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    • 专利摘要:
    Ein elektromagnetisches Steuerventil ist vorgesehen. Das Steuerventil (10) weist ein Gehäuse (18) auf, welches eine Bohrung (44) und einen Strömungsmitteldurchlassweg (25) mit einem Sitz (22) definiert. Das Ventilelement (26) ist verschiebbar in der Bohrung (44) angeordnet und ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in der ein Strömungsmittelfluss an dem Sitz (22) vorbeiläuft, und einer zweiten Position, wo ein Strömungsmittelfluss relativ zum Sitz (22) blockiert wird. Ein Elektromagnet (12) mit einem Anker (14) ist betriebsmäßig mit dem Ventilelement (26) verbunden. Der Elektromagnet (12) ist betreibbar, um das Ventilelement (26) aus der ersten Position in die zweite Position zu bewegen. Eine Vorspannungsanordnung (32) ist betriebsmäßig mit dem Ventilelement (26) in Eingriff und ist geeignet, das Ventilelement (26) aus der zweiten Position zur ersten Position zu bewegen. Die Vorspannungsanordnung (32) übt eine erste Kraft auf das Ventilelement (26) während einer ersten vorbestimmten Laufdistanz von der zweiten Position aus und übt eine zweite Kraft auf das Ventilelement (26) während einer zweiten vorbestimmten Laufdistanz aus. Die erste Kraft ist größer als die zweite Kraft.
    公开号:DE102004019850A1
    申请号:DE200410019850
    申请日:2004-04-23
    公开日:2005-01-27
    发明作者:Sudhindra K. Peoria Ayanji；Jeremy T. Pontiac Claus；Dana R. Fairbury Coldren；Harish K. Normal Krishnaswamy；Stephen R. Minonk Lewis
    申请人:Caterpillar Inc；
    IPC主号:F02M47-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung ist auf ein elektromagnetisches Steuerventilgerichtet, und insbesondere auf ein elektromagnetisches Steuerventilfür eineBrennstoffeinspritzvorrichtung.
    [0002] ElektromagnetischeVentile werden oft bei Anwendungen verwendet, die eine präzise Steuerungeines Strömungsmittelflusseserfordern. Ein elektromagnetisches Steuerventil weist typischerweiseeinen Elektromagneten auf, der mit einem Ventilelement verbundenist, wie beispielsweise mit einem Sitzventil. Der Elektromagnetkann erregt werden, um das Ventilelement in Eingriff und außer Eingriffmit einem Ventilsitz zu bewegen, um dadurch den Fluss des Strömungsmittelsdurch das Ventil zu regeln. Die elektromagnetischen Eigenschaftendes Elektromagneten könneneine präziseSteuerung der Position des Ventilelementes relativ zu dem Ventilsitzgestatten, und somit des Strömungsmittelflussesdurch das Ventil. Entsprechend sind diese Arten von Steuerventilengut zum Gebrauch von Anwendungen geeignet, die eine präzise Steuerungder Menge und/oder der Zeitsteuerung eines Strömungsmittelflusses erfordern.
    [0003] Beispielsweisekann eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor ein elektromagnetischesSteuerventil aufweisen, welches ein Brennstoffeinspritzungsereignisregelt. Bei einer Bauart eines Brennstoffeinspritzungssystems wirddass Steuerventil in Strömungsmittelverbindung miteiner Kammer in einem Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper angeordnet.Eine Nocke wird verwendet, um einen Kolben in dem Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper zubewegen, um eine Kraft auf den Brennstoff auszuüben, der in der Kammer enthaltenist. Wenn das Steuerventil offen ist, wirkt die Kraft des Kolbensdahingehend, dass sie Brennstoff aus der Kammer durch das Steuerventilbewegt. Das Schließendes Steuerventils verhindert, dass Brennstoff aus der Kammer entweichtund gestattet, dass die Kraft des Kolbens den Druck des Brennstoffes steigert.Wenn der Brennstoff einen Einspritzungsdruck erreicht, öffnet sichein Düsenventil,um den Brennstoff in eine Brennkammer einzuspritzen. Die Brennstoffeinspritzungendet, wenn sich das Steuerventil öffnet, um dadurch zu gestatten,dass der Brennstoff aus der Kammer entweicht.
