Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromregelventil zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem solchen Stromregelventil sowie ein Verfahren zum Betreiben eines der artigen Stromregelventils.

Katalysatoren, welche zur Abgasnachbehandlung von Abgasen ein gesetzt werden, die von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeu gen ausgestoßen werden, benötigen eine Mindestbetriebstempera tur, um die Abgase vollumfänglich behandeln zu können. Die Un tergrenze der Mindestbetriebstemperatur liegt in etwa in einem Bereich von 160°C bis 180°C. Bislang ist die im Abgas enthal tene thermische Energie zum Aufheizen des Katalysators verwen det worden, was jedoch zu der Situation führt, dass die Min- destbetriebstemperaturen durchschnittlich erst nach einer Min- destbetriebsdauer des Verbrennungsmotors von 10 Minuten oder länger erreicht werden. Die Mindestbetriebsdauer hängt von vielen Faktoren ab, von denen die Außentemperatur und die Art der gefahrenen Strecke zwei der wichtigsten Faktoren sind. Je niedriger die Außentemperaturen, desto länger die Mindestbe triebsdauer. Unter der Art der gefahrenen Strecke ist insbe sondere das Geschwindigkeitsprofil zu verstehen. Wird im „Stop-and-Go"-Modus gefahren, ist die Mindestbetriebsdauer länger als wenn konstant bei höheren Geschwindigkeiten gefah ren wird. Hinzu kommt, dass aus Gründen der Verbrauchseinspa rung moderne Fahrzeuge mit einer Start-Stopp-Automatik ausge stattet sind, welche im „Stop-and-Go"-Modus den Verbrennungs motor bei Stillstand abschaltet, wodurch die Mindestbetriebs dauer weiter verlängert wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass in vielen Fällen ein Kraft fahrzeug nicht länger als 10 Minuten ununterbrochen betrieben wird. Folglich werden die ausgestoßenen Abgase in vielen Fäl len nicht oder nur teilweise nachbehandelt, was zu entspre chend hohen Schadstoffkonzentrationen insbesondere in Groß städten führt.

Um den hohen Schadstoffkonzentrationen entgegenzuwirken, ist die „Abgasnorm Euro 7" erlassen worden. Um diese Abgasnorm er füllen zu können, ist es notwendig, den Katalysator eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor innerhalb von 1 Minute auf die oben genannte Betriebstemperatur zu bringen. Hierzu reicht die im Abgas enthaltene thermische Energie nicht aus, weshalb der Katalysator aktiv beheizt werden muss.

Hierzu ist es bekannt, elektrische Heizungen zu verwenden. Zur Aufheizung des Katalysators von der Umgebungstemperatur bis zu der oben genannten Betriebstemperatur ist jedoch eine hohe Leistung erforderlich, welche im Bereich von lObis 30 kW und darüber liegt. Die üblicherweise eingesetzten Fahrzeugbatte rien kommen hierbei schnell an Grenzen, wobei Hybridfahrzeuge besonders betroffen sind.

Um die Fahrzeugbatterien zu schonen, kann der Katalysator an stelle von elektrischer Energie mit der im Brennstoff enthal tenen chemischen Energie beheizt werden. Ein entsprechender Brenner, mit welchem der Katalysator auf die Betriebstempera tur aufgeheizt wird und in welchen der Brennstoff unter Ver wendung von Einspritzdüsen eingespritzt wird, benötigt aber nur sehr geringe Mengen von Brennstoff. Die entsprechenden Massenströme liegen bei ca. 1 bis 2 kg/h. Um den Katalysator möglichst brennstoffsparend auf die Betriebstemperatur zu bringen, ist es daher notwendig, kleinste Massenströme von Brennstoff exakt zu regeln. Hierzu können beispielsweise Ven tile eingesetzt werden, die beispielsweise in der DE 102012 214 734 Al, der DE 4111 537 Al, der DE 102016 121 206 Al, der DE 102006 040 311 Al und der DE 2813 090 Al offenbart sind.

Grundsätzlich können zwei verschiedene Arten von Ventilen ein gesetzt werden, nämlich zum einen ein Sitzventil, und zum an deren ein Schieber- oder Kolbenventil. Sitzventile haben je doch den Nachteil, dass sie pro Hubeinheit eine vergleichs weise große Strömungsquerschnittsfläche freigeben, so dass sie sich nicht oder nur bedingt eignen, die hier benötigten Mengen an Brennstoff mit der ausreichenden Präzision zu regeln.

Die Regelung von kleinsten Brennstoffmengen lässt sich mit ei nem Schieber- oder Kolbenventil deutlich einfacher umsetzen. Hierbei ist der als Kolben ausgebildete Absperrkörper mit ei ner Steuernut versehen, welche je nach Stellung des Kolbens im Ventil eine größere oder kleinere Strömungsquerschnittsfläche freigibt. Prinzipbedingt weisen jedoch Schieber- oder Kolben ventil eine gewisse Leckage auf. Wenn beispielsweise ein Kraftfahrzeug längere Zeit nicht bewegt werden würde, könnte sich eine große Menge an Brennstoff unkontrolliert ansammeln, welche beim Entzünden Probleme bereiten kann. Um eine Abhilfe für diese Situation zu schaffen, ist es bekannt, ein Sitzven til und ein Schieber- oder Kolbenventil in Reihe zu schalten. Das Sitzventil dient dazu, eine Leitung leckagefrei abzudich ten, während das Schieber- oder Kolbenventil zur Regelung des Masse- oder Volumenstroms verwendet wird. Allerdings ist hier der Aufwand zur Bereitstellung relativ hoch, da zwei Bauteile benötigt werden, die zudem einen entsprechenden Bauraum benö tigen. Darüber hinaus müssen das Sitzventil und das Schieber- oder Kolbenventil regelungstechnisch aufeinander abgestimmt werden, wodurch der Aufwand weiter steigt.

Weitere Ventile sind beispielsweise in der DE 102012 214 734 Al, der DE 4111 537 Al, der DE 102016 121 206 Al, der DE 10 2006 040 311 Al und der DE 28 13 090 Al offenbart.

Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stromregelventil vorzuschlagen, mit welchem auch kleine Massenströme leckagefrei und mit einer ausreichenden Präzision geregelt werden können. Darüber hinaus liegt einer Ausbildung der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Stromregelventils anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1, 17 und 21 an gegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Stromregelven til zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids, umfassend

- mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang,

- einen mit dem Eingang fluidisch verbundenen ersten Druck raum,

- einen mit dem Ausgang fluidisch verbundenen zweiten Druckraum, wobei der erste Druckraum entlang einer Längs achse axial versetzt zum zweiten Druckraum angeordnet ist,

- einen Stößel, der entlang der Längsachse bewegbar gela gert und mittels einer bestrombaren Betätigungseinrich tung entlang der Längsachse bewegbar ist,

- einen Ventilsitz, und - einen Kolben, welcher o entlang der Längsachse bewegbar gelagert und mittels des Stößels entlang der Längsachse zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung be wegbar ist, o einen Durchtrittskanal bildet, der den ersten Druck raum und den zweiten Druckraum zumindest in der zweiten Endstellung fluidisch miteinander verbindet, o einen Dichtabschnitt aufweist, der in der ersten Endstellung am Ventilsitz anliegt und in der ersten Endstellung den ersten Druckraum fluidisch vom zwei ten Druckraum trennt, und o eine Steuernut aufweist, die eine Strömungsquer schnittsfläche bereitstellt, welche den Durchtritts kanal und den ersten Druckraum oder den Durchtritts kanal und den zweiten Druckraum fluidisch miteinan der verbindet, wenn sich der Kolben zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung be findet, wobei die Größe der Strömungsquerschnittflä che in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwi schen der ersten Endstellung und der zweiten End stellung veränderbar ist.

Der Kolben weist einerseits einen Dichtabschnitt und anderer seits eine Steuernut auf. Mit dem Dichtabschnitt kann das Stromregelventil in der ersten Endstellung leckagefrei ge schlossen werden. Folglich kann die erste Endstellung auch als Verschlussstellung bezeichnet werden. Mit der Steuernut kann die Strömungsquerschnittsfläche, welche das Fluid durchströmen muss, in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwischen der ersten und der zweiten Endstellung gewählt werden. Das Fluid kann dabei insbesondere Brennstoff sein, der zum Aufheizen ei nes Katalysators mittels eines Brenners verwendet wird, wobei die Verwendung des Stromregelventils nicht auf eine bestimmte Art von Fluid begrenzt ist. Das vorschlagsgemäße Stromregel ventil vereint daher die Vorteile eines Sitzventils (leckage freie Abdichtung) mit den Vorteilen eines Schieber- oder Kol benventils (präzise Regelung selbst kleinster Massenströme). Eine Steuer- und regelungstechnische Abstimmung, wie sie bei in Reihe geschalteten Sitzventilen und Schieber- oder Kolben ventilen notwendig ist, entfällt. Zudem lässt sich Bauraum einsparen, da das Stromregelventil kompakter ausgestaltet wer den kann als separate Sitzventile und Schieber- oder Kolben ventile. Da nur ein Ventil gefertigt werden muss, wird ein Beitrag zum ressourcenschonenden Umgang mit Rohstoffen geleis tet. Bei einer ausreichenden Stückzahl sind auch Kostenvor teile zu erwarten.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann die Steuernut eine sich entlang der Längsachse ändernde Tiefe aufweisen. Da bei kann sich die Tiefe der Steuernut linear ändern, so dass sie einen gewissen Neigungswinkel zur Längsachse bildet. In dieser Ausführungsform lässt sich die Steuernut besonders ein fach fertigen. Es ist jedoch genauso gut möglich, der Steu ernut ein gewisses Profil zu geben, so dass sich die Tiefe der Steuernut nicht linear ändert. Dies kann aus regelungstechni- schen Gründen erwünscht sein.

In einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Steuernut eine sich entlang der Längsachse ändernde Breite aufweisen. Auch hier kann sich die Breite der Steuernut linear oder mit tels eines gewissen Profils ändern. Sowohl die sich ändernde Breite als auch die sich ändernde Tiefe der Steuernut sorgen dafür, dass sich die Strömungsquerschnittsfläche in Abhängig keit der Position des Kolbens zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung ändert. Entsprechend lässt sich der Massenstrom durch das Stromregelventil einstellen.

Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Kolben mittels einer ersten Feder in die erste Endstellung vorge spannt werden. Wie erwähnt, liegt der Dichtabschnitt in der ersten Endstellung am Ventilsitz an. Infolgedessen wird das Stromregelventil leckagefrei geschlossen. Wie ebenfalls er wähnt, wird der Kolben unter Zuhilfenahme des Stößels mittels einer bestrombaren Betätigungseinrichtung entlang der Längs achse verschoben. Für den Fall, dass aus welchen Gründen auch immer die Stromversorgung ausfallen sollte, wird mit der ers ten Feder gewährleistet, dass das Stromregelventil geschlossen ist. Insbesondere dann, wenn das Stromregelventil zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Brennstoffs verwendet wird, mit welchem ein Katalysator auf die Betriebstemperatur aufgeheizt wird, gewährleistet die erste Feder, dass das Stromregelventil geschlossen wird, wenn das betreffende Kraft fahrzeug abgestellt und nicht betrieben wird. Ein unkontrol liertes Ansammeln und/oder Austreten von Brennstoff wird ver mieden.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Stößel eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche sowie eine zwischen der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche verlaufende Stößelbohrung aufweisen, wobei die erste Stirnfläche zum Bewe gen des Kolbens mit demselben zusammenwirkt und die Stößelboh rung mit dem Durchtrittskanal fluidisch verbunden ist. Dabei kann ein dritter Druckraum vorgesehen sein, in welchen die Stößelbohrung an der zweiten Stirnfläche mündet. In dieser Ausführungsform ist es möglich, im ersten Druckraum und im dritten Druckraum denselben Druck einzustellen. Infolgedessen muss der Stößel nur gegen die von der ersten Feder ausgeübte Vorspannkraft bewegt werden, nicht jedoch gegen einen Diffe renzdruck. Die Betätigungseinrichtung kann daher entweder kleiner dimensioniert oder mit einem geringeren Strom betrie ben werden. Zudem lässt sich der Stößel schneller beschleuni gen, so dass die Regelung schneller und dynamischer erfolgen kann.

Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch aus zeichnen, dass der Stößel mittels einer zweiten Feder gegen den Kolben vorgespannt wird. Die zweite Feder unterstützt die Betätigungseinrichtung dabei, den Stößel zu bewegen, so dass auch hierdurch der Stößel schneller beschleunigt werden kann, was wiederum zu einer schnelleren und dynamischeren Regelung führt. Darüber hinaus wird vermieden, dass der Stößel unkon trolliert gegen den Kolben anschlägt. Infolgedessen auftre tende Geräusche und Beschädigungen werden vermieden. Zudem be wirkt die ständige Anlage des Kolbens am Stößel, dass immer ein Kraftfluss zwischen dem Kolben und dem Stößel vorhanden ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Stromregel ventil eine erste Verschlussschraube zum Einstellen der Vor spannkraft der ersten Feder und/oder eine zweite Verschluss schraube zum Einstellen der Vorspannkraft der zweiten Feder. Mit der Verschlussschraube werden die erste Feder und der Kol ben im Stromregelventil während der Montage bei einem bestimm ten Strom auf einen bestimmten Durchfluss eingestellt. Mit der zweiten Verschlussschraube kann die auf den Stößel und somit auch auf den Kolben wirkende Vorspannkraft der zweiten Feder eingestellt werden, wobei die Vorspannkraft der ersten Feder und diejenige der zweiten Feder entgegengesetzt wirken. Das Stromregelventil kann auf diese Weise kalibriert werden und garantieren einen gemeinsamen Referenzpunkt für den Betrieb im Fahrzeug und die dort hinterlegten Parameterdaten, um die Flu idmenge exakt regeln zu können.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann ein Kontakt kolben mit dem Kolben verbunden sein, wobei der Kontaktkolben mit der ersten Stirnfläche des Stößels zusammenwirkt. Je nach Ausgestaltung des Kolbens kann die Steuernut von derjenigen Kolbenstirnfläche ausgehen, welche mit dem Stößel zusammen wirkt. Insofern kann die betreffende Stirnfläche bei der An lage des Stößels an derselben beschädigt werden. Diese Beschä digungen wiederum können sich auch auf die Steuernut auswir ken, wodurch deren Form verändert werden kann. Die Formverän derung kann eine Veränderung der Strömungsquerschnittsfläche hervorrufen, wodurch die Steuerung oder die Regelung des Mas senstroms durch das Stromregelventil nachteilig beeinflusst werden kann. Der Kontaktkolben kann so ausgestaltet und ange ordnet werden, dass die betreffende Kolbenstirnfläche geschont wird, so dass die oben erwähnten Einflüsse auf die Steuernut verhindert werden können.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann der Kontakt kolben eine Durchgangsbohrung aufweisen, welche den Durch trittskanal und die Stößelbohrung fluidisch verbindet. Der Kontaktkolben kann im Wesentlichen rohrförmig und damit ein fach ausgebildet sein. Dabei wird sichergestellt, dass sich die Drücke im ersten Druckraum und im dritten Druckraum aus- gleichen können.

In einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Kontaktkol ben zumindest eine in die Durchgangsbohrung mündende weitere Bohrung aufweisen, welche die Durchgangsbohrung fluidisch mit der Steuernut verbindet. Folglich ist auch der Durchtrittska nal fluidisch mit den weiteren Bohrungen verbunden. In dieser Ausführungsform wird der Kontaktkolben in den Strömungsweg des Fluids durch das Stromregelventil eingebunden. Die konstruk tive Ausgestaltung des Kontaktkolbens kann hierdurch einfach gehalten werden.

Bei einer weitergebildeten Ausführungsform können der erste Druckraum und der zweite Druckraum sowie der Ventilsitz von einem in das Stromregelventil einsetzbaren Einsatzteil gebil det werden. Das Einsatzteil wird auch als „Cartridge" bezeich net. Die Verwendung eines Einsatzteils vereinfacht die Ferti gung des Stromregelventils deutlich, so dass die Herstellungs kosten gering gehalten werden können.

Eine weitere Ausführungsform kann so ausgestaltet sein, dass im Dichtabschnitt ein Dichtelement angeordnet ist, welches ei nen bezogen auf eine durch die Längsachse verlaufende Schnitt ebene einen polygonalen Querschnitt aufweist. In vielen Fällen werden die Dichtelemente als O-Ringe ausgeführt, welche einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Auf grund des kreisförmigen oder elliptischen Querschnitts liegen die O-Ringe mit einer vergleichsweise geringen Anlagefläche in der betreffenden Nut an, wodurch es zu einer relativ starken Verformung kommt, wenn sich das Stromregelventil in der ersten Endstellung befindet und der O-Ring entsprechend belastet wird. Soll das Stromregelventil geöffnet werden, müssen zuerst die Verformungen überwunden werden, wozu ein bestimmter Hub erforderlich ist. Dieser Hub steht dann aber nicht mehr für die Regelung der Massenströme zur Verfügung, was sich negativ auf die Dynamik und die Genauigkeit der Regelung auswirkt.

Wenn das Dichtelement einen polygonalen Querschnitt aufweist, kann es großflächig an der betreffenden Nut anliegen, wodurch die Verformung in der ersten Endstellung deutlich verringert werden kann. Infolgedessen öffnet das Stromregelventil bereits bei geringeren Hüben, wodurch die Genauigkeit und die Dynamik der Regelung der Massenströme verbessert werden. Bei Dichtele menten mit einen polygonalen Querschnitte bietet es sich ins besondere an, die betreffende Nut entweder im Ventilgehäuse o- der am Kolben anzuordnen, wodurch die konstruktive Freiheit erhöht wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Stromregelventil einen Temperatursensor zum Bestimmen der Temperatur des Fluids im Eingang aufweisen. Die Viskosität und die Dichte von Flui den sind im allgemeinen Temperatur abhängig. Die Kenntnis der Temperatur des Fluids im Eingang kann bei der Regelung des Stromregelventils und insbesondere bei der Bestimmung der axi alen Position des Kolbens berücksichtigt werden. Infolgedessen kann die Größe der Strömungsquerschnittsfläche so angepasst werden, dass der benötigte Massenstrom durch das Regelventil unabhängig von der Temperatur des Fluids bereitgestellt werden kann.

Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch aus zeichnen, dass das Stromregelventil einen ersten Drucksensor zum Bestimmen des Drucks des Fluids im Eingang aufweist. Der Massenstrom des Fluids durch das Stromregelventil ist abhängig vom Druck des Fluids. Der Druck, den das Fluid im Eingang auf weist, kann, wie bereits für die Temperatur beschrieben, bei der Regelung des Stromregelventil berücksichtigt werden. In folgedessen lässt sich der gewünschte Massenstrom unabhängig vom Druck des Fluids im Eingang einstellen.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sich anbieten, dass das Stromregelventil einen zweiten Drucksensor zum Bestimmen des Drucks des Fluids im Ausgang aufweist. Üblicherweise herrscht am Ausgang Atmosphärendruck. Es kann aber auch Be triebszustände geben, bei welchen am Ausgang ein Unterdrück herrscht. Infolgedessen stellt sich ein Saugeffekt ein, der wiederum einen Einfluss auf den Massenstrom durch das Stromre gelventil ausübt. Für den Fall, dass das Stromregelventil so wohl den ersten Drucksensor als auch den zweiten Drucksensor aufweist, lässt sich ein Differenzdruck zwischen dem Eingang und dem Ausgang bestimmen, der wiederum bei der Regelung des Stromregelventil berücksichtigt werden kann, ebenfalls mit dem Ziel, den gewünschten Massenstrom durch das Stromregelventil möglichst exakt einstellen zu können. In diesem Fall kann das Stromregelventil auch als ein Druckregelventil verwendet wer den. Dieser Fall kann beispielsweise dann auftreten, wenn ein bestimmter Druck für die Funktion der Einspritzdüse benötigt wird. Hierbei können die Einspritzdüsen so ausgestaltet sein, dass sie über einen verfügbaren Querschnitt und vorhanden Druck eine bestimmte Menge an Brennstoff durchströmen lassen. Diese Charakteristik einer Einspritzdüse, also der Zusammen hang zwischen verfügbarem Querschnitt, herrschendem Druck und hieraus resultierendem Massenstrom kann auf einer entsprechen den Einheit hinterlegt sein. Somit lässt sich über den Druck der Massenstrom durch die Einspritzdüse zum Brenner mittels des Drucksensors steuern oder regeln. Der durch die Steuernut strömende Massenstrom ist druckabhängig, weshalb mit dem ers ten Drucksensor das Druckniveau stromaufwärts der Steuernut bestimmt wird, um die Steuernut in die korrekte Position zu stellen. Der zweite Drucksensor dient beispielsweise dazu, den Druck vor oder an einer Drossel oder Blende zu bestimmen, die stromabwärts der Steuernut angeordnet ist. Insofern betrifft eine Ausführung der Erfindung auch die Verwendung des Stromre gelventils nach einer der vorherigen Ausführungsformen als ein Druckregelventil. In diesem Fall kann der Begriff „Stromregel ventil" durch den Begriff „Druckregelventil" ersetzt werden. Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch aus zeichnen, dass das Stromregelventil eine Positionsbestimmungs einheit zum Bestimmen des Kolbens aufweist. Wie erwähnt, kann der Kolben mittels der ersten Feder in die erste Endstellung vorgespannt werden. Aufgrund von Reibung des Kolbens an den benachbarten Bauteilen tritt eine mehr oder weniger große Hys terese auf, die sich im Betrieb des Stromregelventils ändern kann und von Schmutz und Partikeln beeinflusst werden kann. Infolgedessen ändert sich auch die eingestellte Zuordnung zwi schen der Stärke der Bestromung und der hieraus resultierenden Stellung des Kolbens. Dies kann dazu führen, dass die Steue rung oder Regelung des Massenstroms nicht mehr mit der ge wünschten Genauigkeit erfolgen kann. Eine derartige Hysterese tritt insbesondere dann auf, wenn die Bewegungsrichtung des Kolbens umgekehrt wird. Insbesondere kann man nicht mit der notwendigen Sicherheit eine Aussage darüber treffen, ob sich das Stromregelventil tatsächlich in der ersten Endstellung be findet und folglich geschlossen ist. Insofern kann sich unbe merkt eine gewisse Leckage einstellen. Wenn beispielsweise ein Kraftfahrzeug längere Zeit nicht bewegt werden würde, könnte sich eine größere Menge an Brennstoff unkontrolliert ansam meln, welche beim Entzünden Probleme bereiten kann.

Mit der Positionsbestimmungseinheit lässt sich eine Aussage über die Position des Kolbens treffen. Im einfachsten Fall kann die Positionsbestimmungseinheit einen Kontaktschalter um fassen, der dann ein entsprechendes Signal erzeugt, wenn sich der Kolben in der ersten Endstellung befindet. Folglich lässt sich bestimmen, ob das Stromregelventil tatsächlich geschlos sen ist oder nicht. Die Positionsbestimmungseinheit kann aber auch so ausgestaltet sein, dass die aktuelle Position des Kol bens kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich bestimmbar ist. Folglich lässt sich die Ist-Position des Kolbens bestimmen und mit der Soll-Position vergleichen. Bei einer Abweichung kann entsprechend korrigiert werden. Somit kann ein geschlossener Regelkreis realisiert werden. Auch kann festgestellt werden, wenn der Kolben im Stromregelventil feststecken sollte. Es kann ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden, welches auf die entsprechende Störung hinweist und einen Werkstattauf enthalt empfiehlt.

Eine Ausführung der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids, mit einem Stromregelventil, und einem Brenner, der einen Brennraum aufweist, wobei das Stromregelventil umfasst mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang, wobei der Ausgang fluidisch mit dem Brennraum verbunden ist, einen mit dem Eingang fluidisch verbundenen ersten Druckraum, einen Stößel, der entlang der Längsachse bewegbar im Ventilgehäuse gelagert und mittels einer bestrombaren Betätigungseinrichtung entlang der Längsachse bewegbar ist, einen Ventilsitz, und einen Kolben, welcher o entlang der Längsachse bewegbar im Ventilgehäuse ge lagert und mittels des Stößels entlang der Längs achse zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar ist, o einen Durchtrittskanal bildet, der den ersten Druck raum und den Brennraum zumindest in der zweiten End stellung fluidisch miteinander verbindet, o einen Dichtabschnitt aufweist, der in der ersten Endstellung am Ventilsitz anliegt und in der ersten Endstellung den ersten Druckraum fluidisch vom Brennraum trennt, und o eine Strömungsquerschnittsfläche zwischen dem Kolben und dem Durchtrittskanal bereitstellt, welche den Durchtrittskanal und den ersten Druckraum oder den Durchtrittskanal und den Brennraum fluidisch mitei nander verbindet, wenn sich der Kolben zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung be findet, wobei die Größe der Strömungsquerschnittflä che in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwi schen der ersten Endstellung und der zweiten End stellung veränderbar ist.

In dieser Ausführung ist die Einspritzdüse des Brenners in das Stromregelventil integriert. Folglich lässt sich die Ein spritzdüse mittels der bestrombaren Betätigungseinrichtung di rekt steuern oder regeln, wodurch die Präzision des Massen stroms, der in den Brennraum eingespritzt wird, weiter erhöht werden kann. Zudem wird die Anzahl der Bauteile reduziert, wodurch die Zuverlässigkeit der Anordnung erhöht wird.

Gemäß einer weiteren Ausführung weist der Kolben eine Drall struktur auf, welche das Fluid beim Strömen in den Brennraum in einen Drall versetzt. Die Drallstruktur kann Nuten und/oder Vorsprünge aufweisen, welche dem Fluid eine gewisse Richtung vorgeben, insbesondere eine radiale Richtungskomponente auf prägen. Dadurch wird der in den Brennraum eingebrauchte Brenn stoff im Vergleich zu einem Kolben ohne Drallstruktur besser verteilt, wodurch feinere Partikel entstehen, die zu einer besseren Verbrennung führen. Eine Variante der Vorrichtung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids, umfassend

- ein Fluidreservoir zum Vorhalten des Fluids,

- eine Hauptleitung, durch welche das Fluid zu einem Ver braucher geleitet werden kann,

- eine in der Hauptleitung angeordnete Förderpumpe zum För dern des Fluids in derselben,

- einen Brenner, welcher einen Brennraum aufweist,

- eine von der Hauptleitung abzweigende und in den Brenn raum mündende Nebenleitung, und

- ein in der Nebenleitung angeordnetes Stromregelventil nach einem der zuvor erwähnten Ausführungsformen, mit welchem der Massenstrom in den Brennraum steuerbar oder regelbar ist.

Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit der vor schlagsgemäßen Vorrichtung erreichen lassen, entsprechen den jenigen, die für das vorliegende Stromregelventil erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass es mit dem vorliegenden Stromregelventil möglich ist, selbst kleinste Massenströme ausreichend exakt steuern oder regeln zu können, ohne dass eine Leckage auftritt. Es ist nicht notwen dig, räumlich getrennte Sitzventile und Schieber- oder Kolben ventile einzusetzen. Eine Abstimmung zu Steuer- oder rege lungstechnischen Zwecken kann entfallen.

Gemäß einer weiteren Variante ist zwischen dem Stromregelventil und dem Brennraum eine Ab zweigung angeordnet ist, in welcher aus der Nebenleitung eine Niederdruckleitung abzweigt und in den Brennraum mündet, wobei

- in der Nebenleitung eine erste Drossel und/oder - in der Niederdruckleitung eine zweite Drossel angeordnet ist und

- in der Nebenleitung ein Nebenleitungsventil und/oder

- in der Niederdruckleitung ein Niederdruckventil angeord net sind, welche die Nebenleitung und/oder die Nieder druckleitung in Abhängigkeit des Drucks zwischen dem Stromregelventil und der Abzweigung freigibt oder sperrt.

