DE10046662A1

DE10046662A1 - Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einer zentralen Leckageableitung

Info

Publication number: DE10046662A1
Application number: DE2000146662
Authority: DE
Inventors: Michael Kurrle; Joerg-Peter Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: DE10046662B4; GB0122611D0; GB2369407A; JP2002155836A; GB2369407B; PL349592A1; FR2814201A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten, welches ein Zumessventil und ein Steuerungsventil zum Steuern des Zumessventils aufweist. Weiter ist ein Druckhalteventil (2) vorgesehen, welches mehrere Funktionen ausführt. Zum einen stellt das Druckhalteventil (2) einen Standdruck für das Zumessventil sicher und führt eine Leckage vom Zumessventil ab. Weiter führt das Druckhalteventil (2) auch eine Leckage vom Steuerventil ab. Dabei ist der Druck des Leckagefluids des Steuerventils deutlich kleiner als der Druck des Leckagefluids des Zumessventils. Das erfindungsgemäße Druckhalteventil ist dabei derart ausgebildet, dass die beiden Leckagefluide unterschiedlichen Druckniveaus zusammengeführt werden können und dann in einer gemeinsamen Leckageleitung abgeführt werden können.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einer zentralen Leckageableitung. Ins besondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Injektor für ein druckgesteuertes Common-Rail-System.

Derartige Injektoren umfassen im Allgemeinen ein 3/2-Wege- Ventil als Zumessventil zur Dosierung einer Kraftstoffeinspritzmenge sowie ein Magnetventil zur Steuerung des Zumessventils. Im Betrieb des Injektors treten sowohl am Zumessventil als auch am Magnetventil Leckage ströme auf, welche abgeführt werden müssen. Da im Betrieb das Zumessventil und das Magnetventil auf unterschiedlichen Druckniveaus arbeiten, ist für jedes der beiden Ventile eine separate Leckageleitung vorgesehen. Hierbei weist das Zu messventil ein höheres Druckniveau als das Magnetventil auf. Die beiden separaten Leckageleitungen können nicht einfach miteinander verbunden werden, da es aufgrund des hohen Drucks des Zumessventils im Vergleich zum Magnetventil ansonsten zu einer Beschädigung bzw. Beeinträchtigung oder Rückkoppelung des Magnetventils kommen würde.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass es nur einen gemeinsamen Leckanschluss für ein Zumessventil und ein Steuerventil aufweist. Hierzu ist ein Druckhalteventil vorgesehen, welches einen Ventilsitz, ein Ventilelement und ein Federelement aufweist. Das Druckhalte ventil dient zum einen dazu, einen Standdruck für das Zu messventil zu erzeugen und zum anderen dazu, eine Absteuer menge und/oder eine erste Leckfluidmenge des Zumessventils abzuleiten. Weiter dient das Druckhalteventil dazu, eine zweite Leckfluidmenge des Steuerventils abzuleiten. Dabei weist die zweite Leckfluidmenge ein geringeres Druckniveau als die erste Leckfluidmenge bzw. Absteuermenge auf. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Druckhalteventil, dass auch eine zweite Leckfluidmenge mit einem anderen Druckniveau aufgenommen werden kann und zu einem gemeinsamen Leckan schluss geführt werden kann. Dadurch werden insbesondere die Herstellungskosten für eine zusätzliche Leckageleitung ein gespart und die Montage und Handhabung des erfindungsgemäßen Ventils wird deutlich vereinfacht.

Um eine definierte Drosselwirkung zu erreichen, weist das Druckhalteventil bevorzugt eine separate Drosselvorrichtung auf. Somit kann die ansonsten von dem Öffnungsgrad des Ven tilelements des Druckhalteventils abhängige Drosselwirkung im voraus bestimmt werden und definierte Druckzustände er reicht werden. Besonders bevorzugt ist die Drosselvorrich tung im Ventilsitz vor dem Ventilelement angeordnet.

Vorzugsweise weist das Druckhalteventil ein Halteelement zum Halten und Führen des Ventilelements am Ventilsitz auf.