    [0004] Umpräzisedas Brennstoffeinspritzereignis zu steuern sollte das Steuerventilsich schnell zwischen den offenen und geschlossenen Positionen bewegen.Aufgrund des hohen Druckes des Brennstoffes kann das Ventilelementdes Steuerventils einen beträchtlichenWiderstand erfahren, wenn es sich außer Eingriff mit dem Ventilsitzbewegt. Um schnell den Widerstand gegen die Öffnung zu überwinden kann das Steuerventileine Vorrichtung aufweisen, um beim Öffnen des Ventils zu helfen.
    [0005] EinBeispiel einer Vorrichtung, um beim Öffnen des Ventils zu helfenwird beschrieben im US-Patent 6 029 682 von Lewis u.a.. Die beschriebeneVorrichtung weist eine schwere Rückstellfeder auf,die zusammengedrücktwird, wenn ein Elektromagnet das Ventilelement in Eingriff mit demVentilsitz bewegt. Wenn der Elektromagnet entregt bzw. ausgeschaltetwird, wirkt die schwere Rückstellfeder dahingehend,dass sie ein Kupplungsglied in Kontakt mit dem Ventilelement bewegt,um bei der Öffnung desSteuerventils zu helfen. Nachdem jedoch das Verbindungsglied aufdem Ventilelement auftrifft, wirkt nur eine Zeitsteuerfeder miteiner leichteren Kraft auf das Ventilelement, um weiter das Ventilelementzum Öffnendes Steuerventils zu bewegen.
    [0006] Typischerweiseist die Kraft der Zeitsteuerfeder beträchtlich geringer als die Kraftder Rückstellfeder,was gestattet, dass das Ventil schnell geschlossen wird. Wenn sichjedoch das Ventil öffnet,können dieKräfte,die von dem unter Druck gesetzten Brennstoff ausgeübt werden,die Kraft der Zeitsteuerfeder überwinden.Dies kann temporärdie volle Öffnung desVentils verzö gern.Irgendeine Verzögerungdes Öffnensdes Steuerventils kann eine unerwünschte Druckfluktuationen odereine "Druckterrasse" in dem Brennstoffeinspritzdruck bewirken. Irgendeine Verzögerung des Öffnens des Steuerventils kanndaher ein unvorhersagbares Brennstoffeinspritzereignis zur Folgehaben, welches den Betrieb des Motors beeinflussen kann.
    [0007] Daselektromagnetische Steuerventil der vorliegenden Erfindung löst einesoder mehrere der oben dargelegten Probleme.
    [0008] EinAspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein elektromagnetischesSteuerventil gerichtet. Das Steuerventil weist ein Gehäuse auf,welches eine Bohrung und einen Strömungsmitteldurchlassweg miteinem Sitz definiert. Ein Ventilelement ist verschiebbar in derBohrung angeordnet und ist bewegbar zwischen einer ersten Position,wo ein Strömungsmittelflussan dem Sitz vorbeiläuft,und einer zweiten Position, wo einen Strömungsmittelfluss relativ zumSitz abgeblockt ist. Ein Elektromagnet mit einem Anker ist betriebsmässig mitdem Ventilelement verbunden. Der Elektromagnet ist betreibbar, umdas Ventilelement aus der ersten Position in die zweite Positionzu bewegen. Eine Vorspannungsanordnung ist betriebsmässig mitdem Ventilelement in Eingriff und ist geeignet, dass Ventilelementaus der zweiten Position in die erste Position zu bewegen. Die Vorspannungsanordnung übt eineerste Kraft auf das Ventilelement während einer ersten vorbestimmtenLaufdistanz aus der zweiten Position aus, und eine zweite Kraftauf dem Ventilelement währendeiner zweiten vorbestimmten Laufdistanz. Die erste Kraft ist größer alsdie zweite Kraft.
