassermengen zudosiert werden. In order to limit the maximum Wasserdosiermenge, an aperture 19 is disposed between the water connection 10 and the housing 12, through the opening of which only small amounts of water are metered.
Alle Bauteile, die mit Kraftstoff und der Umgebung in Berührung kommen, sind aus Metall ausgeführt, um der Temperaturprüfung (600 °C für der Min. oder drei Minuten) All components that come into contact with fuel and the environment are made of metal to withstand the temperature test (600 ° C for the min. Or three minutes)
standhalten zu können. Die wasserführenden Bauteile sind aus korrosionsbeständigem Material ausgeführt. to be able to withstand. The water-carrying components are made of corrosion-resistant material.
Der Expansionsraum 16 ist auf der Elektromagnetseite durch einen Polkern 20 begrenzt, welcher beispielsweise durch Sicken 21 mit einem Gehäuse 22 des Elektromagneten 3 verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 22 sind eine Spule 23, ein Anker 24, der Polkern 20 und der Stößel 6 angeordnet. Der Anker 24 liegt koaxial in einer topfförmigen Hülse 25 und stützt sich an einer Antiklebscheibe 26 ab, welche in einer Ausnehmung des Ankers 24 eingepresst vorgesehen ist. Der Anker 24 ist axialverschiebbar in der Hülse 25 gelagert und kann somit zwischen einem ersten Ankerraum 27 und einem zweiten Ankerraum 28 hin- und her bewegt werden. The expansion space 16 is delimited on the electromagnet side by a pole core 20, which is connected, for example, by beads 21 to a housing 22 of the electromagnet 3. Within the housing 22, a coil 23, an armature 24, the pole core 20 and the plunger 6 are arranged. The armature 24 is located coaxially in a cup-shaped sleeve 25 and is supported on an anti-adhesion disc 26, which is provided in a recess of the armature 24 is pressed. The armature 24 is mounted axially displaceable in the sleeve 25 and thus can be moved back and forth between a first armature space 27 and a second armature space 28.
An einem Ende des elektromagnetischen Stellglieds 3 sind elektrische Steckerkontakte angeordnet, die von einer Kunststoffbuchse 29 umgeben sind. Ein Deckelelement 31 verschließt das Gehäuse 22 dichtend und nimmt ein Poljoch 30 auf, welches gemeinsam mit einem koaxial ausgerichteten Spulenträger 32 die Hülse 25 aufnimmt. At one end of the electromagnetic actuator 3 electrical plug contacts are arranged, which are surrounded by a plastic bushing 29. A lid member 31 closes the housing 22 sealingly and receives a pole yoke 30, which receives the sleeve 25 together with a coaxially oriented coil carrier 32.

Claims

Ansprüche claims
1. Ventil (1 ) für das Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor mit 1. Valve (1) for injecting water into an internal combustion engine with
einem Elektromagneten (3) mit einer Spule (23) und einem axialverschieblich angeordneten Anker (24), einem Hydraulikteil (2) mit einem Wasseranschluss (10) und einem Kraftstoffanschluss (1 1 ), wobei in einer Fluidverbindung zwischen dem Wasseranschluss (10) und dem Kraftstoffanschluss (1 1 ) ein Kugelsitzventil (5) angeordnet ist, welches durch einen mit dem Anker (24) verbundenen Stößel (6) geöffnet werden kann, wobei das Ventil (1 ) bei einem festgelegtem Wasserdruck stromlos geschlossen ist, bei einem festgelegtem kraftstoffseitigem Druck noch geöffnet werden kann, und im geschlossenen Zustand eine höchste Dichtigkeit aufweist, unabhängig davon, welche Seite des Kugelsitzventils (5) mit Druck beaufschlagt ist.  an electromagnet (3) with a coil (23) and an axially displaceable armature (24), a hydraulic part (2) with a water connection (10) and a fuel connection (1 1), wherein in a fluid connection between the water connection (10) and the fuel connection (1 1) is arranged a ball seat valve (5) which can be opened by a plunger (6) connected to the armature (24), wherein the valve (1) is normally closed at a fixed water pressure, with a fixed fuel side Pressure can still be opened, and in the closed state has a high density, regardless of which side of the ball seat valve (5) is pressurized.
