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CN1102995C - 液体控制阀 - Google Patents

液体控制阀 Download PDF

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Abstract

提出一种液体控制阀，为了其操作，设有一个液体填充的耦合室(30)，该室被安置在一个可由压电执行元件(32)操作的变换活塞(35)和一个操作一个阀元件的活塞之间。为了补偿处于高压下耦合室(30)的泄漏，在变换活塞(35)和压电执行元件(32)之间配置了一个填充阀(39)，在压电执行元件(32)的每一返回行程中，变换活塞(35)具有时间延迟地跟随该执行元件，这样，填充阀(39)会短时打开并且允许耦合室(30)的填充。本阀适合用于机动车内燃机燃油喷射装置中。

Description

液体控制阀
技术领域
本发明涉及一种液体控制阀。
背景技术
从EP 0 477 400中已经知道这种阀。阀元件的控制活塞密封、可移动地安置在阶梯孔直径小的部分上，而由压电执行元件移动的大直径变换活塞则配置在阶梯孔大直径的部分上。两种活塞之间这样安装一个液压室，即，当变换活塞通过执行元件移动一定的路段，阀元件的控制活塞移动一个以阶梯孔直径的传动比扩大的位移。阀元件、控制活塞、直径大的变换活塞和压电执行元件都位于同一轴线上。
在这种阀中，存在的问题是，压电执行元件，阀或阀壳体的长度变化由液压的耦合室来补偿。因为压电执行元件为打开阀在耦合室内产生一种压力，这种压力也造成耦合室内的液体损失。为避免耦合室泵空，必须重新填加液体。应进行这种重新填加的设备虽然从上述的技术水平中已经公知，但是，它仍有不足，在耦合室与备用油箱之间设有一个不断在两个可能的流动方向开启的连接，该连接主要影响压电执行元件的工作特性。特别是由此而扩大的容积导致减小由耦合室形成的液压柱传动刚性的压缩比。
发明内容
本发明的目的是，提供一种液体控制阀，使得能用简单的方式通过阀功能达到耦合室内的液体填加。
按照本发明，提出了一种液体控制阀，具有一个阀元件，它可被逆着弹簧的力由一个被确定来操作它的活塞操纵，该活塞用它的端面作为移动的壁封闭一个液压耦合室，另一方面，这个耦合室由一个比活塞直径大的可由压电执行元件操纵的变换活塞的端面来限制，通过它的工作行程，可在耦合室内产生压力升高，由于这种压力升高，活塞可逆着压力弹簧的力被移动，其中，该变换活塞可相对于压电执行元件移动，并且与压电执行元件共同构成一个阀，通过该阀耦合室可与液体源相连，而且变换活塞在其行程运动中相对于压电执行元件进行相对运动。
本发明的阀的优点是，能用简单的方式通过阀功能达到耦合室内的液体填加，并且变换活塞和操作阀的活塞彼此始终保持同等距离。另外还具有用简单的方式可达到耦合室填充的优点。
附图说明
在附图中简单示出了本发明的实施例，并且在下面的说明中进行详细介绍。
图1：示出喷油阀的剖视图，
图2：示出耦合室的活塞配置，
图3：示出一个压力曲线图。
具体实施方式
按照本发明的阀用在喷油阀上，它的主要部分以剖面形式在附图1中示出。这种喷油阀具有一个阀壳体1，在阀壳体中在纵向孔2内导向一个阀针3，该阀针也能以在此未作详细示出的，公知的方式通过闭锁弹簧向封闭方向预加负荷。阀针一端设有一个锥形密封面4，该密封面在阀壳体的伸入燃烧室内的尖部5同阀座6配合作用，喷射孔在该阀座之后通出，这些喷射孔将喷油阀内部的、围绕阀针3的、由在喷射压力下的燃油所填充的环形室7与燃烧室相连接，以便当阀针离开阀座时进行喷油。该环形室与另一个压力室8相连接，该压力室与压力管10持续连接，通过压力管由燃油高压存储器9将在喷射压力下的燃油输入喷油阀。这种燃油高压也作用在压力室8中，并且在那里作用在一个压力凸肩11上，通过压力凸肩以公知的方式使喷油嘴阀针能够在合适的条件下抬离其阀座。
阀针的另一端在一个缸孔12内被导向，并且在那里用它的端面14封闭一个控制压力室15，该压力室通过一个节流连接件16与环形室17持续连接，该环形室17以及压力室8始终与燃油高压存储器连接。节流孔19轴向地由控制压力室15通到控制阀21的阀座20。同阀座配合作用的是控制阀的阀元件22，它在脱开的状态下形成控制压力室15与弹簧室18之间的连接，该弹簧室又与一个减压室持续连接。在弹簧室18内配置一个将阀元件22向封闭方向加载的压力弹簧24，该弹簧将阀元件向阀座20加载，这样，在控制阀的正常位置上控制压力室15的这种连接是锁住的。因为阀针3在控制压力室的范围内的端侧面积大于压力凸肩11的面积，所以，保持了控制压力室内的这种燃油压力，在压力室8内也是该压力，现在阀针3位于封闭位置上。但是，如果阀元件22脱开，那么，在通过节流连接件16连接的控制压力室15内的压力则会降低。在缺少或减低关闭力时，阀针克服闭锁弹簧的力快速打开，而且另一方面，只要阀元件22又回到闭合位置，该阀针能够被带回到闭合位置，因为在这一时刻起通过节流连接件16原始的燃油高压又重新快速在控制室15内形成。
按照本发明的控制阀具有一个确定用于操作的活塞25，该活塞作用在阀元件22上，而且可由一个压电执行元件32来操纵。活塞25在具有导向间隙33的情况下在导向孔28内被导向并且用它的端面29限制耦合室30，该耦合室30在其相对的壁上由大直径的变换活塞35封闭，这个变换活塞35由压电执行元件32操纵，并且通过一个在耦合室30内安置的弹簧片41与压电执行元件32保持接触。变换活塞35在一个壳体孔46中被导向并相对于该孔具有一个导向间隙45。
耦合室30由于两个活塞25和35不同的活塞面积用作变换器室，它将按设计的压电执行元件活塞32的小行程转换成操作控制阀21的活塞25的大行程。激励压电执行元件32时，这样调节活塞25，使阀元件22脱开阀座20。这使控制压力室的压力降低，引起阀针3重新打开。
压电执行元件32具有一个朝向阀元件22的端部34，该端部伸入变换活塞35的轴向孔43内。在该轴向孔43与压电执行元件32之间留有环形缸36，该环形缸用作填充进口。轴向孔43朝耦合室30侧通过最好是锥形的环肩37过渡到轴向的填充孔44内，该填充孔使环形室与耦合室连接。环肩37被构造为压电执行元件32的阀座38，它与压电执行元件共同构成一个填充阀39。压电执行元件32的下端部34具有一个锥形密封面40，该密封面靠置到阀座上，而且中断耦合室30与环形缸36的连接。
耦合室30内的板簧41支撑在壳体凸肩42上，并且努力于将变换活塞35的阀座38朝密封面40推压，从而，使填充阀39保持封闭状态。
变换活塞35的朝向耦合室30的部分47减小到一个小的直径，并且相对于壳体孔46具有相比而言大的间隙48，这样就避免了由于较小刚性部分的扩径使变换活塞35在导向时被卡死。
压电执行元件32的行程能力很小，并且借助于液压耦合室30的液压变换转换为活塞25的更大的行程。同时，通过这种液压变换接收装置的热膨胀。在该装置向一起挤压时，耦合室30内产生一种强压力，这种压力通过导向间隙33和45产生泄漏，泄漏必须由耦合室30的重新填充来补偿，这样，在多个行程中就不会出现泵空现象。
在图3中用曲线表明，压电执行元件32和变换活塞35的行程随时间是怎样不同的分布的。变换活塞由于其质量和液体的排出，它不能同样地快速跟随本身特别快速调整的压电执行元件。在图表的上部分，曲线49示出压电执行元件32的行程，图表的下部分，曲线50示出变换活塞35的行程，该变换活塞不能同时跟随压电执行元件的运动。两个活塞的运动差用虚线51标注在下曲线上，并且用三角形面积52，象征填充的时间间隔。
从曲线图中可以看出，变换活塞35在它的往复行程的过程中，在由于压电执行元件32收缩引起的返回行程中相对于压电执行元件32进行相对运动，变换活塞与压电执行元件相比也有另一种行程速度。它导致了变换活塞的阀座37与压电执行元件32及它的密封面40的脱开，以及导致填料孔44打开。而后，它导致耦合室30重新填加。
重新填充在每一行程中、确切地说在喷油阀的闭合运动时进行，当压电执行元件快速回拉时，这样快，使它的关闭元件40由变换活塞35上的阀座38脱离。
由于填料阀39打开，液体经过环形缸36进入耦合室30。两个活塞31和35的行程运动结束时，填料阀39经过弹簧41自动重新关闭。