    [0009] Gemäß einesweiteren Aspektes ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahrenzur Steuerung eines elektromagnetischen Steuerventils gerichtet. EinElektromagnet wird erregt, um ein Ventilelement von einer erstenPosition zu einer zweiten Position zu bewegen, um einen Strömungsmittelflussrelativ zum Ventilelement zu blockieren. Eine Vorspannungsanordnungwird komp rimiert, wenn das Ventilelement sich zu der zweiten Positionhin bewegt. Der Elektromagnet wird erregt, um dadurch zu gestatten,dass die Vorspannungsanordnung das Ventilelement aus der zweitenPosition in die erste Position vorspannt, um einen Strömungsmittelflussrelativ zu dem Ventilelement zu gestatten. Die Vorspannungsanordnung übt eineerste Kraft auf das Ventilelement aus, wenn das Ventilelement sich über eineerste vorbestimmte Laufdistanz bewegt, und die Vorspannungsanordnung übt einezweite Kraft auf das Ventilelement aus, wenn das Ventilelement sichum eine zweite vorbestimmte Laufdistanz bewegt. Die erste Kraftist größer alsdie zweite Kraft.
    [0010] Essei bemerkt, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibungals auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaftund erklärendsind und nicht den Umfang der Erfindung einschränken sollen, wie sie beanspruchtwird.
    [0011] 1 ist eine diagrammartigeQuerschnittsansicht eines Steuerventils gemäß eines beispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung, welche das Steuerventil in einer erstenPosition veranschaulicht;
    [0012] 2 ist eine diagrammartigeQuerschnittsansicht eines Steuerventils gemäß eines beispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung, welche das Steuerventil in einer zweitenPosition veranschaulicht;
    [0013] 3 ist eine teilweise diagrammartige Querschnittsansichteiner Vorspannungsanordnung gemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispiels dervorliegenden Erfindung; und
    [0014] 4 ist eine bildliche Darstellungeiner Brennstoffeinspritzvorrichtung, die ein Steuerventil gemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispiels dervorliegenden Erfindung aufweist.
    [0015] Einbeispielhaftes Ausführungsbeispieleines Steuerventils 10 ist in 1 gezeigt. Wie gezeigt kann das Steuerventil 10 einGehäuse 18 aufweisen, welcheseine Bohrung 20 definiert. Das Gehäuse 18 kann auch einenStrömungsmitteleinlassdurchlassweg 24 definieren,der von einer Außenfläche des Gehäuses 18 zurBohrung 20 führt.Das Gehäuse 18 kannweiter einen Strömungsmittelauslassdurchlassweg 25 definieren,der von der Bohrung 20 zu einer Außenseite des Gehäuses 18 führt. DasGehäuse 18 kannauch einen Sitz 22 zwischen dem Strömungsmitteleinlassdurchlassweg 24 unddem Strömungsmittelauslassdurchlassweg 25 aufweisen.
    [0016] EinVentilelement 26 kann verschiebbar in der Bohrung 20 desGehäuses 18 angeordnetsein. Das Ventilelement 26 kann einen Durchlassweg 28 undeine Oberfläche 58 aufweisen.Die Oberfläche 58 kanngeeignet sein, um mit dem Sitz 22 des Gehäuses 18 inEingriff zu kommen. Der Durchlassweg 28 wird angepasst,um eine Strömungsmittelverbindungzwischen dem Strömungsmitteleinlassdurchlassweg 24 unddem Strömungsmittelauslassdurchlassweg 25 vorzusehen,wenn die Oberfläche 58 vom Sitz 22 weggenommenwird.
    [0017] DasVentilelement 26 kann zwischen einer ersten Position undeiner zweiten Position bewegt werden. In der ersten Position wird,wie in 1 veranschaulicht,die Oberfläche 58 vomSitz 22 entfernt, und Strömungsmittel kann aus dem Einlassdurchlassweg 24 durchden Durchlassweg 28 in dem Ventilelement 26 zumStrömungsmittelauslassdurchlassweg 25 fließen. Inder zweiten Position, wie in 2 veranschaulicht,steht die Oberfläche 58 mitdem Sitz 22 in Eingriff, um den Durchlassweg 28 zuschließen unddadurch zu verhindern, das Strömungsmittelaus dem Strömungsmitteleinlassdurchlassweg 24 zum Strömungsmittelauslassdurchlassweg 25 fließt.
