DE69613192T2

DE69613192T2 - Elektromagnetisch betätigtes miniverstärkerschiebeventil

Info

Publication number: DE69613192T2
Application number: DE69613192T
Authority: DE
Inventors: W. Lohmann; R. Miller; T. Nagarajan
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: US5720318A; EP0774067B1; DE69613192D1; WO1996037700A1; EP0774067A1; JPH10503570A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Strömungsmittelventile, und genauer gesagt auf ein betätigbares Ventil zum Betreiben einer Strömungsmittelsteuereinrichtung, beispielsweise einer Brennstoffeinspritzvorrichtung oder eines Motorventils.

Stand der Technik

Betätigungsventile werden oft eingesetzt, um Strömungsmittelsteuereinrichtungen zu betreiben, zum Beispiel Brennstoffeinspritzvorrichtungen, die in internen Verbrennungsmotoren verwendet werden. Eine Bauart eines Betätigungsventils umfaßt einen Elektromagneten und ein zweifach wirkendes Sitzventil, das den Einlaß unter Druck stehenden Strömungsmittels, z. B. Motoröl, in eine Intensivier- bzw. Verstärkungskammer steuert. Das unter Druck stehende Strömungsmittel wirkt gegen den Intensivier- bzw. Verstärkungskolben, so daß der Kolben in einer Richtung verschoben wird, was bewirkt, daß in einer Hochdruckkammer befindlicher Treib- bzw. Brennstoff unter Druck gesetzt wird. Der unter Druck stehende Brennstoff wirkt wiederum gegen ein federvorgespanntes Rückschlagventil(glied), und, wenn der Druck des Brennstoffs auf einen ausreichend hohen Pegel steigt, wird das Rückschlagventil geöffnet und der Brennstoff wird in eine zugeordnete Verbrennungskammer eingespritzt.
Während befunden wurde, daß solche Betätigungsventile im allgemeinen in den meisten Anwendungen zufriedenstellend funktionieren, gibt es einige Motoranwendungen, bei denen die Einspritzvorrichtung mit Geschwindigkeiten betrieben werden muß, die von einem Ventil des Sitztyps nicht verkraftet werden können. Sitzventile stellen außerdem Herausforderungen hinsichtlich der Herstellung oder Produktion dar.
US-A-5,096, 121 offenbart eine zweistufige, hydraulische, elektronische Einheits-Brennstoffeinspritzvorrichtung, die durch Schmieröl vom Motorkurbelgehäuse angetrieben wird und ein Gehäuse umfaßt, wobei ein Pilotventil in dem Gehäuse angeordnet und mit einem elektronisch gesteuerten Elektromagneten verbunden ist für eine Bewegung mit dessen Anker, wobei ein gleitbares Sitzventil in dem Gehäuse unterhalb des Pilotventils angeordnet ist und durch die Wirkung des Pilotventils gesteuert wird, und wobei ein Intensivier- bzw. Verstärkungsventilglied für eine festgelegte Abgabemenge in dem Sitzventil angeordnet ist. Ein Intensivier- bzw. Verstärkungskolben, der durch die Wirkung des Sitzventils gesteuert wird, ist in dem Gehäuse unter dem Verstärkungsventilglied angeordnet, das beim Aufnehmen von Hochdruckströmungsmittel, in diesem Fall Schmieröl, nach unten gedrückt wird, um Brennstoff, der im unteren Ende der Einspritzvorrrichtung aufgenommen wird, von einer gemeinsamen Schiene (common rail) aus der Einspritzvorrichtungsspitze unter sehr hohem Druck einzuspritzen. Sowohl das Pilotventil als auch das Sitzventil sind mit Ventilanordnungen versehen in Form von Ventilsitzen, Innendurchlässen und ausgerichteten Ringnuten, um den Druck vorzusehen und zu abzulassen, der zu verschiedenen Zeiten während des Einspritzzyklus auf das Sitzventil bzw. auf den Verstärkungskolben wirkt. Vor dem Beginn des Einspritzens sieht das Pilotventil einen hohen Druck auf die Oberseite des Sitzventils vor, der das Sitzventil gegen seinen Sitz drückt, was den Druck auf den Verstärkungskolben abläßt, indem das unter Druck stehende Öl außerhalb der Einspritzvorrichtung auf die Oberseite des Zylinderkopfes abgelassen wird. Wenn sich das Pilotventil bewegt, um das Einspritzen zu beginnen, schließt es die Hochdruckquelle und läßt das unter Druck stehende Öl außen über das Sitzventil ab, so daß ein Differentialdruck, der nach oben auf das Sitzventil wirkt, das Sitzventil öffnet und den Verstärkungskolben der Hochdruckquelle aussetzt, was das Einspritzen bewirkt. Am Ende des Einspritzens schließt sich das Pilotventil, was das Sitzventil nach unten gegen seinen Sitz drückt, und das Öl vom Intensivierungskolben abläßt, wodurch bewirkt wird, daß das Einspritzen endet.