Hierdurch kann das Ventilelement verlässlich gehalten und geführt werden.

Vorzugsweise ist im Halteelement eine zentrale Ablassbohrung ausgebildet. Diese Ablassbohrung dient zum Abführen der Leckagemengen des Zumessventils und des Steuerventils.

Vorzugsweise weist das Halteelement einen zylinderförmigen Bereich auf, in welchem die zentrale Ablassbohrung ausgebil det ist und welcher zur Führung des Federelements dient. Vorzugsweise ist das Federelement dabei als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet, so dass sich die Schraubenfeder an den zylindrischen Bereich des Halteelements anlegt und dadurch sehr gut geführt werden kann.

Bevorzugt mündet ein Zulauf der zweiten Leckfluidmenge des Steuerventils im Bereich des Halteelements. Dadurch ist sichergestellt, dass der zylinderförmige Bereich des Halteelements, welcher das Federelement aufnimmt, ständig mit Fluid umgeben ist, so dass das Federelement vor Druck pulsationen, welche auf das Druckhalteventil wirken, ge schützt ist, da das um das Federelement befindliche Fluid die Pulsationen dämpft. Somit kann ein vorzeitiger Ver schleiß des Federelements verhindert werden. Um eine einfa che Verbindung zwischen dem Zulauf der zweiten Leckfluid menge des Steuerventils und der zentralen Ablassbohrung zu erreichen, sind im Halteelement vorzugsweise eine oder meh rere Durchgangsbohrungen ausgebildet.

Um zu verhindern, dass das Ventilelement so weit vom Ventil sitz entfernt wird, dass das Druckhalteventil nicht mehr schließen kann bzw. das Ventilelement vom Halteelement ge trennt werden kann, ist vorzugsweise eine Hubbegrenzung am Halteelement vorgesehen, um den Hub des Halteelements zu be grenzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Er findung weist das Druckhalteventil weiter eine Führungs scheibe auf, um eine zusätzliche Führung des Halteelements bereitzustellen und um eine Vorspannung des Federelements zu bestimmen.

Vorzugsweise ist das Druckhalteventil als vormontierbare Baueinheit ausgebildet. Dies ermöglicht es, dass das Druck halteventil vor dem Einbau in das Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten auf seine Funktion geprüft werden kann. Wei terhin ermöglicht diese modulare Bauweise ein schnelles Aus wechseln des Druckhalteventils z. B. bei Funktionsstörungen. Weiterhin ist es dadurch auf einfache Weise möglich, je nach Kundenwunsch spezifische Anschlussmöglichkeiten am Druckhalteventil vorzusehen. Als Anschluss für die Leckage leitung können bespielsweise ein Gewinde oder ein Schnell verschluss vorgesehen werden. Um eine einfache Anbindung der Leckageleitung des Steuerventils zu ermöglichen, ist am äußeren Umfang des als Baueinheit ausgebildeten Druckhalte- Ventils eine Ringnut vorgesehen. Die Ringnut ist dann ihrer seits über eine Querbohrung mit dem eigentlichen Druckhalte ventil verbünden.

Weiterhin sei angemerkt, dass das Steuerventil vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet ist und das Zumessventil vor zugsweise als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird somit ein Druckhalteventil insbesondere für einen Injektor für ein Common-Rail-System vorgeschlagen, welches in der Lage ist, zwei Leckfluidströme unterschiedlichen Druckniveaus zusammenzuführen, so dass nur ein einziger Leckanschluss am Injektor vorhanden ist. Dabei kann das Druckhalteventil vollständig im Injektor integriert sein und auch als Baueinheit ausgebildet sein.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines als Baueinheit ausgebildeten Druckhalteventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Druckhalteventils im montierten Zustand;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Druckhalteventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand und