    [0018] DasSteuerventil 10 kann einen Elektromagneten 12 aufweisen,der von dem Gehäuse 18 durch einenKörper 56 getrenntist. Der Elektromagnet 12 weist einen Anker 14 auf,der betriebsmässigmit dem Ventilelement 26 verbunden ist. Beispielsweisekann einen Abstandsglied 16 betriebsmässig zwischen dem Anker 14 unddem Ventilelement 26 eingeschlossen sein. Das Abstandsglied 16 kanneine Oberfläche 17 aufweisen,die mit einer Oberfläche 27 desVentilelementes 26 in Eingriff steht. Der Fachmann wirderkennen, dass der Anker 14 des Elektromagneten 12 mitdem Ventilelement 26 auf viele unterschiedliche Arten verbundensein kann.
    [0019] Indem veranschaulichten beispielhaften Ausführungsbeispiel weist das Abstandsglied 16 eine Reihevon Öffnungen 43 und 45 auf.Ein oder mehrere Befestigungsglieder 46 können durchden Anker 14 angeordnet sein, um mit den Öffnungen 43 indem Abstandsglied 16 in Eingriff zu kommen und den Anker 14 mitdem Abstandsglied 16 zu verbinden. Ein anderes Befestigungsglied 30 kanndurch eine Bohrung 29 in dem Ventilelement 26 angeordnetsein, um mit der Öffnung 45 indem Abstandsglied 16 in Eingriff zu kommen, um das Ventilelement 26 mitdem Abstandsglied 16 zu verbinden. Der Fachmann wird erkennen,dass das Abstandsglied 16 zwischen dem Anker 14 unddem Ventilelement 26 auf viele unterschiedliche Arten eingeschlossensein kann.
    [0020] DerElektromagnet 12 kann betätigt werden, um den Anker 14 unddas damit verbundene Abstandsglied 16 und das Ventilelement 26 ausder ersten Position in die zweite Position zu bewegen. Der Elektromagnet 12 kannin irgendeiner Weise gesteuert werden, die dem Fachmann leicht offensichtlich wird,wie beispielsweise durch elektrische Signale, die durch eine Steuervorrichtungerzeugt werden. Beispielsweise kann ein Computer oder Mikroprozessoreinen elektrischen Strom bewirken, der an dem Elektromagneten 12 anzulegenist. Das Anlegen des elektrischen Stroms erregt den Elektromagneten 12 underzeugt ein Magnetfeld, welches bewirkt, dass der Anker 14 sichin der Richtung bewegt, die vom Pfeil 48 angezeigt wird.
    [0021] EineVorspannungsanordnung 32 kann zwischen dem Elektromagneten 12 unddem Ventilelement 26 angeordnet sein. Die Vorspannungsanordnung 32 kanngeeignet sein, um eine variable Kraft auf das Ventilelement 26 auszuüben, wenndas Ventilelement 26 sich aus der zweiten Position zurersten Position bewegt. Die Vorspannungsanordnung 32 kannirgendwelche Mittel aufweisen, um das Ventilelement 26 vorzuspannen,wie beispielsweise eine Feder mit variabler Rate bzw. variablerFederkonstante, eine Kombination von Federn oder irgendeine andere ähnlicheVorrichtung, die geeignet ist, um eine variable Kraft auf das Ventilelement 26 auszuüben.
    [0022] Wiein 3 veranschaulicht,kann die Vorspannungsanordnung 32 eine erste Feder 34 und einezweite Feder 36 aufweisen. Die erste Feder 34 istinnerhalb einer Bohrung 44 in dem Abstandsglied 16 angeordnetund ist geeignet, eine erste Kraft auszuüben. Die zweite Feder 36 istin einer Bohrung 60 in dem Abstandsglied 16 angeordnetund ist geeignet, eine zweite Kraft auszuüben. Die erste Kraft kann imwesentlichen gleich der oder größer alsdie zweite Kraft sein. Sowohl die erste Feder 34 als auch diezweite Feder 36 könnengeeignet sein, das Ventilelement 26 weg vom Elektromagneten 12 inder Richtung vorzuspannen, die vom Pfeil 50 angezeigt wird.