Offenbarung der Erfindung

Ein Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist zu einem schnellen Betrieb in der Lage und ist zweckmäßigerweise klein und gering im Gewicht verglichen mit Ventilen des Standes der Technik.
Genauer gesagt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ventil nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Kraft auf dem Betätiger, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wirkt gegen eine Ventilelement mit geringer Masse, und wirkt nicht direkt gegen eine Federkraft. Aufgrund dieser Faktoren kann der Betätiger gewünscht klein und gering im Gewicht hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein kombiniertes schematisches und Blockdiagramm eines Brennstoffeinspritzsystems;
Fig. 2A ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2B zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht der Spitze der in Fig. 2A gezeigten Einspritzvorrichtung;
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht der Einspritzvorrichtung der Fig. 2;
Fig. 4 zeigt einen Graph, der den Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung der Fig. 2 und 3 darstellt;
Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 2 einer Brennsfoffeinspritzvorrichtung mit dem Ventil der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ventilposition;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die das Ventil der Fig. 5 in größerer Einzelheit darstellt;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht ähnlich Fig. 6, die das Ventil der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ventilposition darstellt;
und
Fig. 8 ist eine Schnittansicht eines Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung, das geeignet ist zur Einwirkung auf ein Motorventil.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt ein hydraulisch betätigtes, elektronisch gesteuertes Einheitseinspritzvorrichtungssystem (HEUI-System) 10 eine Übertragungs- bzw. Transferpumpe 12, die Brennstoff aus einem Brennstofftank 14 und einem Filter 16 aufnimmt und denselben mit einem relativ geringen Druck von, zum Beispiel, ungefähr 0,414 Mpa (60 p.s.i.) an Brennstoffeinspritzvorrichtungen 18 über Brennstoffschienenleitungen 20 liefert. Ein Betätigungsströmungsmittel, beispielsweise Motoröl, das von einem Motorsumpf geliefert wird, wird durch eine Pumpe 22 unter Druck gesetzt auf einen nominalen mittleren Druck von, zum Beispiel 20,7 Mpa (3.000 p.s.i.). Ein Schienendrucksteuerventil 24 kann vorgesehen sein, um den Öldruck zu modulieren, der über Ölschienenleitungen 26 an die Einspritzvorrichtungen 18 geliefert wird, abhängig vom Pegel eines Signals, das von einer elektronischen Motorsteuerung 28 geliefert wird. Ansprechend auf elektrische Steuersignale, die von der Motorsteuerung 28 entwickelt werden, spritzen die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 18 Brennstoff mit einem hohen Druck ein, von beispielsweise 138 Mpa (20.000 p.s.i.) oder höher, und zwar in zugeordnete Verbrennungskammern oder Zylinder (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors. Während in Fig. 1 sechs Brennstoffeinspritzvorrichtungen 18 gezeigt sind, sei bemerkt, daß alternativ dazu eine unterschiedliche Anzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden kann, um Brennstoff in eine ähnliche Anzahl zugeordneter Verbrennungskammer einzuspritzen. Außerdem kann der Motor, mit dem das Brennstoffeinspritzsystem 10 verwendet werden kann, einen Dieselmotor aufweisen, einen zündunterstützten Motor oder eine andere Bauart eines Motors, bei der es nötig oder wünschenswert ist, Brennstoff einzuspritzen.