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Druckhalteventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ventil 1 zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Druckhalteventil 2 gemäß der vorlie genden Erfindung dargestellt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Druckhalteventil 2 als kom pakte Baueinheit ausgebildet, welches einen Anschlussstutzen 3 mit einer Anschlussvorrichtung 4 aufweist. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Anschlussvorrichtung 4 als Schnellver schluss ausgebildet, um einen schnellen Anschluss einer ge meinsamen Leitung zur Abfuhr des Leckagefluids in Richtung des Pfeils A zu ermöglichen. Im Anschlussstutzen 3 ist eine zentrale Aufnahmebohrung 5 ausgebildet, in der die Einzel teile des Druckhalteventils 2 angeordnet sind.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das Druckhalteventil 2 wei ter einen Ventilsitz 6, eine Ventilkugel 7, ein Halteelement 8, eine zylindrische Schraubenfeder 19 und eine Führungs scheibe 18. Die Führungsscheibe 18 ist in der Bohrung 5 des Anschlussstutzens 3 z. B. mittels einer Presspassung ange ordnet und dient als Federsitz für die Schraubenfeder 19. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das Halteelement 8 einen Halteabschnitt 27 für die Ventilkugel 7, einen ersten Füh rungsabschnitt 9, einen zweiten Führungsabschnitt 10 sowie einen zylindrischen Bereich 11. Der zylindrische Bereich 11 ist zwischen dem ersten Führungsabschnitt 9 und dem zweiten Führungsabschnitt 10 angeordnet. Dabei sind zwei Durchgangs bohrungen 14 im zylindrischen Bereich 11 ausgebildet. Wei terhin sind zwei Verbindungsbohrungen 13 in der Nähe des Haltebereichs 27 des Halteelements 8 ausgebildet. Der zweite Führungsabschnitt 10 befindet sich dabei mit dem inneren Um fang der Führungsscheibe 18 in Kontakt und der erste Füh rungsabschnitt 9 ist in der Aufnahmebohrung 5 geführt (vgl. Fig. 1). Dadurch ist das Halteelement 8 an zwei Punkten ge führt, wodurch eine genaue und verlässliche Positionierung der lose eingefügten Ventilkugel 7 möglich ist.

Um zu verhindern, dass die Ventilkugel 7 vom Ventilsitz 6 zu weit abgehoben wird, und dadurch vom Halteelement 8 entfernt wird, ist am Halteelement 8 ein als Absatz ausgebildeter An schlag 23 für eine Hubbegrenzung des Halteelements 8 ausge bildet. Da der Anschlag 23 mit der Führungsscheibe 18 in Kontakt kommt, ist dadurch der Hub des Halteelements 8 be grenzt. Es sei angemerkt, dass über die Auswahl der axialen Dicke der Führungsscheibe 18 sowohl der Hub des Halteele ments 8 eingestellt werden kann, als auch die Vorspannung des Federelements 19 eingestellt werden kann.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird somit eine Leckage eines Zumessventils (nicht dargestellt) zur Dosierung einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder eine Ab steuermenge des Zumessventils über die Leitung 21 zum Druck halteventil 2 zugeführt. Dabei sorgt das Druckhalteventil 2 dafür, dass ein Standdruck am Zumessventil anliegt. Die Leckage bzw. die Absteuermenge des Zumessventils wird, wie in Fig. 2 gezeigt, in Richtung des Pfeils B über die Leitung 21 zum Druckhalteventil 2 zugeführt. Dabei öffnet das Druckhalteventil 2 gegen die Kraft der Feder 19, so dass die Leckage abgeführt werden kann.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist dabei vor der Ventilkugel 7 noch eine Drosseleinrichtung 17 vorgese hen, um den gewünschten Druck in der Leitung 21 zu drosseln. Die Drosseleinrichtung 17 ist dabei im Ventilsitz 6 gebildet. Die Leckage des Zumessventils wird dann über die beiden Verbindungsbohrungen 13 zur zentralen Abflussbohrung 12 im Halteelement 8 geführt und von dort in Richtung des Pfeils A weiter abgeführt.