Claims (7)

1.一种液体控制阀，具有一个阀元件(22)，它可被逆着弹簧(24)的力由一个被确定来操作它的活塞(25)操纵，该活塞(25)用它的端面作为移动的壁封闭一个液压耦合室(30)，另一方面，这个耦合室(30)由一个比活塞(25)直径大的可由压电执行元件(32)操纵的变换活塞(35)的端面来限制，通过它的工作行程，可在耦合室(30)内产生压力升高，由于这种压力升高，活塞(25)可逆着压力弹簧(24)的力被移动，其特征是，该变换活塞(35)可相对于压电执行元件(32)移动，并且与压电执行元件共同构成一个阀(39)，通过该阀耦合室(30)可与液体源(36)相连，而且变换活塞在其行程运动中相对于压电执行元件(32)进行相对运动。
2.按照权利要求1所述的阀，其特征是，该变换活塞(35)具有与压电执行元件(32)不同的行程速度，而且该速度差被用于填充阀(39)的打开和液体向耦合室(30)的填加。
3.按照权利要求1或2所述的阀，其特征是，变换活塞(35)具有一个朝向阀元件(22)的端部(47)，它在留有作为填充口的环形腔(36)的情况下同轴线地环绕包围压电执行元件(32)并且具有一个内环肩(37)，该环肩作为阀座(38)与作为阀元件的压电执行元件端部共同构成一个填充阀(39)，该阀控制一个填充孔(44)，该填充孔使环形缸(36)与耦合室(30)相连。
4.按照权利要求3所述的阀，其特征是，压电执行元件(32)的端部(34)被构造为填充阀(39)的关闭元件(40)。
5.按照权利要求3所述的阀，其特征是，变换活塞(35)通过支撑在壳体凸肩(42)上的弹簧(41)的力向压电执行元件加载，该弹簧使变换活塞(35)在压电执行元件(32)的一个返回行程中跟随该压电执行元件。
6.按照权利要求3所述的阀，其特征是，变换活塞(35)具有一个确定为容纳压电执行元件(32)的大孔(43)，该孔朝耦合室(30)继续进入填充孔(44)，并且，构成阀座的环肩(37)位于两孔(43，44)之间的过渡处。
7.按照权利要求1或2所述的阀，其特征是，变换活塞(35)在保留窄的导向间隙(45)下在壳体孔(46)中被导向，而且变换活塞(35)的朝向耦合室(30)的下部分(47)的外径被减小到一个小的直径上，该外径相对于机壳孔(46)具有一个相对大的间隙。
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