    [0023] DieVorspannungsanordnung 32 kann auch ein Isolationsglied 38 aufweisen,welches ein Plattenglied 40 und ein Stiftglied 42 aufweist.Das Plattenglied 40 ist zwischen der ersten Federn 34 undder zweiten Feder 36 angeordnet. Das Stiftglied 42 erstrecktsich durch die zweite Feder 36 zu einer Oberfläche 13 desElektromagneten 12. Die Oberfläche 13 kann sich über eineDistanz d1 (siehe 1) von dem Elektromagneten 12 erstrecken.Die Oberfläche 13 kannein Teil des Elektromagneten 12 oder ein Teil eines Abstandsgliedessein, welches mit dem Elektromagneten 12 verbunden ist.Die zweite Feder 36 kann das Stiftglied 42 vorspannen,um das Stiftglied 42 von der Oberfläche 13 um eine Distanzd2 zu entfernen (siehe 1).
    [0024] EinKontaktglied 54 kann zwischen dem Anker 14 unddem Abstandsglied 16 angeordnet sein. Das Kontaktglied 54 kanneine Schulter bzw. einen Absatz 52 aufweisen. Die Schulter 52 istgeeignet, um mit dem Plattenglied 40 des Isolationsgliedes 38 inEingriff zu kommen.
    [0025] Wiein 4 gezeigt, kann dasSteuerventil 10 als ein Teil einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 vorgesehensein. Das Steuerventil 10 kann geeignet sein, die Rateeines Brennstoffflusses von einer (nicht gezeigten) Kammer in einenBrennstoffeinspritzvorrichtungskörper 104 zusteuern. Wenn das Ventilelement 26 (siehe 1 und 2)in der ersten Position ist (wie in 1 gezeigt),kann Brennstoff aus der Kammer in den Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper fließen. Wenndas Ventilelement 26 (siehe 1 und 2) in der zweiten Positionist (wie in 2 gezeigt),wird verhindert, dass Brennstoff aus der Kammer in den Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper 104 fließt.
    [0026] DieBrennstoffeinspritzvorrichtung 100 kann auch einen Kolben 106 undeine Rückstellfeder 108 aufweisen.Eine (nicht gezeigte) Nocke ist geeignet, den Kolben 106 zubewegen, um dadurch eine Kraft auf den Brennstoff in der Kammerdes Brennstoffeinspritzvorrichtungskörpers 104 auszuüben. Wenndas Ventilelementes 26 in der ersten Position ist, bewirkt dieKraft auf dem Brennstoff, dass der Brennstoff aus der Kammer durchdas Steuerventil 10 fließt. Wenn das Ventilelement 26 indie zweite Position bewegt wird, wird verhindert, dass der Brennstoffaus der Kammer fließt,und die Kraft des Kolbens wirkt dahingehend, dass sie den Druckdes Brennstoffes in der Kammer steigert. Wenn der Brennstoff inder Kammer einen Einspritzungsdruck erreicht, wird der Brennstoffdurch eine Düse 102 ineine (nicht gezeigte) Brennkammer eingespritzt.
    [0027] DasSteuerventil 10 kann betätigt werden, um beispielsweiseein Brennstoffeinspritzungsereignis für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 zuregeln. Ein Brennstofffluss kann zu dem Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper 104 geliefertwerden, wie beispielsweise von einer Brennstoffversorgungs-Rail (gemeinsameDruckleitung). Der Fluss des Brennstoffes kann in den Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper 104 unddurch einen Durchlassweg in dem Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper 104 geleitet werden,der zu dem Strömungsmitteleinlassdurchlassweg 24 desSteuerventils 10 führt.
    [0028] DasVentilelement 26 des Steuerventils 10 ist normalerweisedurch die zweite Feder 36 in eine erste Position vorgespannt,wie in 1 gezeigt. Indieser Position wird die Oberfläche 58 desVentilelementes 26 vom Sitz 22 des Gehäuses entfernt.Somit kann Brennstoff aus dem Strömungsmitteleinlassdurchlassweg 24 durchden Strömungsmitteldurchlassweg 28 desVentilelementes 26 zum Strömungsmittelauslassdurchlassweg 25 fließen.
    [0029] Eine(nicht gezeigte) Nocke, die geeignet ist, um mit dem Kolben 106 (siehe 4) in Eingriff zu kommen,dreht sich, um dadurch den Kolben 106 zu bewegen. Die Bewegungdes Kolbens 106 hat zur Folge, dass eine Kraft auf denBrennstoff in den Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper 104 ausgeübt wird.Wenn das Ventilelement 26 in der ersten Position ist, umzu gestatten, dass Strömungsmittelaus dem Strömungsmittelauslassdurchlassweg 25 herausfließt,bewirkt die Kraft auf dem Brennstoff in dem Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper 104,dass der Brennstoff durch das Steuerventil 10 läuft.