Beispielsweise kann die erste Drossel als eine Hochdruckdros sel und die zweite Drossel als eine Niederdruckdrossel ausge führt sein. Wird nur eine geringe Wärmeleistung benötigt, kann der Brennstoff durch die zweite Drossel in den Brennraum ein gespritzt werden. Bei höheren Wärmeleistungen kann der Brenn stoff mit einem höheren Druck und einem höheren Massenstrom durch die erste Drossel in den Brennraum eingebracht werden. Der Brenner kann somit mit unterschiedlichen Leistungen be trieben werden. Der Massenstrom des in den Brennraum einge- brachten Brennstoffs kann besser an die tatsächlich benötigte Wärmeleistung angepasst werden. Der Brennstoffverbrauch kann hierdurch reduziert werden.

Um die Drosselverluste des Nebenleitungsventils und/oder des Niederdruckventils gering zu halten, können Rückstellfedern mit einer degressiven oder fallende Federkennlinie verwendet werden. Ist der notwendige Druck zum Schalten des Ventils er reicht, wird dem Schaltvorgang kein weiterer Widerstand mehr entgegengesetzt und der maximale Querschnitt nahezu sofort freigegeben. Infolge der fallenden Kraft über den Hub entsteht ein digitales Schaltverhalten in den jeweiligen Ventilen.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung soll unter einer Dros sel auch eine Blende verstanden werden. Insbesondere soll die Tatsache, ob der Druckverlust temperaturabhängig ist oder nicht, unerheblich sein.

Eine Ausbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be treiben eines Stromregelventils nach einer der vorherigen Aus führungsformen, umfassend die folgenden Schritte:

- Vorspannen des Kolbens in die erste Endstellung mittels der ersten Feder, so dass der Dichtabschnitt am Ventil sitz anliegt,

- Bestromen der Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Stö ßels entlang der Längsachse derart, dass o der Kolben gegen die Vorspannkraft der ersten Feder entlang der Längsachse verschoben und der Dichtab schnitt vom Ventilsitz weg bewegt wird und o die Steuernut den Durchtrittskanal und den ersten Druckraum oder den Durchtrittskanal und den zweiten Druckraum fluidisch miteinander verbindet, wobei o die Größe der Strömungsquerschnittfläche der Steu ernut in Abhängigkeit der Position des Kolbens zwi schen der ersten Endstellung und der zweiten End stellung mittels der Bestromung der Betätigungsein richtung veränderbar ist.

Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vor schlagsgemäßen Verfahren erreichen lassen, entsprechen denje nigen, die für das vorliegende Stromregelventil erörtert wor den sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass es mit dem vorliegenden Stromregelventil möglich ist, selbst kleinste Massenströme ausreichend exakt steuern oder regeln zu können, ohne dass eine Leckage auftritt. Es ist nicht notwendig, räum lich getrennte Sitzventile und Schieber- oder Kolbenventile einzusetzen. Eine Abstimmung zu Steuer- oder regelungstechni- schen Zwecken kann entfallen.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Fol genden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausfüh rungsform eines vorschlagsgemäßen Stromregelventils,

Figur 2 eine Seitenansicht des in Figur 1 dargestellten Stromregelventils,

Figur 3 eine Schnittdarstellung durch das Stromregelventil entlang der in Figur 2 definierten Schnittebene A-A,

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des in Figur 3 definier ten Ausschnitts B,

Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des in Figur 4 definier ten Ausschnitts C,

Figur 6 eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Ausfüh rungsform eines Stromregelventils in Anlehnung an die in Figur 5 gewählte Darstellung,

Figuren 7A bis 7D verschiedene Ausführungen der Steuernut

Figuren 8A und 8B eine vergrößerte Darstellung eines drittes

Ausführungsbeispiels in Anlehnung an die in Figur 4 gewählte Darstellung, Figuren 9A und 9B eine vergrößerte Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels in Anlehnung an die in Figur 4 gewählte Darstellung,

Figur 10 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels ei ner Vorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Massen stroms eines Fluids,

Figur 11 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels ei ner Vorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Massen stroms eines Fluids,

Figur 12 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels ei ner Vorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Massen stroms eines Fluids,

Figur 13 ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels ei ner Vorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Massen stroms eines Fluids,

Figur 14 ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels ei ner Vorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Massen stroms eines Fluids,

Figur 15 eine Schnittdarstellung durch eine dritte zweites Ausführungsform des Stromregelventils, und

Figur 16 eine Teildarstellung eines Kolbens mit einer Drall struktur.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils 10 gemäß der vorliegenden Erfindung anhand einer perspektivischen Darstellung bzw. anhand einer Seitenan sicht gezeigt. Das Stromregelventil 10 weist ein Ventilgehäuse 12 mit einem Eingang 14 und einem Ausgang 16 auf. Am Eingang 14 kann eine hier nicht dargestellte Zuführleitung angeschlos sen werden, mit welchem ein Fluid, beispielsweise Brennstoff, von einer Druckquelle dem Stromregelventil 10 zugeführt werden kann. Entsprechend kann am Ausgang 16 eine ebenfalls nicht dargestellte Abführleitung angeschlossen werden, mit welchem das Fluid, welches das Stromregelventil 10 durchströmt hat, an einen Verbraucher, beispielsweise einen Brenner (siehe bei spielsweise Figur 10), weitergeleitet werden kann. Weiterhin ist am Ventilgehäuse 12 ein Temperatursensor 18 befestigt, mit welchem die Temperatur des Fluids im Eingang 14 bestimmt wer den kann. Weiterhin ist ein erster Drucksensor 20 am Ventilge häuse 12 befestigt, der dazu dient, den Druck des Fluids im Eingang 14 zu bestimmen. Darüber hinaus umfasst das Stromre gelventil 10 einen zweiten Drucksensor 22, der zur Bestimmung des Drucks des Fluids im Ausgang 16 eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist in Figur 1 eine Betätigungseinrichtung 24 dargestellt, welche bestromt werden kann. Entsprechend sind in Figur 1 Stromanschlüsse 26 erkennbar. Auf die genaue Funktion der Betätigungseinrichtung 24 wird im Folgenden näher einge gangen.

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stromregelventils 10 entlang der der Figur 2 definierten Schnittebene A-A. Man erkennt, dass das Ventilge häuse 12 als ein Ventilblock 28 und folglich massiv ausgebil det ist. In den Ventilblock 28 ist ein hülsenförmiges Einsatz teil 30 eingesetzt, wozu der Ventilblock 28 eine entsprechende Ventilblockbohrung 32 aufweist. Innerhalb des Einsatzteils 30 ist ein erster Druckraum 34 angeordnet, welcher mit einer Ein gangsbohrung 36 fluidisch mit dem Eingang 14 verbunden ist. Unter dem Begriff „fluidisch verbunden" kann im Folgenden ver standen werden, dass ein Fluid zwischen den fluidisch verbun denen Bauteilen strömen kann, ohne dass diese notwendigerweise mechanisch miteinander verbunden sind.

Innerhalb des Einsatzteils 30 ist ein Kolben 38 entlang einer von der Ventilblockbohrung 32 definierten Längsachse L ver schiebbar gelagert. Wie insbesondere aus der Figur 4 erkennbar ist, welche den in Figur 3 definierten Ausschnitt B vergrößert darstellt, ist der Kolben 38 mit einem Dichtabschnitt 40 ver sehen, in welchem ein Dichtelement 41 angeordnet ist, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein O-Ring 42 ausgebil det ist. Der Kolben 38 wird von einer ersten Feder 44 gegen einen Ventilsitz 46 gedrückt, der vom Einsatzteil 30 gebildet wird. Dabei ist der Kolben 38 so ausgeführt, dass er mit dem Dichtabschnitt 40 am Ventilsitz 46 anliegt, in diesem Fall mit dem O-Ring 42. Alternativ kann auch ein metallischer Dichtsitz (nicht dargestellt) vorgesehen sein, bei welchem der Kolben 38 einen Außenkonus aufweist, der gegen einen Innenkonus des Ein satzteils 30 gedrückt werden kann. Die erste Feder 44 stützt sich an einer ersten Verschlussschraube 48 ab, die in das Ein satzteil 30 eingeschraubt ist, wie insbesondere aus der Figur 3 erkennbar. Mit der ersten Verschlussschraube 48 kann die Vorspannung der ersten Feder 44 eingestellt werden. Das Ein satzteil 30 ist am linken Ende mit einem Deckel 49 abgedeckt.

Bezugnehmend auf die Figur 4 ist der Kolben 38 mit einem Durchtrittskanal 50 versehen, der eine Sacklochbohrung 52 und im Bereich des geschlossenen Endes eine Anzahl von senkrecht zur Längsachse L verlaufende Radialbohrungen 54 umfasst. Am freien Ende des Durchtrittskanals 50 ist ein Kontaktkolben 56 mit dem Kolben 38 verbunden. Der Kontaktkolben 56 ist mit ei ner Durchgangsbohrung 58 ausgestattet, die in etwa mit dem Durchtrittskanal 50 fluchtet. Darüber hinaus weist der Kon taktkolben 56 eine Anzahl von weiteren Bohrungen 60 auf, die senkrecht zur Längsachse L verlaufen und in die Durchgangsboh rung 58 münden. Wie insbesondere aus der Figur 5 erkennbar, welche den in Figur 4 gekennzeichneten Ausschnitts C vergrö ßert zeigt, weist der Kolben 38 im Bereich des Endes, an wel chem der Kontaktkolben 56 mit dem Kolben 38 verbunden ist, eine Steuernut 62 auf, die von einer Kolbenstirnfläche 64 des Kolbens 38 ausgeht.