Eine Leckage eines Steuerventils (nicht dargestellt) zur Steuerung des Zumessventils wird, wie in Fig. 2 gezeigt, über eine Leckageleitung 20 in Richtung des Pfeils C zum Druckhalteventil 2 geführt. Dabei ist im Anschlussstutzen 3 eine umlaufende Ringnut 16 ausgebildet, in welcher An schlussbohrungen 15 ausgebildet sind, so dass die Leckage leitung 20 mit der Aufnahmebohrung 5 in Verbindung steht. Über in dem zylindrischen Bereich 11 des Halteelements 8 gebildete Durchgangsbohrungen 14 wird die Leckage des Steuerventils dann ebenfalls der zentralen Abflussbohrung 12 zugeführt und in Richtung des Pfeils A abgeführt.

Da während des Betriebes des Ventils 1 häufig Druckpulsatio nen auftreten, welche auch auf das Druckhalteventil 2 wir ken, besteht die Gefahr, dass die Schraubenfeder 19 beschä digt wird. Um dies zu vermeiden, wird die Absteuermenge des Zumessventils durch die zentrale Bohrung 12 abgeführt. Ebenfalls tritt eine Leckage zur Vermeidung von Aufbau eines Gegendruckes im Federraum am ersten Führungsabschnitt 9 zwischen dem Halteelement 8 und der Aufnahmebohrung 5 auf, so dass auch hierüber Leckagefluid zur Schraubenfeder 19 geführt wird. Somit ist gewährleistet, dass Stösse auf das Druckhalteventil 2 durch das die Schraubenfeder 19 umgebende Fluid gedämpft werden. Weiter wird die Schraubenfeder 19 durch den zylindrischen Bereich 11 des Halteelements 8 relativ eng geführt, so dass keine Verwindungen/Versetzungen der Schraubenfeder 19 auftreten können. Dadurch wird die Gefahr von Beschädigungen der Schraubenfeder 19 weiter verringert.

Das als Baueinheit ausgebildete Druckhalteventil 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird, wie in Fig. 2 gezeigt, in ein Gewinde 22 im Ventil 1 eingeschraubt. Um eine Leckage von Fluid nach außen zu verhindern, ist dabei ein Dichtring 24 zwischen dem Anschlussstutzen 3 des Druckhalteventils 2 und dem Ventil 1 vorgesehen. Hier ist eine Ausführung als Schnellverschluss denkbar.

Somit ist für die Leckage vom Zumessventil und vom Steuer ventil eine gemeinsame Leitung bzw. Anschluss 4 vorgesehen, wobei die unterschiedlichen Druckniveaus der Leckagen durch das Druckhalteventil 2 ausgeglichen werden. In der gemeinsa men Abfuhrleitung ist dann ein Druck im wesentlichen ent sprechend dem Druck in der Leitung 20 des Steuerventils oder ein geringerer Druck vorhanden.

In Fig. 3 ist ein Ventil 1 zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem erfindungsgemäßen Druckhalteventil 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar gestellt. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Da das zweite Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem ersten Ausführungs beispiel entspricht, werden nachfolgend nur Unterschiede im Detail beschrieben.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zwei ten Ausführungsbeispiel die Anschlussvorrichtung 4 des An schlussstutzens 3 als Gewinde ausgebildet. D. h. ein Schlauch o. ä., welcher an den Anschlussstutzen 3 angefügt wird, wird mittels des Gewindes 4 am Anschlussstutzen 3 befestigt. An sonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass nachfolgend auf eine weiter ge hende Beschreibung verzichtet werden kann.

In Fig. 4 ist ein Ventil 1 zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Druckhalteventil 2 gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Glei che Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Da das dritte Ausführungs beispiel im Wesentlichen den vorher beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen entspricht, werden nachfolgend nur Unter schiede im Detail beschrieben.

Im Gegensatz zu den beiden ersten Ausführungsbeispielen ist das Druckhalteventil gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nicht als Baueinheit ausgebildet, sondern aus Einzelteilen zusammengesetzt und unmittelbar im Ventil 1 angeordnet. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Leckageleitung 21 vom Zumessven til nicht zentrisch zum Druckhalteventil 2 zugeführt. Die Drossel 17 ist wie in den ersten beiden Ausführungs beispielen wieder vor der Ventilkugel 7 im Ventilsitz 6 aus gebildet. Die Einzelteile des Druckhalteventils 2 entspre chen hierbei den Einzelteilen der vorher beschriebenen Aus führungsbeispiele.