Falls gewünscht, kann das Brennstoffeinspritzsystem 10 von Fig. 1 modifiziert werden, durch das Hinzufügen separater Brennstoff- und/oder ÖIversorgungsleitungen, die sich zwischen den Pumpen 12 und 22 und jeder Einspritzvorrichtung 18 erstrecken. Alternativ oder zusätzlich dazu kann Brennstoff oder jegliches anderes Strömungsmittel als das Betätigungsströmungsmittel verwendet werden und/oder die Zeitabstimmung und Einspritzdauer der Einspritzvorrichtungen kann gesteuert werden durch mechanische oder hydraulische Vorrichtungen anstatt durch die Motorsteuerung 28, falls dies gewünscht wird.
Die Fig. 2A, 2B und 3 zeigen eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 18 gemäß dem Stand der Technik, die mit dem Brenstoffeinspritzsystem 10 von Fig. 1 verwendbar ist. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung ist offenbart im US- Patent Nr. 5,191,867 von Glassey und für eine vollständige Beschreibung der Einspritzvorrichtung sei darauf bezug genommen. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 18 umfaßt eine Betätiger- und Ventilanordnung 28, eine (Ventil-) Körperanordnung 30, eine Trommelanordnung 32 und eine Düsen- und Spitzenanordnung 34. Die Betätiger- und Ventilanordnung 28 wirkt als Mittal zum selektiven Verbinden bzw. Leiten von Öl unter relativ hohem Druck oder. niedrigem Druck an einem Intensivier- bzw. Verstärkungskolben 35. Die Betätiger- und Ventilanordnung 29 umfaßt einen Betätiger 36, vorzugsweise in Form einer Elektromagnetanordnung, sowie ein Ventil 38, vorzugsweise in Form eines Sitzventils. Die Elektromagnetanordnung 36 umfaßt eine feststehende Statoranordnung 40 und einen beweglichen Anker 42, der mit einem Ventilglied 34 des Ventils 38 gekoppelt ist.
Wenn der Betätiger 36 abgeschaltet bzw. ent-erregt wird, spannt die Feder 46 das Sitzventilglied 34 vor, so daß eine Dichtoberfläche 48 des Sitzventilglieds 34 in abdichtendem Kontakt mit einem Ventilsitz 50 angeordnet ist. Infolgedessen wird die Strömungsmittelverbindung eines Öleinlaßdurchtasses 52 mit einer Intensivier- bzw. Verstärkungskammer 54 unterbrochen. Wenn die Brennstoffeinspritzung beginnen soll, wird der Betätiger 36 durch ein von der Motorsteuerung 28 entwickeltes elektrisches Steuersignal erregt und bewirkt, daß das Sitzventilglied 34 nach oben versetzt wird und die Dichtoberfläche von dem Ventilsitz 50 entfernt wird. Unter Druck stehendes Öl strömt dann von den Öleinlaßdurchlaß 52 in die Verstärkungskammer 54. Ansprechend auf das Einströmen von unter Druck stehendem Strömungsmittel 54 wird der Verstärkungskolben 35 nach unten versetzt und setzt dadurch den Brennstoff unter Druck, der durch einen Brennstoffeinlaß 58 und ein Rückschlagventil 60 in eine Hochdruckkammer 56 gezogen wird. Der unter Druck gesetzte Brennstoff wird durch Durchlässe 64 an eine Rückschlagventilbohrung 62 geliefert. Ein langgestrecktes Rückschlagventilglied 66 ist in der Rückschlagventilbohrung 62 angeordnet und, wie am deutlichsten in Fig. 2B zu sehen ist, umfaßt eine vergrößerte Platte oder einen vergrößerten Kopf 72, die bzw. der an einem zweiten Endteil 74 davon angeordnet ist. Eine Feder 76 spannt die Spitze 68 gegen einen Ventilsitz vor, um die Rückschlagventilbohrung 62 von einer oder mehreren Düsenöffnungen 80 zu trennen.
Bezugnehmend auch auf Fig. 4 erfolgt ein Anheben bzw. Öffnen des Rückschlagventils, wenn der Druck PINJ innerhalb der Rückschlagventilbohrung 62 einen ausgewählten Ventilöffnungsdruck (VOP) erreicht, um dadurch die Spitze 68 von dem Ventilsitz 78 zu entfernen und zu gestatten, daß unter Druck stehender Brennstoff durch die Düsenöffnung 80 in die zugehörige Verbrennungskammer austritt. Der Druck VOP ist wie folgt definiert:
VOP = S/A1-A2
wobei S die auf die Feder 76 ausgeübte Last ist, A1 ist die Querschnittsdimension der Ventilführung 82 des Rückschlagventils 66, und A2 ist der Durchmesser der Linie, die definiert ist durch den Kontakt der Spitze 68 mit dem Ventilsitz 78.