Die Figuren 7A bis 7D zeigen einige Ausführungsformen dieser Steuernut 62. Die Figuren 7A bis 7B sind eine prinzipielle Draufsicht auf die Steuernut 62 und auf den Kolben 38, während die Figuren 7C und 7D eine prinzipielle Schnittdarstellung durch die Steuernut 62 und folglich durch den Kolben 38 zei gen. Aus den Figuren 7A und 7B ist erkennbar, dass die Steu ernut 62 eine sich entlang der Längsachse L ändernde Breite W auf weisen kann. Während sich die Breite W der in Figur 7A ge zeigten Steuernut 62 linear entlang der Längsachse L ändert, ändert sich die Breite W der in Figur 7B gezeigten Steuernut 62 entlang der Längsachse L mittels eines nicht-linearen Zu sammenhangs.

In den Figuren 7C und 7D ist gezeigt, dass sich die Tiefe T der Steuernut 62 entlang der Längsachse L ändern kann. Wiede rum ändert sich die Tiefe in der in Figur 7C gezeigten Steu ernut 62 linear entlang der Längsachse L, während sich die Tiefe T der in Figur 7D gezeigten Steuernut 62 entlang der Längsachse L mit einem nicht-linearen Zusammenhang ändert. Die Steuernut 62, welche in Figur 5 gezeigt ist, entspricht im We sentlichen derjenigen, die in Figur 7C dargestellt ist. Aus der Figur 5 ist ebenfalls erkennbar, dass der Kontaktkol ben 56 pilzförmig aufgebaut ist und einen radial nach außen überstehenden Rand 66 bildet. Dieser Rand 66 steht entlang der Längsachse L über die Kolbenstirnfläche 64 über, so dass ein Zwischenraum 68 zwischen dem Kolben 38 und dem Rand 66 gebil det wird. Dieser Zwischenraum 68 schließt sich radial nach au ßen den weiteren Bohrungen 60 des Kontaktkolbens 56 an.

Insbesondere bezugnehmend auf die Figuren 4 und 5 ist im Ein satzteil 30 ein zweiter Druckraum 70 angeordnet, der mittels einer Ausgangsbohrung 72 fluidisch mit dem Ausgang 16 verbun den ist, was besonders deutlich aus der Figur 3 hervorgeht.

Aus der Figur 3 geht ebenfalls hervor, dass die Betätigungs einrichtung 24 einen Elektromagnet 74 umfasst, mit welchem ein konzentrisch zur Längsachse L gelagerter Stößel 76 entlang der Längsachse L verschoben werden kann. Der Stößel 76 weist eine erste Stirnfläche 78 auf, welche insbesondere in Figur 5 gut erkennbar ist, und welche mit dem Kontaktkolben 56 zur Anlage gebracht werden kann. Darüber hinaus weist der Stößel 76 eine zweite Stirnfläche 80 auf, die in Figur 3 gezeigt ist. Zwi schen der ersten Stirnfläche 78 und der zweiten Stirnfläche 80 verläuft eine Stößelbohrung 82, welche an der zweiten Stirn fläche 80 in einen dritten Druckraum 83 mündet. Aus der Figur 5 ist erkennbar, dass die Stößelbohrung 82 im Bereich der ers ten Stirnfläche 78 fluidisch mit der Durchgangsbohrung 58 des Kontaktkolbens 56 und folglich auch mit dem Durchtrittskanal 50 des Kolbenbodens verbunden ist. Darüber hinaus ist aus Fi gur 3 erkennbar, dass eine zweite Feder 84 zumindest teilweise im dritten Druckraum 83 angeordnet ist und den Stößel 76 gegen den Kontaktkolben 56 vorspannt. Die zweite Feder 84 stützt sich auf einer zweiten Verschlussschraube 86 ab, mit welcher die Vorspannkraft der zweiten Feder 84 eingestellt werden kann.

Bezugnehmend auf die Figur 2 wird deutlich, dass zwei Querboh rungen 90 die Stößelbohrung 82 mit einem Ankerraum 92 verbin den. Weiterhin weist der Elektromagnet 74 einen Konus 94, ei nen Anker 96, eine Kupferspule 98 und eine nicht magnetische Hülse auf. Die Kupferspule 98 kann auch aus einem anderen ge eigneten Material bestehen. Auf diese Weise wird erreicht, dass das magnetische Feld so gelenkt wird, dass die vom Elekt romagnet aufgebrachte Magnetkraft möglichst effektiv auf den Stößel 76 übertragen und in eine lineare Bewegung des Stößels umgewandelt werden kann.

Das Stromregelventil 10 wird auf folgende Weise betrieben: Im stromlosen Zustand, welcher in den Figuren 3 bis 5 gezeigt ist, wird der Kolben 38 mit der ersten Feder 44 gegen den Ven tilsitz 46 gedrückt, so dass der Kolben 38 eine erste Endstel lung einnimmt, in welcher das Regelventil insbesondere mit dem O-Ring 42 leckagefrei abgedichtet wird. Es handelt sich daher um ein „normally closed"-Stromregelventil 10. Die zweite Feder 84 drückt den Stößel 76 gegen den Kontaktkolben 56. Da die von der zweiten Feder 84 ausgeübte Vorspannkraft geringer ist als die von der ersten Feder 44 ausgeübte Vorspannkraft, wird der Kolben 38 nicht vom Ventilsitz 46 weg bewegt. Das Fluid, wel ches mit einem bestimmten Eingangsdruck am Eingang 14 anliegt, kann in der ersten Endstellung nur über die Eingangsbohrung 36 in den ersten Druckraum 34 und bis zum Ventilsitz 46 strömen, weiter aber nicht. Wird nun die Betätigungseinrichtung 24 bestromt, wird der Stößel 76 zum Kontaktkolben 56 und zum Kol ben 38 hin bewegt, infolgedessen der Kolben 38 zusammen mit dem Kontaktkolben 56 gegen die Wirkrichtung der Vorspannkraft der ersten Feder 44 und gegen den auf den Ventilsitz 46 wir kenden Differenzdruck zwischen dem Eingang 14 und dem Ausgang 16 verschoben wird. Bezogen auf die in den Figuren 3 bis 5 ge wählte Darstellung werden der Stößel 76, der Kontaktkolbens 56 und der Kolben 38 nach links bewegt. Infolgedessen wird der Dichtabschnitt 40 vom Ventilsitz 46 weg bewegt. Sobald die Ra dialbohrungen 54 über den Ventilsitz 46 hinaus in den ersten Druckraum 34 verschoben werden, sind der erste Druckraum 34 und der Durchtrittskanal 50 fluidisch miteinander verbunden, infolgedessen das Fluid vom ersten Druckraum 34 durch den Durchtrittskanal 50 zur Durchgangsbohrung 58 und weiter durch die weiteren Bohrungen 60 zum Zwischenraum 68 zwischen dem Kolben 38 und dem Rand 66 des Kontaktkolbens 56 strömen kann. Gleichzeitig fließt das Fluid auch weiter durch die Stößelboh rung 82 und die Querbohrungen 90 in den Ankerraum 92 sowie in den dritten Druckraum 83. Hierdurch wird sichergestellt, dass die hydraulischen axialen Kräfte kompensiert werden und der Elektromagnet 74 nur gegen die Kraft der ersten Feder 44 ar beitet. Anschließend kann das Fluid in die Steuernut 62 hin einströmen. Aus Figur 5 ist erkennbar, dass zwischen dem zum zweiten Druckraum 70 hinweisenden Ende der Steuernut 62 und einer Wandung 88 des zweiten Druckraums 70 in der ersten End stellung eine gewisse Überdeckung D verbleibt. Mit dieser Überdeckung D wird sichergestellt, dass beim Öffnen des Ven tilsitzes 46 kein Fluid in die Ausgangsbohrung 72 fließt.

Erst wenn der Kolben 38 so weit nach links verschoben worden ist, bis dass die Steuernut 62 zumindest teilweise über die Wandung 88 in den zweiten Druckraum 70 hineinragt und folglich die Überdeckung D aufgehoben wird, kann das Fluid die Steu ernut 62 vollständig durchströmen und in den zweiten Druckraum 70 eintreten. Von dort aus kann es über die Ausgangsbohrung 72 zum Ausgang 16 weiterströmen. Wie bereits erwähnt weist der Stößel 76 die Stößelbohrung 82 auf, welche zwischen der ersten Stirnfläche 78 und der zweiten Stirnfläche 80 verläuft. Folglich kann das Fluid von der Durchgangsbohrung 58 des Kontaktkolbens 56 in die Stößelboh rung 82 eintreten und von dort weiter in den Ankerraum 92 und dritten Druckraum 83 strömen. Hierdurch wird erreicht, dass der Druck im dritten Druckraum 83 dem Druck im ersten Druck raum 34 entspricht. Infolgedessen müssen der Stößel 76, der Kontaktkolbens 56 und der Kolben 38 nicht gegen einen Diffe renzdruck bewegt werden, sobald eine Fluidkommunikation zwi schen dem ersten Druckraum 34 und dem dritten Druckraum 83 hergestellt worden ist. Insbesondere aus der Figur 4 ist er kennbar, dass zwischen dem Ventilsitz 46 und den Radialbohrun gen 54 ein gewisser Abstand entlang der Längsachse L ver bleibt, wenn sich der Kolben 38 in der ersten Endstellung be findet. Dieser Abstand ist in der ersten Endstellung geringer als die bereits erwähnte Überdeckung D. Infolgedessen findet der Druckausgleich zwischen dem ersten Druckraum 34 und dem dritten Druckraum 83 nicht unmittelbar nach einsetzender Bewe gung des Kolbens 38 vom Ventilsitz 46 weg statt, sondern zu nächst erst der O-Ring 42 aus dem Ventilsitz 46 bewegt. Viel mehr muss der Kolben 38 um eine bestimmte Distanz verschoben werden, um den Druckausgleich hersteilen zu können. Solange dieser Druckausgleich noch nicht hergestellt worden ist, müs sen Kolben 38, der Kontaktkolbens 56 und der Stößel 76 gegen den Differenzdruck bewegt werden, wozu die Betätigungseinrich tung 24 mit einem „peak-Strom" beaufschlagt werden kann. So bald der Druckausgleich hergestellt worden ist, müssen der Kolben 38, der Kontaktkolbens 56 und der Stößel 76 nur noch gegen die Differenz aus der Vorspannkraft der ersten Feder 44 und der Vorspannkraft der zweiten Feder 84 bewegt werden. Hierzu ist ein deutlich geringerer Strom notwendig. In der Stellung des Kolbens 38, in welcher der Druckausgleich bereits hergestellt worden ist, ist aber die Überdeckung D zwar ver ringert, aber noch nicht vollständig aufgehoben worden. Von der Steuernut 62 kann daher noch kein Fluid in den zweiten Druckraum 70 fließen.