    [0030] EinBrennstoffeinspritzereignis kann durch Erregung des Elektromagneten 12 eingeleitetwerden. Der erregte Elektromagnet 12 erzeugt ein Magnetfeld,welches dahingehend wirkt, dass es den Anker 14 und dasangeschlossene Abstandsglied 16 und das Ventilelement 26 inRichtung des Pfeils 48 bewegt. Die anfängliche Bewegung des Abstandsgliedes 16 unddes Ventilelementes 26 wirkt dahingehend, dass sie diezweite Feder 36 zusammen drückt und die Oberfläche 58 desVentilelementes 26 zum Sitz 22 hin bewegt.
    [0031] DieBewegung des Abstandsgliedes 16 und die entsprechende Kompressionder zweiten Feder 36 bewirkt auch, dass das Isolationsglied 38 sichzum Elektromagneten 12 hin bewegt. Der Eingriff des Stiftgliedes 42 desIsolationsgliedes 38 mit der Oberfläche 13 des Elektromagneten 12 wirdeine wei tere Kompression der zweiten Feder 36 verhindern.Eine fortgesetzte Bewegung des Abstandsgliedes 16 relativzum Isolationsglied 38 wird bewirken, dass die erste Federn 34 zusammengedrücktwird, und bewirkt, dass das Plattenglied 40 sich von derjeweiligen Oberflächedes Abstandsgliedes 16 abhebt. Das Abstandsglied 16 wirdsich weiter in Richtung des Pfeils 48 bewegen, bis dieOberfläche 58 desVentilelementes 26 die zweite Position erreicht (wie in 2 gezeigt) und mit dem Sitz 22 inEingriff kommt, um dadurch den Fluss des Brennstoffes durch das Steuerventil 10 zublockieren.
    [0032] Wennder Fluss des Brennstoffes durch das Steuerventil 10 blockiertwird, wirkt die Kraft, die vom Kolben 106 ausgeübt wird,dahingehend, dass sie den Druck des Brennstoffes in der Kammer desEinspritzvorrichtungskörpers 104 steigert(siehe 4). Wenn derDruck des Brennstoffes einen vorbestimmten Einspritzungsdruck erreicht,wird der Brennstoff durch die Düse 102 ausgelassen.In dieser Weise kann Brennstoff beispielsweise in eine Brennkammer eingespritztwerden.
    [0033] Umdas Brennstoffeinspritzereignis zu beenden wird der Elektromagnet 12 entregt.Wenn der elektrische Strom zum Elektromagneten 12 weggenommenwird, wird das Magnetfeld abnehmen. Die Vorspannungsanordnung 32 wirddahingehend wirken, dass sie das Ventilelement 26 in dieerste Position zurückgestellt.
    [0034] Wenndas von dem Elektromagnet 12 erzeugte Magnetfeld abnimmt,wird die Vorspannungsanordnung 32 eine erste Kraft aufdas Abstandsglied 16 und das Ventilelement 26 über eineerste Laufdistanz ausüben.Die erste Kraft wird durch die erste Feder 34 oder durchdie Kombination der ersten und zweiten Federn 34 und 36 erzeugt.Die erste Kraft wird auf dem Abstandsglied 16 und dem Ventilelement 26 ausgeübt, bisdie erste Feder 34 sich ausdehnt und das Plattenglied 40 desIsolationsgliedes 38 mit dem Abstandsglied 16 inEingriff kommt. Die Federraten der ersten und zweiten Federn 34 und 36 können soausgewähltwerden, dass sie sicherstellen, dass die erste Kraft groß genugsein wird, dass sie das Ventilelement 26 vom Sitz 22 inallen Betriebszuständenbewegt. Zusätzlichkann die Vorspannungsanordnung 32 so bemessen sein, dasssie sicherstellt, dass die erste Kraft auf das Abstandsglied 16 unddas Ventilelement 26 ausgeübt wird, bis die Oberfläche 58 desVentilelementes 26 sich über eine gewisse Distanz vomSitz 22 bewegt.