Im Augenblick des Anhebens bzw. Öffnens des Rückschlagventils und nachfolgend steigt der Druck PSAC in einer Einspritzvorrichtungsspitzenkammer 84 an und fällt dann ab in Übereinstimmung mit dem Druck PINJ in der Rückschlagventibohrung 62, bis ein vorgewählter Ventilschließdruck (VCP) erreicht ist, wobei zu diesem Zeitpunkt das Rückschlagventilglied in die geschlossene Position zurückkehrt. Der Druck VCP ist bestimmt in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung:
VCP = S/A1
wobei S die von der Feder 76 ausgeübte Federlast ist und A1 der Querschnittsdurchmesser des Führungsteils 82 ist, wie es oben beschrieben wurde.
Wie die vorgenannte Diskussion zeigt, muß die von dem Betätiger 36 entwickelte Kraft die Vorspannkraft der Feder 46 und die Trägheit des Sitzventilglieds 34 überwinden. Somit muß der Betätiger 36 eine relativ hohe Betätigungskraft entwickeln und muß in der Lage sein, ein Sitzventilglied mit relativ hoher Masse schnell zu bewegen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu erreichen. Dies macht notwendig, daß ein Betätiger 36 verwendet wird, der relativ groß und robust ist.
Fig. 5 bis 7 zeigen eine Betätiger- und Ventilanordnung 90, die anstatt der Betätiger- und Ventilanordnung 29 verwendet werden kann in der Brennstoffeinspritzvorrichtung, die in den Fig. 2A, 2B und 3 gezeigt ist. Die Anordnung 90 umfaßt einen Betätiger 92 und ein Pilotventil 93. Der Betätiger 92 kann einen Elektromagnet mit einer Elektromagnetwicklung 94, einem Anker 96 und einem mit dem Anker 96 gekoppelten und damit beweglichen Tauchkolben bzw. Plunger 98 aufweisen. Der Plunger 98 erstreckt sich in die Ventilelementkammer 100, die von einem Ventilkörperglied 102 des Pilotventils 93 gebildet ist. Ein Ventilelement in Form einer Kugelelements 104 ist innerhalb der Ventilelementkammer 100 angeordnet und ist beweglich zwischen einer ersten oder oberen Position, die in Fig. 5 und 6 zu sehen ist, wobei das Kugelelement 104 in abdichtenden Kontakt mit einer ersten oder oberen Dichtoberfläche bzw. einem Sitz 106 angeordnet ist, und einer zweiten Position, wie sie in Fig. 7 zu sehen ist, wobei das Kugelelement 104 in abdichtenden Kontakt mit einer zweiten oder unteren Abdichtoberfläche bzw. einem Sitz 108 angeordnet ist. Das Ventilkörperglied 102 umfaßt einen Durchlaß 110, der einen Niedrigdruckanschluß definiert, welcher in Strömungsmittelverbindung mit einem Abflußdurchlaß 112 in dem Betätiger 92 angeordnet ist, und der mit dem Motorsumpf gekoppelt ist. Ein weiterer Durchlaß 114 definiert einen Hochdruckanschluß, der die Ventilelementkammer 100 mit einer Kammer 116 innerhalb eines beweglichen Schiebers 118 verbindet. Jeder von einem oder mehreren Querdurchlässen 120 definiert einen Auslaßanschluß und verbindet die Ventilelementkammer 100 mit einem Ende 122 des Schiebers 118. Der Schieber 118 ist in gleitender Beziehung innerhalb einer Bohrung 124 aufgenommen, die in einem Gehäuse oder Körper 126 ausgebildet ist. Der Schieber 118 ist beweglich zwischen einer unteren Position, wie sie in Fig. 5 und 6 zu sehen ist, in der ein zweites Ende 128 des Schiebers 118 in Kontakt mit einem Schulterteil 132 des Körpers 126 steht, und einer oberen Position, wie sie in Fig. 7 zu sehen ist, wobei das obere Ende 122 des Schiebers 118 in Kontakt mit dem Ventilkörperglied 102 steht.
Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise sind das Kugelelement 104 und der Schieber 118 beweglich entlang paralleler Pfade, und bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Längsmittelachse 133 des Schiebers 118 (Fig. 6) im wesentlichen übereinstimmend mit einem Bewegungspfad des Kugelelements 104.
Eine Feder 134 ist in Kompression zwischen einem unteren Teil von 102 und einem Schulterteil 136 des Schiebers 118 angeordnet und spannt den Schieber 118 in die untere Position vor.