Insbesondere bezugnehmend auf die Figuren 5 bis 7D ist erkenn bar, dass sich je nach Position des Kolbens 38 die Größe der Strömungsquerschnittsfläche, welche die Steuernut 62 freigibt, verändert. Solange die Steuernut 62 nicht in den zweiten Druckraum 70 hineinragt, kann davon ausgegangen werden, dass das Fluid nicht von der Steuernut 62 in den zweiten Druckraum 70 strömen kann. Je weiter die Steuernut 62 in den zweiten Druckraum 70 hineinragt, desto größer wird die von der Steu ernut 62 freigegebene Strömungsquerschnittsfläche und folglich der Massenstrom. Entsprechend kann der Massenstrom des Fluids durch das Stromregelventil 10 mittels der Position des Kolbens 38 eingestellt werden, wozu die Betätigungseinrichtung 24 mehr oder weniger stark bestromt wird. Die Vorspannkraft der ersten Feder 44 sorgt bei einer nachlassenden Bestromung dafür, dass der Kolben 38 in Richtung des Ventilsitzes 46, in den Figuren 3 bis 5 nach rechts, verschoben wird. Wenn der Kolben 38 so weit gegen die Wirkrichtung der ersten Feder 44, in den Figu ren 3 bis 5 nach links, verschoben worden ist, dass das Fluid direkt vom Zwischenraum 68 zwischen dem Kolben 38 und dem Rand 66 des Kontaktkolbens 56 in den zweiten Druckraum 70 fließen kann, verliert die Steuernut 62 ihren Einfluss auf den Massen strom des Fluids durch das Stromregelventil 10. In diesem Fall befindet sich der Kolben 38 in einer zweiten Endstellung. In der zweiten Endstellung kann ein sehr hoher Massenstrom einge stellt werden. Wird die Bestromung der Betätigungseinrichtung 24 aufgehoben, schiebt die erste Feder 44 den Kolben 38 zurück in die erste Endstellung. Der Massenstrom des Fluids durch das Stromregelventil 10 ist nicht nur abhängig von der Größe der von der Steuernut 62 freigegebenen Strömungsquerschnittsfläche, sondern unter ande rem auch von der Temperatur und dem Druck des Fluids im Ein gang 14. Aus diesem Grund können die Temperatur des Fluids im Eingang 14 mit dem Temperatursensor 18 und der Druck des Flu ids im Eingang 14 mit dem ersten Drucksensor 20 bestimmt wer den. Üblicherweise liegt am Ausgang 16 Atmosphärendruck an, so dass sich mit dem Druck des Fluids im Eingang 14 auch eine Druckdifferenz ermitteln lässt. Je nach Anwendungsbereich des Druckregelventils kann es aber auch Vorkommen, dass am Ausgang 16 ein Unterdrück vorliegt und somit Sogeffekte auftreten. Mit dem zweiten Drucksensor 22 lässt sich der Druck des Fluids im Ausgang 16 ermitteln, so dass ein Differenzdruck zwischen dem Eingang 14 und dem Ausgang 16 auch im Falle eines Unterdrucks am Ausgang 16 bestimmen lässt. Die vom Temperatursensor 18 ge messene Temperatur und die vom ersten Drucksensor 20 und vom zweiten Drucksensor 22 gemessenen Drücke des Fluids lassen sich bei der Regelung des Stromregelventils 10 berücksichti gen. Die Bestromung der Betätigungseinrichtung 24 lässt sich so wählen, dass sich der gewünschte Massenstrom durch das Druckregelventil auch bei sich ändernden Temperatur- und Druckverhältnissen einstellt.

Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stromre gelventils 10 in Anlehnung an die in Figur 5 gewählte Darstel lung. Der wesentliche Aufbau des Stromregelventils 10 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht dabei weitgehend dem des ersten Ausführungsbeispiels. Auch die Art und Weise, wie die beiden Stromregelventile 10 betrieben werden, ist weitge hend dieselbe. Vergleicht man jedoch die Steuernuten 62, so stellt man fest, dass die Steuernut 62 gemäß dem in Figur 6 dargestellten Stromregelventils 10 größer ist als die Steu ernut des in Figur 5 dargestellten Stromregelventils 10. Ins besondere ist die Tiefe T (vgl. Figuren 7A bis 7D) größer. Der Massenstrom des Fluids, der durch die Steuernut 62 strömen kann, ist entsprechend größer, so dass sich das in Figur 6 dargestellte Stromregelventil 10 zur Aufheizung von größeren Katalysatoren eignet, die beispielsweise in LKW oder Bauma schinen eingesetzt werden, während sich das in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Stromregelventil 10 für PKW geeignet ist.

Anzumerken ist zudem, dass in Figur 6 ein Ausgleichsring 102 erkennbar ist, mit welchem die Position des Kontaktkolbens 56 bezüglich der Längsachse L eingestellt werden kann. Dabei kön nen verschiedene Ausgleichsringe 102 eingesetzt werden, welche unterschiedliche Erstreckungen entlang der Längsachse L auf weisen. Fertigungsungenauigkeiten können mit dem Ausgleichs ring 102 ausgeglichen werden.

Mit der Verschlussschraube 48 werden die erste Feder 44 und der Kolben 38 im Stromregelventil 10 während der Montage bei einem bestimmten Strom auf einen bestimmten Durchfluss einge stellt. Das Stromregelventil 10 kann auf diese Weise kalib riert werden und garantieren einen gemeinsamen Referenzpunkt für den Betrieb im Fahrzeug und die dort hinterlegten Parame terdaten, um die Kraftstoffmenge exakt regeln zu können.

In den Figuren 8A und 8B ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils 10 in Anlehnung an die in Figur 4 ge wählte Darstellung ausschnittsweise vergrößert dargestellt. In Figur 8A befindet sich das Stromregelventil 10 in der ersten Endstellung, während es sich in Figur 8B zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung befindet. Der wesent liche Unterschied liegt in der Gestaltung des Dichtelements 41, welches im hier gezeigten dritten Ausführungsbeispiel nicht als ein O-Ring 42 ausgeführt ist, sondern welches einen bezogen auf eine durch die Längsachse L verlaufende Schnitt ebene polygonalen Querschnitt aufweist. Das Dichtelement 41 ist in einer im Kolben 38 angeordneten Dichtelement-Nut 43 an geordnet.

Wie insbesondere aus der Figur 8B hervorgeht, weist das Dich telement 41 einen rechteckigen Querschnitt auf. In der ersten Endstellung (siehe Figur 8A) liegt das Dichtelement 41 am Ven tilsitz 46 an und wird entsprechend verformt. Um die Verfor mung zuzulassen, sind radial außerhalb des Ventilsitzes 46 Freiräume vorgesehen.

In den Figuren 9A und 9B ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils 10 in Anlehnung an die in Figur 4 ge wählte Darstellung ausschnittsweise vergrößert dargestellt. In Figur 9A befindet sich das Stromregelventil 10 in der ersten Endstellung, während es sich in Figur 9B zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung befindet. Auch im vierten Ausführungsbeispiel weist das Dichtelement 41 einen bezogen auf eine durch die Längsachse L verlaufende Schnitt ebene polygonalen Querschnitt auf. In diesem Fall ist das Dichtelement 41 mit einem fünfeckigen Querschnitt ausgestat tet. Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel des Stromre gelventils 10 ist das Dichtelement 41 in einer sich im Ein satzteil 30 befindenden Dichtelement-Nut 43 angeordnet. Auf grund des fünfeckigen Querschnitts bildet das Dichtelement 41 eine konische Dichtfläche aus, mit welcher das Dichtelement 41 in der ersten Endstellung mit einer korrespondierenden koni schen Dichtfläche des Kolbens 38 zur Anlage kommt (siehe Figur 9A). In der ersten Endstellung liegt der Kolben 38 an einer Anlagefläche 104 des Einsatzteils 30 an. Hierdurch wird ver hindert, dass das Dichtelement 41 zu stark belastet und ent sprechend stark deformiert wird, was im Extremfall zu einer Zerstörung des Dichtelements 41 führen könnte.