2. Ventil (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hydraulikteil (2) und dem Elektromagneten (3) ein Expansionsraum (16) ausgebildet ist, welcher die Aufnahme eines zusätzlichen Wasservolumens beim Einfrieren ermöglicht. 2. Valve (1) according to claim 1, characterized in that between the hydraulic part (2) and the electromagnet (3) an expansion space (16) is formed, which allows the inclusion of an additional volume of water during freezing.
3. Ventil (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansionsraum (16) auf der Hydraulikseite durch ein Innenteil (15) begrenzt ist, welches gegen den Druck einer im Expansionsraum (16) angeordneten Feder (17) in Richtung Elektromagnet (3) bewegbar ist. 3. Valve (1) according to claim 2, characterized in that the expansion space (16) on the hydraulic side by an inner part (15) is limited, which against the pressure of a expansion in the space (16) arranged spring (17) in the direction of electromagnet ( 3) is movable.
4. Ventil (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilgehäuse (14) des Kugelsitzventils (5) in dem Ventil (1 ) derart verschiebbar gelagert ist, dass das Ventilgehäuse (14) beim Einfrieren in Richtung des Expansionsraums (16) verschoben wird. 4. valve (1) according to claim 2 or 3, characterized in that a valve housing (14) of the ball seat valve (5) in the valve (1) is slidably mounted such that the valve housing (14) during freezing in the direction of the expansion space ( 16) is moved.
5. Ventil (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Füllelemente (13, 15) vorgesehen sind, welche die Wassermengen im Ventil (1 ) begrenzen. 5. Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that filling elements (13, 15) are provided which limit the amounts of water in the valve (1).
6. Dosierventil (100) für eine Flüssigkeit eines Fahrzeugs, mit: einem Elektromagneten (3) mit einer Spule (23) und einem axialverschieblich angeordneten Anker (24), und einem Hydraulikteil (2) mit einem Einlass (1 10) für die Flüssigkeit und einem Auslass (1 1 1 ) zum Ausgeben der dosierten Flüssigkeit, wobei in einer Fluidverbindung zwischen dem Einlass (1 10) und dem Auslass (1 1 1 ) ein Sitzventil (105) angeordnet ist, welches durch einen mit dem Anker (24) verbundenen Stößel (6) geöffnet werden kann, und wobei das Dosierventil (100) bei einem ersten festgelegten Druck am Einlass (1 10) stromlos geschlossen ist und bei einem zweiten festgelegten Druck am Auslass (1 1 1 ) noch geöffnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierventil (100) derart ausgebildet ist, dass ein bei einer Aggregatszustandsänderung der Flüssigkeit entstehendes Expansionsvolumen gegen ein Ausgleichsvolumen (1 16) gelenkt wird. A metering valve (100) for a liquid of a vehicle, comprising: an electromagnet (3) having a coil (23) and an axially displaceable armature (24), and a hydraulic part (2) having an inlet (1 10) for the liquid and an outlet (1 1 1) for dispensing the metered liquid, wherein in a fluid connection between the inlet (1 10) and the outlet (1 1 1) a poppet valve (105) is arranged, which by one with the armature (24) connected to the plunger (6) can be opened, and wherein the metering valve (100) at a first predetermined pressure at the inlet (1 10) is normally closed and at a second predetermined pressure at the outlet (1 1 1) can still be opened, characterized in that the metering valve (100) is designed in such a way that an expansion volume arising in the event of a change in the state of the fluid is directed against a compensating volume (1 16).