Der Körper 126 umfaßt einen Hochdruckeinlaß 140, der unter Druck stehendes Öl von dem Schienendrucksteuerventil 24 von Fig. 1 empfängt, einen Niedrigdruckeinlaß 142, der mit irgendeiner Niedrigdruckölquelle, wie beispielsweise einem Motorsumpf, gekoppelt sein kann, und einen Auslaß 144, der mit der Verstärkungskammer 54 gekoppelt ist. Falls gewünscht, kann der Betätiger 92 an dem Körper 126 durch irgendwelche geeignete Mittel befestigt sein, wie beispielsweise durch Schrauben oder andere Befestiger.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Wenn der Betätiger 92 abgeschaltet bzw. ent-erregt ist, ist das Kugelelement 104 in der Position, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, und zwar aufgrund der Strömungsmitteldruckungleichheit, die durch das Hochdrucköl in der Kammer 116, das durch einen Einlaß 140 und eine Bohrung 146 in dem Schieber 118 dorthin eingeführt wurde, und den in dem Durchlaß 110 vorhandenen niedrigen Strömungsmitteldruck geschaffen wird. Da das Kugelelement 104 in abdichtendem Eingriff mit einer oberen Dichtoberfläche 106 steht und von der unteren Dichtoberfläche 108 beabstandet ist, steht das obere Ende 122 des Schiebers 118 in Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdrucköl in der Kammer 116. Infolgedessen werden Strömungsmitteldrücke an den Enden 122, 128 des Schiebers 118 ausgeglichen, und die einzige auf den Schieber 118 wirkende Kraft ist die von der Feder 134 ausgeübte Vorspannung. Infolgedessen wird der Schieber 118 in die untere Position bewegt, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, um dadurch zu bewirken, daß die Dichtoberfläche 150 des Schiebers 118 in abdichtenden Kontakt mit einer Dichtoberfläche 152 des Körpers 126 kommt. Ferner ist eine Dichtoberfläche 154 des Schiebers 118 von einer Dichtoberfläche 156 des Körpers 126 beabstandet. Unter diesen Bedingungen ist das Hochdrucköl von dem Einlaß 140 von dem Auslaß 144 blockiert und der Auslaß 144 steht in Strömungsmittelverbindung mit dem Niedrigdruckeinlaß 142.
Wie in Fig. 7 zu sehen ist, bewegen sich der Anker 96 und der Plunger 98 nach unten, wenn der Betätiger 92 eingeschaltet bzw. erregt wird, um dadurch zu bewirken, daß sich das Kugelelement 104 von der oberen Dichtoberfläche 106 weg und in Eingriff mit einer unteren Dichtoberfläche 108 bewegt. Das untere Ende 122 des Schiebers 118 wird dann von dem Hochdrucköl in der Kammer 116 getrennt und kommt in Strömungsmittelverbindung mit dem Abflußdurchlaß 112. Wegen der ungleichen Strömungsmitteldrücke, die auf die Enden 122, 128 des Schiebers 118 wirken, wird eine Differenzkraft auf den Schieber 118 entwickelt, die bewirkt, daß sich der Schieber 118 in die obere Position bewegt, die in Fig. 7 zu sehen ist. In dieser Position ist die Dichtoberfläche 154 in abdichtendem Kontakt mit der Dichtoberfläche 156, um den Auslaß 144 von dem Niedrigdruckeinlaß 142 zu trennen. Darüber hinaus bewegt sich die Dichtoberfläche 150 aus einem Kontakt mit der Dichtoberfläche 152, um den Auslaß 144 mit dem Einlaß 140 zu verbinden. Unter Druck stehendes Öl kann dann in die Verstärkungskammer 54 strömen, um den Verstärkungskolben 35 nach unten zu treiben.
Wie aus dem Obengenannten offensichtlich sein sollte, wirkt die Betätigerkraft direkt auf ein Kugelelement anstatt auf einen Schieber oder ein Sitzventilglied. Infolgedessen kann ein Betätiger mit geringer Kraft verwendet werden, beispielsweise ein Betätiger, welche eine Kraft von nur 50 Newton entwickelt. Ein solcher Betätiger könnte relativ leicht bei niedrigen Kosten hergestellt werden und kann Niedrigspannungstreibersignale von der Motorsteuerung 28 verwenden. Ferner sind die Strömungskräfte auf die Kugel signifikant vermindert, verglichen mit anderen Ventilen. Auch braucht die Betätigerkraft keine Federvorlast zu überwinden. Infolgedessen kann ein schnelleres Ansprechverhalten erreicht werden. Ferner kann die Ventilleistung optimiert werden durch Verändern verschiedener Parameter, wie beispielsweise die durch die Feder 134 ausgeübte Vorspannkraft, die Größe, der Hub und die Kugelsitzströmungsflächen, und ähnliches.