Aufgrund des polygonalen Querschnitts des Dichtelements 41 liegt es großflächig in der Dichtelement-Nut 43 an, weshalb die Verformungen des Dichtelements 41, die in der ersten End stellung auftreten, im Vergleich zum O-Ring 42 gering gehalten werden. Aufgrund der geringeren Verformungen öffnet sich das Stromregelventil 10 bereits bei einem geringeren Hub als es im Vergleich zum O-Ring 42 der Fall ist, bei dem erst die Verfor mungen überwunden werden müssen, damit sich das Stromregelven til 10 öffnet.

Figur 10 zeigt ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbei spiels einer Vorrichtung 106i zum Steuern oder Regeln eines Massenstroms eines Fluids. Die Vorrichtung 106i weist ein Flu idreservoir 108 auf, in welchem ein Fluid, in diesem Fall ein Brennstoff vorgehalten werden kann. Eine Hauptleitung 110 ist mit dem Fluidreservoir 108 verbunden, durch welche das Fluid zu einem Verbraucher 112, beispielsweise zu einem Verbren nungsmotor, gefördert werden kann. In der Hauptleitung 110 ist eine Förderpumpe 114 angeordnet, welche das Fluid zum Verbrau cher 112 fördert und den hierzu notwendigen Systemdruck be reitstellt. Damit sichergestellt ist, dass der notwendige Sys temdruck am Verbraucher 112 anliegt, ist ein Druckregelventil 116 in der Hauptleitung 110 angeordnet. Von der Förderpumpe 114 aus gesehen hinter dem Druckregelventil 116 ist eine Ab zweigung 118 vorgesehen, an welcher eine Nebenleitung 124 aus der Hauptleitung 110 abzweigt, die in einen Brennraum 119 ei nes Brenners 17 mündet. In der Nebenleitung 124 sind von der Abzweigung 118 aus gesehen zunächst der bereits erwähnte Tem peratursensor 18 und dann der erste Drucksensor 20 angeordnet. Dahinter ist das Stromregelventil 10 angeordnet. Ferner ist in der Figur 10 ersichtlich, dass das Stromregelventil 10 eine Positionsbestimmungseinheit 120 aufweist, mit welcher die Po sition des Kolbens 38 bestimmbar ist. Von der Abzweigung 118 aus gesehen hinter dem Stromregelventil 10 ist der bereits er wähnte Brenner 17 angeordnet.

Sämtliche innerhalb des gestrichelt umrandeten Bereichs ange ordneten Komponenten können direkt im Stromregelventil 10 in tegriert sein. Die Funktionsweise zum Steuern oder Regeln des Massenstroms des Fluids, welches in den Brennraum 119 des Brenners 17 gefördert wird, ist bereits hinlänglich beschrie ben worden. An dieser Stelle sei zusätzlich erwähnt, dass die Positionsbestimmungseinheit 120 in einen Regelkreis eingebun den werden kann. Die Positionsbestimmungseinheit 120 ist in der Lage, die aktuelle Ist-Position des Kolbens 38 und folg lich auch die von der Steuernut 62 freigegebene Strömungsquer schnittsfläche zu ermitteln und mit der Soll-Position zu ver gleichen. Bei Abweichungen kann mittels einer entsprechenden Bestromung der Betätigungseinrichtung 24 die Differenz zwi schen der Ist-Position und der Soll-Position reduziert und idealerweise auf null gestellt werden. Zudem kann auch festge stellt werden, ob sich der Kolben 38 tatsächlich in der ersten Endstellung befindet, wenn dies so gewünscht ist, um eine un beabsichtigte Leckage zu vermeiden. Darüber hinaus kann auch festgestellt werden, ob sich der Kolben 38 im Ventilgehäuse 12 verklemmt hat und sich nicht mehr bewegt. In beiden Fällen kann ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben werden, so dass der Fehler schnell behoben werden kann. In Figur 11 ist ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbei spiels der Vorrichtung IO6 ₂ dargestellt. Der wesentliche Aufbau entspricht dabei derjenigen der Vorrichtung IO6 ₁ nach dem in Figur 10 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Vorrich tung IO6 ₁ , weshalb im Folgenden auf die wesentlichen Unter schiede eingegangen wird. Das Stromregelventil 10 umfasst ne ben dem ersten Drucksensor 20 auch den zweiten Drucksensor 22. Ferner ist erkennbar, dass der erste Drucksensor 20 stromauf wärts der Steuernut 62 und der zweite Drucksensor 22 stromab wärts der Steuernut 62 angeordnet ist. In diesem Fall ist das Stromregelventil 10 als ein 3/2-Ventil ausgebildet. Der zu sätzliche Ausgang ist drucklos mit dem Fluidreservoir 108 ver bunden und dient der Druckentlastung.

Aufgrund der Tatsache, dass das Stromregelventil 10 den ersten Drucksensor 20 und den zweiten Drucksensor 22 in der angegebe nen Anordnung aufweist, kann das Stromregelventil 10 in dieser Ausführungsform als ein Druckregelventil verwendet werden. Der Massenstrom des Fluids zum Brenner 17 lässt sich in dieser Ausführungsform mit dem Druck steuern oder regeln. Zur Vermei dung von Missverständnissen kann es sich anbieten, das Strom regelventil 10 in diesem Ausführungsbeispiel als Druckregel ventil zu bezeichnen.

In Figur 12 ist ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbei spiels der Vorrichtung 106 ₃ dargestellt. Der wesentliche Aufbau entspricht dabei derjenigen der Vorrichtung IO6 ₁ nach dem in Figur 10 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Vorrich tung IO6 ₁ , weshalb im Folgenden auf die wesentlichen Unter schiede eingegangen wird. Zwischen dem Stromregelventil 10 und dem Brennraum 119 ist eine Abzweigung 122 angeordnet ist, in welcher aus der Neben leitung 124 eine Niederdruckleitung 126 abzweigt und in den Brennraum 119 mündet. Der zweite Drucksensor 22 ist zwischen dem Stromregelventil 10 und der Abzweigung 122 angeordnet. In der Nebenleitung 124 ist eine erste Drossel 128 angeordnet und in der Niederdruckleitung 126 eine zweite Drossel 130 angeord net. Dabei weist die erste Drossel 128 eine größere Strömungs querschnittsfläche auf als die zweite Drossel 130. Ferner ist in der Nebenleitung 124 ein Nebenleitungsventil 132 und in der Niederdruckleitung 126 ein Niederdruckventil 134 angeordnet. Das Nebenleitungsventil 132 ist als ein Rückschlagventil und das Niederdruckventil 134 als ein druckgesteuertes 2/2-Ventil ausgestaltet. Hierzu ist das Niederdruckventil 134 zu Schalt zwecken zwischen der Abzweigung 122 und dem Niederdruckventil 134 mit der Nebenleitung 124 verbunden.

Aufgrund der Tatsache, dass die erste Drossel 128 und die zweite Drossel 130 benachbart zum Brennerraum 119 angeordnet sind und das Fluid von der ersten Drossel 128 oder der zweiten Drossel 130 mehr oder weniger direkt in den Brennraum fließt, sind die erste Drossel 128 und die zweite Drossel 130 Teil ei ner Einspritzdüse 135.

Je nach Betriebszustand und der Wärmeleistung, welcher der Brenner 17 bereitstellen soll, wird mittels des Stromregelven tils 10 stromabwärts desselben ein bestimmter Druck einge stellt. Es soll angenommen werden, dass dieser Druck kleiner ist als ein bestimmter Schaltdruck, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel 3 bar betragen soll. Das Niederdruckventil 134 ist so ausgestaltet, dass es geöffnet ist, solange der Druck zwischen dem Stromregelventil 10 und der Abzweigung 122 geringer ist als der Schaltdruck. Das Nebenleitungsventil 132 schließt die Nebenleitung 124 hinter der Abzweigung 122, in folgedessen das Fluid durch die Niederdruckleitung 126 und an schließend durch die zweite Drossel 130 in den Brennraum 119 fließt. Da ein geringer Druck zu einem geringen Massenstrom führt, stellt sich dieser Zustand dann ein, wenn der Brenner 17 nur wenig Wärmeleistung abgeben muss.

Soll der Brenner 17 eine höhere Wärmeleitung bereitstellen, stellt das Stromregelventil 10 den Massenstrom entsprechend hoch ein, was typischerweise mit einer Druckerhöhung einher geht. Übersteigt der Druck zwischen dem Stromregelventil 10 und der Abzweigung 122 den Schaltdruck, so öffnet sich einer seits das Nebenleitungsventil 132 und schließt sich anderer seits das Niederdruckventil 134 aufgrund des erhöhten Drucks in der Nebenleitung 124. Das Fluid strömt folglich durch die Nebenleitung 124 und durch die erste Drossel 128130 in den Brennraum 119. Sinkt der Druck wieder unter den Schaltdruck, schließt das Nebenleitungsventil 132 und öffnet sich Nieder druckventil 134, so dass das Fluid wieder durch die Nieder druckleitung 126 und die zweite Drossel 130 in den Brennraum 119. Hierdurch lässt sich die benötigte Wärmeleistung des Brenners 17 besser einstellen, infolgedessen die Menge an un nötig verbranntem Brennstoff reduziert werden kann.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Stromregelventil 10 als ein Druckregelventil ausgeführt.

In Figur 13 ist ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbei spiels der Vorrichtung IO6 ₄ dargestellt. Der wesentliche Aufbau entspricht dabei derjenigen der Vorrichtung 106 ₃ nach dem in Figur 12 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel, weshalb im Folgenden auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen wird.