7. Dosierventil (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein7. metering valve (100) according to claim 6, characterized in that a
Ventilgehäuse (14) des Sitzventils (105) in dem Dosierventil (100) derart verschiebbar gelagert ist, dass das Ventilgehäuse (14) bei derValve housing (14) of the seat valve (105) is slidably mounted in the metering valve (100) such that the valve housing (14) in the
Aggregatszustandsänderung der Flüssigkeit in Richtung des Ausgleichsvolumens (1 16) verschoben wird. Aggregate state change of the liquid in the direction of the compensation volume (1 16) is shifted.
8. Dosierventil (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (14) des Sitzventils (105) gegen den Druck einer Feder (17) verschiebbar gelagert ist. 8. metering valve (100) according to claim 6 or 7, characterized in that the valve housing (14) of the seat valve (105) against the pressure of a spring (17) is displaceably mounted.
9. Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzventil (105) ein Ventilgehäuse (14) mit einem Kugelsitz (7) und ein als Kugel (9) ausgebildetes Schließelement aufweist. 9. metering valve (100) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the seat valve (105) has a valve housing (14) with a ball seat (7) and a ball (9) formed closing element.
10. Dosierventil (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (9) mittels einer Rückstellfeder (8) vorgespannt an den Kugelsitz (7) anlegbar ist. 10. metering valve (100) according to claim 9, characterized in that the ball (9) by means of a return spring (8) biased to the ball seat (7) can be applied.
1 1. Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen (1 16) einen zwischen dem Hydraulikteil (2) und dem Elektromagneten (3) angeordneten Expansionsraum (16) aufweist. 1 1. metering valve (100) according to one of claims 6 to 10, characterized in that the compensating volume (1 16) has a between the hydraulic part (2) and the electromagnet (3) arranged expansion space (16).
12. Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einlass (1 10) eine Blende (19) zur Steuerung der Dosiermenge angeordnet ist. 12. metering valve (100) according to any one of claims 6 to 1 1, characterized in that at the inlet (1 10) an aperture (19) is arranged for controlling the metered amount.
13. Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsführenden Bauteile des Dosierventils (100) aus korrosionsbeständigem Material ausgeführt sind. 13. metering valve (100) according to one of claims 6 to 12, characterized in that the liquid-carrying components of the metering valve (100) are made of corrosion-resistant material.
14. Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile des Dosierventils (100), die mit der Umgebung in Berührung kommen, korrosionsgeschützt ausgeführt sind. 14, metering valve (100) according to one of claims 6 to 13, characterized in that the components of the metering valve (100) which come into contact with the environment, are executed protected against corrosion.
15. Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bauteil des Dosierventils (100) aus einem hitzebeständigen Material gefertigt ist. 15. metering valve (100) according to one of claims 6 to 14, characterized in that at least one component of the metering valve (100) is made of a heat-resistant material.
16. Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Dosierventil (100) ein Füllelement (13, 15) angeordnet ist, welches die Flüssigkeitsmenge in dem Dosierventil (100) begrenzt. 16. metering valve (100) according to any one of claims 6 to 15, characterized in that in the metering valve (100) a filling element (13, 15) is arranged, which limits the amount of liquid in the metering valve (100).
17. Verbrennungsmotor mit Wassereinspritzung, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zylinder oder einem Zylinder des Verbrennungsmotors ein Ventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder ein Dosierventil (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 16 zugeordnet ist. 17. internal combustion engine with water injection, characterized in that each cylinder or a cylinder of the internal combustion engine, a valve (1) according to one of claims 1 to 5 or a metering valve (100) is assigned according to one of claims 6 to 16.
18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass einer Mehrzahl von Zylindern oder allen Zylindern des Verbrennungsmotors genau ein Ventil (1 ) oder genau ein Dosierventil (100) zugeordnet ist. 18. Internal combustion engine according to claim 17, characterized in that a plurality of cylinders or all cylinders of the internal combustion engine exactly one valve (1) or exactly one metering valve (100) is associated.
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