Falls gewünscht, kann eine andere Art von Pilotventil als das in den Figuren gezeigte Ventil vom Kugeltyp verwendet werden.
Ferner sei bemerkt, daß dieses Ventil geeignet sein könnte zur Verwendung mit anderen Arten von Lasten, beispielsweise mit einem Motorventil. Beispielsweise zeigt Fig. 8 ein Ventil 160 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei übereinstimmende Elemente von Fig. 8 und den übrigen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden. Das Ventil 116 umfaßt den Plunger 98, der mit dem Betätiger 92 gekoppelt ist, das Pilotventil 93 in Form eines Kugelventils und den Schieber 118. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schieber 118 zur Gleitbewegung zwischen ersten und zweiten Positionen innerhalb eines Gehäuses in Form einer Hülse 162 angeordnet. Die Hülse 162 umfaßt Innenoberflächen 164, die identisch zu den Innenoberflächen des Körpers 126 sind. Die Hülse 162 umfaßt ferner Hoch- und Niedrigdruckeinlässe 166, 168, die identisch sind zu den oben beschriebenen Hoch- und Niedrigdruckeinlässen 140 bzw. 142. Ein Auslaß 170, der identisch ist mit dem Auslaß 144 der Fig. 5-7 steht in Strömungsmittelverbindung mit einem strömungsmittelbetriebenen Betätiger 172, der seinerseits ein oder mehrere Einlaß- oder Auslaßventile 174 eines Motors kontaktiert.
Wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel wird, wenn Hochdruckströmungsmittel an den Betätiger 172 geliefert werden soll, um die Einlaß- oder Auslaßventile 174 zu öffnen, der Betätiger 92 erregt bzw. eingeschaltet, um dadurch zu bewirken, daß das Pilotventil 93 die Strömungsmitteldrücke über den Schieber 118 hinweg ausgleicht, so daß die Feder 134 den Schieber 118 in eine Position bewegt, in der Hochdruckströmungsmittel am Hochdruckeinlaß 166 durch den Auslaß 170 zu dem Betätiger 172 strömt. Wenn die Einlaß- oder Auslaßventile 174 geschlossen werden sollen, wird der Betätiger 92 abeschaltet bzw. ent-erregt, um dadurch zu bewirken, daß das Pilotventil 93 eine Druckdifferenz über den Schieber 118 hinweg entwickelt, so daß der Schieber in eine Position bewegt wird, in der der Niedrigdruckeinlaß 168 in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaß 170 steht. Das Niedrigdruckströmungsmittel wird an den Betätiger 172 geliefert, so daß die Einlaß- oder Auslaßventile 174 geschlossen werden können durch dagegen wirkende Feder (nicht gezeigt).
Da das Pilotventil und das Schieberventil relativ zueinander koaxial angeordnet sind, ist das Ventil leicht herzustellen, zusammenzubauen und einzubauen und ist kostengünstig. Auch werden die Strömungsleitungen zum Liedern von Strömungsmittel an die Ventilkomponenten zweckmäßigerweise kurz gehalten.
Es sei auch bemerkt, daß der Betätiger von unterschiedlicher Bauart sein könnte, wie beispielsweise ein Festkörpermotor, der piezoelektrische Elemente und einen Verstärker aufweist.
Zahlreiche Modifikationen und alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung, werden dem Fachmann angesichts der vorgenannten Beschreibung deutlich werden. Entsprechend soll diese Beschreibung nur veranschaulichend sein und dient dazu, dem Fachmann die beste Art der Ausführung der Erfindung zu lehren. Die Einzelheiten der Struktur können wesentlich verändert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen definiert ist, und die ausschließliche Verwendung aller Modifikationen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, ist vorbehalten.