In der Niederdruckleitung 126 ist kein Niederdruckventil 134 angeordnet. Das in der Nebenleitung 124 angeordnete Nebenlei tungsventil 132 ist als ein druckgesteuertes 2/2-Ventil ausge bildet. Solange der Druck des Fluids zwischen dem Stromregel ventil 10 und der Abzweigung 122 unter dem Schaltdruck liegt, sperrt das Nebenleitungsventil 132 den Durchgang durch die Ne benleitung 124. Das Fluid fließt dann durch die Niederdruck leitung 126 und die zweite Drossel 128130 in den Brennraum 119. Steigt der Druck zwischen dem Stromregelventil 10 und der Abzweigung 122 über den Schaltdruck, so öffnet das Nebenlei tungsventil 132 den Durchgang durch die Nebenleitung 124. Das Fluid strömt dann sowohl durch die Nebenleitung 124 und die erste Drossel 128 als auch durch die Niederdruckleitung 126 und die zweite Drossel 130 in den Brennraum 119.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Stromregelventil 10 als ein Druckregelventil ausgeführt.

In Figur 14 ist ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbei spiels der Vorrichtung IO6 ₅ dargestellt. Die Vorrichtung IO6 ₅ weist eine Anordnung 136 zum Steuern oder Regeln eines Massen stroms auf, welche sich für eine Hochdruck-Einspritzdüse 135 eignet (beispielswiese für Drücke von ca. 3 bar). Allerdings weist die Vorrichtung 1065 keine Schaltoption wie die in den Figuren 12 und 13 dargestellten Vorrichtungen 1063, 1064 auf. Mittels des Drucksensors 22 kann der Volumenstrom für die Ein spritzdüse 135 eingestellt werden. Auch in diesem Ausführungs beispiel ist das Stromregelventil 10 als ein Druckregelventil ausgeführt . Figur 15 zeigt ein Stromregelventil 10 nach einem dritten Aus führungsbeispiel. Der Einfachheit halber sind nur die wich tigsten Bezugszeichen eingezeichnet. Für die übrigen Bezugs zeichen wird insbesondere auf die Figuren 3 und 4 verwiesen. Grundsätzlich ist aber die Vorrichtung IO6 ₅ so aufgebaut wie in Figur 10 beschrieben. Der wesentliche Unterschied ist, dass der erste Druckraum 34 und der zweite Druckraum 70 voneinander getrennt sind und unabhängig von der Stellung des Kolbens 38 fluidisch zumindest direkt nicht miteinander verbunden werden können, wie es im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel des Stromregelventils 10 der Fall ist.

Der Ventilsitz 46 befindet sich an einem freien Ende 138 eines rohrförmigen Vorsprungs 140, der am Ventilgehäuse 12 befestigt ist, beispielsweise durch Verschrauben. Der Kolben 38 ist ent lang der Längsachse L mittels eines ersten Lagerabschnitts 142 im Ventilgehäuse 12 und mittels eines zweiten Lagerabschnitts 144 im Vorsprung 140 gelagert. Mit dem ersten Lagerabschnitt 142 wird der erste Druckraum 34 und der zweite Druckraum 70 fluidisch voneinander getrennt. Der Durchtrittskanal 50 wird zumindest teilweise vom Ringraum zwischen dem Kolben 38 und dem Vorsprung 140 gebildet. Der Kolben 38 weist ein trichter förmiges freies Kolbenende 146 auf, dessen Außenkontur in etwa der Innenkontur des Ventilsitzes 46 entspricht und den Dicht abschnitt 40 bildet. Der Durchtrittskanal 50 mündet im Bereich des Ventilsitzes 46 in den Brennraum 119 des Brenners 17. In der ersten Endstellung verschließt der Kolben 38 den Ventil sitz 46. Wird der Kolben 38 infolge einer entsprechenden Bestromung der Betätigungseinrichtung 24 in die zweite End stellung bewegt (in Figur 15 nach links), wird zwischen dem Durchtrittskanal 50 und dem Kolben 38 im Bereich des Ventil sitzes 46 eine Strömungsquerschnittsfläche freigegeben, durch welche das Fluid vom ersten Druckraum 34 in den Brennraum 119 strömen kann. Die Größe der Strömungsquerschnittfläche kann in Abhängigkeit der Position des Kolbens 38 zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung verändert werden. Auf grund der Nähe zum Brennraum 119 wird hier kein Dichtelement 41 eingesetzt.

Ferner ist die bereits erwähnte Positionsbestimmungseinheit 120 zum Bestimmen der Position des Kolbens 38 in Figur 15 er kennbar. Die Positionsbestimmungseinheit 120 ist im Bereich des dritten Druckraums 83 angeordnet und umfasst einen Hallsensor. Die Positionsbestimmungseinheit 120 erfasst dabei die Position des Kolbens 38 indirekt dadurch, dass er die Po sition des Stößels 76 erfasst, der aber, wie beschrieben, mit dem Kolben 38 zusammenwirkt und folglich dieselbe Bewegung wie der Kolben 38 ausführt.

Wie erwähnt, sind der erste Druckraum 34 und der zweite Druck raum 70 mittels des ersten Lagerabschnitts 142 fluidisch von einander getrennt. Man kann aber den ersten Druckraum 34 und den zweiten Druckraum 70 mit einer nicht dargestellten Verbin dungsleitung fluidisch miteinander verbinden. Infolgedessen herrschen im ersten Druckraum 34, im zweiten Druckraum 70 und im dritten Druckraum 83 dieselben Drücke, so dass die Betäti gungseinrichtung 24 nicht gegen eine Druckdifferenz zwischen dem ersten Druckraum 34 und dem zweiten Druckraum 70 arbeiten muss. Alternativ können der zweite Druckraum 70 und der dritte Druckraum 83 unter Verwendung der Ausgangsbohrung 72 auch drucklos zum Fluidreservoir 108 hin entlastet sein.

Aufgrund der Tatsache, dass der Kolben 38 nach dem dritten Ausführungsbeispiel des Stromregelventils 10 vergleichsweise lang ist, kann der Kolben 38 auch als Düsennadel bezeichnet werden. Alternativ kann der nach außen öffnende Kolben 38 auch nach innen öffnen und dabei einen Düsenbohrung zum Brenner 17 öff nen, dabei wird das Wirkprinzip umgedreht. Die Betätigungsein- richtung 24 ändert bei gleicher Funktion die Richtung und kann dadurch die Einspritzdüse 135 öffnen. Hierdurch lassen sich kleinere Querschnitte realisieren und entsprechend kleinere Massenströme mit der gewünschten Präzision einstellen. Zur weiteren Verfeinerung der Einstellung des Massenstroms kann in der Nebenleitung 124 ein weiteres Stromregelventil 147 angeordnet werden.

Figur 16 zeigt den Kolben 38 im Bereich des trichterförmigen freien Kolbenendes 146 anhand einer isolierten Darstellung.

Der Kolben 38 weist eine Drallstruktur 148 auf, die im darge stellten Ausführungsbeispiel als eine Vielzahl von Drallnuten 150 realisiert ist. Bezogen auf die Längsachse L weisen die Drallnuten 150 einen wendelförmigen Verlauf auf. Wenn das Fluid vom Durchtrittskanal 50 in den Brennraum 119 strömt, prägen die Drallnuten 150 dem Fluid eine radiale Richtungskom ponente auf, so dass das Fluid mit einem Drall in den Brenn raum 119 eintritt. Die Vermischung mit der Luft im Brennraum 119 wird hierdurch verbessert.

Bezugszeichenliste

10 Stromregelventil 12 Ventilgehäuse 14 Eingang

16 Ausgang

17 Brenner

18 Temperatursensor

20 erster Drucksensor 22 zweiter Drucksensor 24 Betätigungseinrichtung 26 Stromanschluss 28 Ventilblock

30 Einsatzteil 32 Ventilblockbohrung 34 erster Druckraum 36 Eingangsbohrung 38 Kolben

40 Dichtabschnitt

41 Dichtelement

42 O-Ring

43 Dichtelement-Nut

44 erste Feder 46 Ventilsitz

48 erste Verschlussschraube

49 Deckel

50 Durchtrittskanal 52 Sacklochbohrung 54 Radialbohrung 56 Kontaktkolben 58 Durchgangsbohrung

60 weitere Bohrung 62 Steuernut 64 Kolbenstirnfläche 66 Rand 68 Zwischenraum

70 zweiter Druckraum 72 Ausgangsbohrung 74 Elektromagnet 76 Stößel

78 erste Stirnfläche

80 zweite Stirnfläche

82 Stößelbohrung

83 dritter Druckraum

84 zweite Feder

86 zweite Verschlussschraube

88 Wandung

90 Querbohrung 92 Ankerraum 94 Konus 96 Anker 98 Kupferspule 100 Hülse

102 Ausgleichsring 104 Anlagefläche 106 Vorrichtung

106i - 1065 Vorrichtung 108 Fluidreservoir

110 Hauptleitung 112 Verbraucher 114 Förderpumpe 116 Druckregelventil

118 Abzweigung

119 Brennraum

120 Positionsbestimmungseinheit 122 Abzweigung

124 Nebenleitung

126 Niederdruckleitung

128 erste Drossel

130 zweite Drossel 132 Nebenleitungsventil

134 Niederdruckventil

135 Einspritzdüse

136 Anordnung 138 freies Ende

140 Vorsprung

142 erster Lagerabschnitt

144 zweiter Lagerabschnitt

146 freies Kolbenende

147 weiteres Stromregelventil

148 Drallstruktur 150 Drallnut

D Überdeckung L Längsachse T Tiefe W Breite