    [0035] DieBewegung der Oberfläche 58 desVentilelementes 26 weg vom Sitz 22 öffnet denDurchlassweg 28 im Ventilelement 26. Dies gestattet,dass Brennstoff vom Strömungsmitteleinlassdurchlassweg 24 zumStrömungsmittelauslassdurchlassweg 25 fließt. DieserFluss von Brennstoff wird den Druck des Brennstoffes in der Kammerdes Brennstoffeinspritzvorrichtungskörpers 104 unter denEinspritzdruck verringern, und die Brennstoffeinspritzung durchdie Düse 102 wirdenden. Somit wird die Entregung des Elektromagneten 12 dasBrennstoffeinspritzereignis beenden.
    [0036] Nachdemdie erste Feder 34 vollständig ausgedehnt ist, wird dieVorspannungsanordnung 32 eine zweite Kraft auf das Abstandsglied 16 ausüben, umdas Ventilelement 26 übereine zweite Laufdistanz zu bewegen. Die zweite Kraft ist im wesentlichen äquivalentzu der Kraft der zweiten Feder 36. Die zweite Kraft wirktdahingehend, dass sie das Ventilelement 26 in die erstePosition zurückgestellt,wie in 1 gezeigt.
    [0037] Wieaus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich wird, siehtdie offenbarte Vorrichtung ein schnell wirkendes Steuerventil vor,welches bei einer Anwendung verwendet werden kann, wie beispielsweisebei einem Brennstoffeinspritzungssystem. Das offenbarte Ventil übt eineerste Kraft auf das Ventilelement aus, um das Ventilelement vom Sitzabzuheben und das Ventilelement übereine erste Laufdistanz zu bewegen. Die Kraft auf das Ventilelementwird dann verringert, wenn das Ventilelement sich weiter zu einervollständiggeöffnetenPosition bewegt.
    [0038] Dasoffenbarte Steuerventil kann in einer Vielzahl von Anwendungen verwendetwerden. Beispielsweise kann das Steuerventil der vorliegenden Er- findung bei einerAnwendung verwendet werden, die eine präzise Steuerung eines Strömungsmittelflusseserfordert. Zusätzlichkann das offenbarte Steuerventil in einer Anwendung verwendet werden, dieein schnelles Öffnendes Ventilelementes erfordert, und wo das Ventilelementes einenWiderstand gegen die Öffnungantreffen kann.
    [0039] Eswird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationenund Veränderungenan dem offenbarten Ventil vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindungabzuweichen. Andere Ausführungsbeispieleder Erfindung werden dem Fachmann bei einer Betrachtung der Beschreibungund bei der praktischen Ausführung derhier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehenwerden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgendenAnsprücheund ihre äquivalentenAusführungengezeigt wird.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Elektromagnetisches Steuerventil, welches Folgendesaufweist: ein Gehäuse(18) welches eine Bohrung (20) und einen Strömungsmitteldurchlassweg(25) mit einem Sitz (22) definiert; ein Ventilelement(26), welches verschiebbar in der Bohrung (20)angeordnet ist und bewegbar ist zwischen einer ersten Position,wo ein Strömungsmittelflussan dem Sitz (22) vorbeiläuft, und einer zweiten Position,wo ein Strömungsmittelflussrelativ zum Sitz (22) blockiert ist; einen Elektromagneten(12) mit einem Anker (14), der betriebsmässig mitdem Ventilelement (26) verbunden ist, wobei der Elektromagnet(12) betreibbar ist, um das Ventilelement (26)aus der ersten Position in die zweite Position zu bewegen; und Mittel(32) zur Vorspannung des Ventilelementes aus der zweitenPosition zur ersten Position hin, wobei die Vorspannungsmittel (32)eine erste Kraft auf das Ventilelement (26) während einerersten vorbestimmten Laufdistanz aus der zweiten Position ausüben, undeine zweite Kraft auf das Ventilelement (26) während einerzweiten vorbestimmten Laufdistanz ausüben, wobei die erste Kraftgrößer alsdie zweite Kraft ist.