Claims

1. Ventil (90, 160) mit:

einem Gehäuse (126), das einen Hochdruckeinlaß (140), einen Niedrigdruckeinlaß (142), einen Auslaß (144) und erste und zweite Dichtoberflächen (152, 156) aufweist;

einem Pilotventil (93), das in dem Gehäuse (126) angeordnet ist und ein Ventilelement (104) umfaßt, das zwischen ersten und zweiten Positionen bewegbar ist; und

einen beweglichen Schieber (118), der in dem Gehäuse (126) angeordnet ist und dritte und vierte Dichtoberflächen (150, 154) umfaßt, die in Gleitkontakt mit den ersten bzw. zweiten Dichtoberflächen (152, 156) des Gehäuses gebracht werden können, um den Auslaß (144) mit dem Niedrigdruckeinlaß (142) zu verbinden, wenn das Ventilelement (104) in der ersten Position ist, und um den Auslaß (144) mit dem Hochdruckeinlaß (140) in Kontakt zu bringen, wenn das Ventilelement (104) in der zweiten Position ist,

wobei der Schieber (118) erste und zweite Enden (122, 128) besitzt, wobei das erste Ende (128) in Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdruckeinlaß (140) steht, und zwar unabhängig von der Position des Pilotventils.

2. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1, wobei das Ventil ferner einen Betätiger (92) umfaßt, welcher betätigbar ist, um das Ventilelement (104) zwischen den ersten und zweiten Positionen zu bewegen.

3. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 2, wobei der Betätiger (92) an dem Gehäuse (126) befestigt ist.

4. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1, wobei das Ventil ferner eine Feder (134) umfaßt, welche den Schieber (118) zu einer bestimmten Position hin vorspannt.

5. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1, wobei das Ventilelement (104) ein Kugelelement (104) aufweist, das zwischen ersten und zweiten Sitzen (106, 108) beweglich ist.

6. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1, wobei der Betätiger (92) einen Elektromagneten (94) aufweist.

7. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1, und geeignet zum Betätigen einer Brennstoffeinspritzvorrichtung, wobei das Ventil ferner folgendes aufweist:

einen Betätiger (92);

einen Körper (126, 162), der das Gehäuse (126) umfaßt;

wobei das Pilotventil (93) in dem Körper (126, 162) angeordnet ist und einen Hochdruckanschluß (114), einen Niedrigdruckanschluß (110), einen Auslaßanschluß (120), und ein Kugelelement (104) umfaßt, welches von dem Betätiger (92) bewegt werden kann zwischen einer ersten Position, in der der Hochdruckanschluß (114) in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaßanschluß (120) steht, und einer zweiten Position, in der der Niedrigdruckanschluß (110) in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaßanschluß (120) steht; und

wobei der bewegliche Schieber (118) in dem Körper (126, 162) angeordnet ist und dritte und vierte Dichtoberflächen (150, 154) besitzt, die mit den ersten bzw. zweiten Dichtoberflächen (152, 156) des Körpers (126, 162) in Eingriff gebracht werden können, wobei der bewegliche Schieber (118) ferner ein erstes Ende (128) in Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdruckeinlaß (140, 166) sowie ein zweites Ende (122) in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaßanschluß (120) des Pilotventils (93) aufweist.

8. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 7, wobei der Betätiger (92) an dem Körper (126, 162) befestigt ist.

9. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1 oder 7, wobei das Kugelelement (104) und der Schieber (118) entlang paralleler Pfade beweglich sind.

10. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1 oder 7, wobei der Schieber (118) eine Längsmittelachse (133) umfaßt, die im wesentlichen mit einem Bewegungspfad eines Mittelpunkts des Kugelelementes (104) zusammenfällt, wenn sich das Kugelelement (104) zwischen den ersten und zweiten Position bewegt.

11. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1 oder 7, wobei die erste Dichtoberfläche (152) in Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdruckeinlaß (140, 166) steht und die zweite Dichtoberfläche (156) in Strömungsmittelverbindung mit dem Niedrigdruckeinlaß (142, 168) steht.

12. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 11, wobei das Ventil ferner eine Feder (134) umfaßt, die den Schieber (118) zu einer bestimmten Position hin vorspannt, in der der Niedrigdruckeinlaß (142, 168) in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaß (144, 170) des Körpers (126, 162) steht.

13. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 1 oder 12, in Kombination mit einer Hochdruckströmungsmittelquelle, die mit dem Hochdruckeinlaß (140, 166) verbunden ist, und einer Niedrigdruckströmungsmittelquelle, die mit dem Niedrigdruckeinlaß (142, 168) verbunden ist.

14. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 13, wobei das Pilotventil (93) einen Niedrigdruckanschluß (110), einen Hochdruckanschluß (114) und einen Auslaßanschluß (120) umfaßt, wobei der Auslaßanschluß (120) mit dem Hochdruckanschluß (114) oder mit dem Niedrigdruckanschluß (110) verbunden ist, wenn das Ventilelement (104) in der ersten bzw. in der zweiten Position ist, und wobei das Ventil ferner einen ersten Durchlaß (116) zwischen dem Hochdruckeinlaß (140, 166) und dem Hochdruckanschluß (114) des Pilotventils (93) und einen zweiten Durchlaß (112) zwischen dem Niedrigdruckanschluß (110) des Pilotventils (93) und einem Abflußauslaß umfaßt, und wobei ein zweites Ende (22) des Schiebers (118) in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaßanschluß (120) des Pilotventils (93) steht.

15. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 7, wobei das Pilotventil (93) in dem Körper (126, 162) angeordnet ist und einen Hochdruckanschluß (114) in Strömungsmittelverbindung mit der Hochdruckströmungsmittelquelle, eine Niedrigdruckanschluß (110) in Strömungsmittelverbindung mit einem Abfluß (112), einen Auslaßanschlluß (120) und ein Kugelelement (104) umfaßt, welches durch den Betätiger (92) beweglich ist zwischen einer ersten Kugelelementposition, in der der Hochdruckanschluß (114) in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaßanschluß (120) steht, und einer zweiten Kugelelementposition, in der der Niedrigdruckanschluß (110) in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslaßanschluß (120) steht;

wobei der Schieber (118) beweglich ist zwischen einer ersten Schieberposition, in der die dritte Dichtoberfläche (150) in Eingriff steht mit der ersten Dichtoberfläche (152) des Körpers (126), und einer zweiten Schieberposition, in der die vierte Dichtoberfläche (154) in Eingriff steht mit der zweiten Dichtoberfläche (156) des Körpers (126; und

wobei das Ventil Mittel (134) zum Vorspannen des Schiebers (118) zu der ersten Schieberposition hin aufweist.

16. Brennstoffeinspritzbetätigungsventil (90, 160) gemäß Anspruch 15, wobei der Betätiger (92) einen Elektromagneten (94) aufweist, und zwar mit einem Plunger bzw. Kolben (98) in Kontakt mit dem Kugelelement (104).

17. Brennstoffeinspritzvorrichtungsbetätigungsventil (90, 160) gemäß Anspruch 16, wobei das Kugelelement (104) sich auf einem Pfad bewegt, der coaxial ist mit einem Bewegungspfad des Schiebers (118).

18. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 15, wobei der Schieber (118) bewegt wird durch ein Strömungsmitteldruckungleichgewicht, und zwar aus der ersten Schieberposition in die zweite Schieberposition.

19. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 7 oder 15, in Kombination mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung, die mit dem Auslaß (144, 170) des Körpers (126, 162) verbunden ist.

20. Ventil (90, 160) gemäß Anspruch 19, wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung hydraulisch betätigt und elektronisch gesteuert ist.