Das Leckagefluid des Steuerventils wird über Leitungen (nicht dargestellt) und die Durchgangsbohrung 14 zur zentra len Abflussbohrung 12 des Druckhalteventils 2 zugeführt. Über Abfuhrleitungen 26 ist die zentrale Abflussbohrung 12 mit einem Anschlussstutzen 25 verbunden, welcher am Ventil 1 für einen Anschluss von Leitungen ausgebildet ist (vgl. Fig. 4). Somit ist für die Leckage vom Zumessventil und vom Steuerventil eine gemeinsame Leckageabfuhrleistung 26 vorge sehen. Ansonsten entspricht das Ventil 1 mit dem Druckhalte ventil 2 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, so dass von einer wei teren Beschreibung Abstand genommen wird.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten, welches ein Zumessventil und ein Steuerungsventil zum Steuern des Zumessventils aufweist. Weiter ist ein Druckhalteventil 2 vorgesehen, welches mehrere Funktionen ausführt. Zum einen stellt das Druckhal teventil 2 einen Standdruck für das Zumessventil sicher und führt eine Leckage vom Zumessventil ab. Weiter führt das Druckhalteventil 2 auch eine Leckage vom Steuerventil ab. Dabei ist der Druck des Leckagefluids des Steuerventils deutlich kleiner als der Druck des Leckagefluids des Zumess ventils. Das erfindungsgemäße Druckhalteventil 2 ist dabei derart ausgebildet, dass die beiden Leckagefluide unter schiedlichen Druckniveaus zusammengeführt werden können und dann in einer gemeinsamen Leckageleitung abgeführt werden können.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele ge mäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

1. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten, umfassend ein Zu messventil zur Dosierung einer Kraftstoffeinspritzmenge, ein Steuerventil zur Ansteuerung des Zumessventils und ein Druckhalteventil (2) mit einem Ventilsitz (6), einem Ventilelement (7) und einem Federelement (19), wobei das Druckhalteventil (2) zum Erzeugen eines Standdrucks für das Zumessventil, zum Ableiten einer Absteuermenge und/oder einer ersten Leckfluidmenge des Zumessventils und zum Ableiten einer zweiten Leckfluidmenge des Steuer ventils ausgebildet ist, wobei die zweite Leckfluidmenge ein geringeres Druckniveau als die erste Leckfluid menge/Absteuermenge aufweist.

2. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass das Druckhalteventil (2) wei ter eine Drosselvorrichtung (17) aufweist.

3. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckhalteventil (2) ein Halteelement (8) zum Halten und Führen des Ventilelements (7) am Ventilsitz (6) aufweist.

4. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass im Halteelement (8) eine zen trale Abflussbohrung (12) ausgebildet ist.

5. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (8) einen zylinderförmigen Bereich (11) aufweist, um ein als zylindrische Schraubenfeder ausgebildetes Federelement (19) zu führen.

6. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der An sprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zulauf (20) der zweiten Leckfluidmenge des Steuerventils im Be reich des Halteelements (8) mündet.

7. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der An sprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Halteelement (8) eine Durchgangsbohrung (14) für eine Verbindung zwischen der zweiten Leckfluidmenge und der zentralen Abflussbohrung (12) ausgebildet ist.

8. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der An sprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Halteelement (8) ein Anschlag (23) für eine Hubbegrenzung des Halteelements (8) vorgesehen ist.

9. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass das Druckhalteventil (2) eine Führungsscheibe (18) zur Führung des Halteelements (8) und zur Bestimmung der Vorspannung der Schraubenfeder (19) aufweist.

10. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der An sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druck halteventil (2) als vormontierbare Baueinheit ausgebildet ist.