    [2] Steuerventil nach Anspruch 1, wobei die Mittel (32)zur Vorspannung eine erste Feder (34) und eine zweite Feder(36) aufweisen, und wobei die ersten und zweiten Federn(34, 36) kombiniert sind, um eine erste Kraftauf das Ventilelement (26) über die erste vorbestimmteLaufdistanz auszuüben,und wobei die zweite Feder (36) dahingehend wirkt, dasssie die zweite Kraft auf das Ventilelement (26) über diezweite vorbestimmte Laufdistanz ausübt.
    [3] Steuerventil nach Anspruch 2, wobei die Mittel (32)zur Vorspannung ein Isolationsglied (38) aufweisen, welcheszwischen den ersten und zweiten Federn (34, 36)angeordnet ist.
    [4] Steuerventil nach Anspruch 3, wobei das Isolationsglied(36) ein Plattenglied (40) aufweist, welches geeignetist, um mit einem Ende der ersten Feder (34) in Eingriffzu kommen, und ein Stiftglied (42), welches geeignet ist,um betriebsmässigmit einer Oberfläche(13) des Elektromagneten (12) in Eingriff zu kommen.
    [5] Steuerventil nach Anspruch 4, wobei die erste vorbestimmteLaufdistanz im wesentlichen gleich der Distanz zwischen dem Stiftglied(42) des Isolationsgliedes (38) und der Oberfläche (13)des Elektromagneten (12) ist, wenn das Ventilelement (26)in der ersten Position ist.
    [6] Steuerventil nach Anspruch 3, welches weiter einAbstandsglied (16) aufweist, welches betriebsmässig zwischendem Anker (14) des Elektromagneten (12) und demVentilelement (26) in Eingriff ist, wobei das Abstandsglied(16) eine Bohrung (44) aufweist, die geeignetist, um mindestens einen Teil der Vorspannungsmittel (32)aufzunehmen.
    [7] Steuerventil nach Anspruch 1, wobei die Vorspannungsmittel(32) eine Feder mit variabler Kraft aufweisen, die geeignetist, um die erste Kraft über dieerste vorbestimmte Laufdistanz aus der zweiten Position auszuüben, unddie zweite Kraft überdie zweite vorbestimmte Laufdistanz.
    [8] Brennstoffeinspritzvorrichtung (100), dieein Steuerventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis7 aufweist, und die weiter einen Einspritzvorrichtungskörper (104)mit einer Düse(102) aufweist und geeignet ist, einen Strömungsmittelflusszur Steuerung eines Brennstoffeinspritzereignisses aufzunehmen.
    [9] Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischenSteuerventils, welches Folgendes aufweist: Erregung eines Elektromagneten(12) zur Bewegung eines Ventilele mentes (26) auseiner ersten Position zu einer zweiten Position hin, um einen Strömungsmittelflussrelativ zum Ventilelement (26) zu blockieren; Komprimiereneiner Vorspannungsanordnung (32), wenn das Ventilelement(26) sich zu der zweiten Position hin bewegt; und Ausschaltendes Elektromagneten (12), um dadurch zu gestatten, dassdie Vorspannungsanordnung (32) das Ventilelement (26)aus der zweiten Position in die erste Position vorspannt, um einenStrömungsmittelflussrelativ zu dem Ventilelement (26) zu gestatten, wobei dieVorspannungsanordnung (32) eine erste Kraft auf das Ventilelement(26) ausübt,wenn das Ventilelement (26) sich über eine erste vorbestimmte Laufdistanzbewegt, und wobei die Vorspannungsanordnung (32) eine zweiteKraft auf das Ventilelement (26) ausübt, wenn das Ventilelement(26) sich über einezweite vorbestimmte Laufdistanz bewegt, wobei die erste Kraft größer istals die zweite Kraft.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, welches weiter die Erregungund Entregung des Elektromagneten (12) aufweist, um denStrömungsmittelflussdurch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (100) zu steuern.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040238774A1|2004-12-02|
    US6945508B2|2005-09-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-04-07| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2011-04-28| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F16K0031020000 Ipc: F16K0031060000 Effective date: 20110221 |
    2011-04-28| 8125| Change of the main classification|Ipc: F16K 31/06 AFI20051017BHDE |
    2014-07-24| R016| Response to examination communication|
    2020-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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