DE102005049982A1

DE102005049982A1 - Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff

Info

Publication number: DE102005049982A1
Application number: DE200510049982
Authority: DE
Inventors: Peter Schelhas; Andreas Herforth; Zdenèk Liner; Michael Dufek; David Krenovski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-04-26
Also published as: EP1941151A1; WO2007045519A1; US8066030B2; DE502006002735D1; EP1941151B1; US20080251052A1

Abstract

Bekannte Vorrichtungen haben ein Ventilgehäuse, in dem ein Druckablassventil und ein Rückschlagventil parallel zueinander angeordnet sind, wobei das Druckablassventil einen ersten Eingang aufweist, der stromab eines Ventilsitzes in eine Ventilkammer mündet, in der ein Ventilkörper beweglich angeordnet und die über einen ersten Ausgang mit einem zweiten Eingang für das Rückschlagventil strömungsverbunden ist. Nachteilig ist, dass der erste Ausgang derart in der Ventilkammer angeordnet ist, dass sich eine axiale Abströmung aus der Ventilkammer des Druckablassventils heraus ergibt. Durch die axiale Abströmung wird nur eine vergleichsweise geringe Impulskraft auf den Ventilkörper ausgeübt, der dadurch nur einen vergleichsweise geringen Öffnungshub bei einem vorgegebenen Volumenstrom ausführt. Das Regelverhalten ist dadurch nicht optimal. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Regelverhalten des Druckablassventils verbessert. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der erste Ausgang (26.1) am Umfang der Ventilkammer (36) vorgesehen und in axialer Richtung bezüglich einer Ventilachse (38) derart angeordnet, dass sich bei geöffnetem Druckablassventil (23) eine im Wesentlichen radiale Abströmung aus der Ventilkammer (36) in den zweiten Eingang (25.2) ergibt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus der DE 195 27 0134 A1 bekannt, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Druckablassventil und ein Rückschlagventil parallel zueinander angeordnet sind, wobei das Druckablassventil einen ersten Eingang aufweist, der stromab eines Ventilsitzes in eine Ventilkammer mündet, in der ein Ventilkörper beweglich angeordnet und die über einen ersten Ausgang mit einem zweiten Eingang für das Rückschlagventil strömungsverbunden ist. Nachteilig ist, dass der erste Ausgang derart in der Ventilkammer angeordnet ist, dass sich eine axiale Abströmung aus der Ventilkammer des Druckablassventils heraus ergibt. Durch die axiale Abströmung wird nur eine vergleichsweise geringe Impulskraft auf den Ventilkörper ausgeübt, der dadurch nur einen vergleichsweise geringen Öffnungshub bei einem vorgegebenen Volumenstrom ausführt. Das Regelverhalten ist dadurch nicht optimal.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise das Regelverhalten des Druckablassventils verbessert wird, indem der erste Ausgang am Umfang der Ventilkammer vorgesehen und in axialer Richtung derart angeordnet ist, dass sich bei geöffnetem Druckablassventil eine im wesentlichen radiale Abströmung aus der Ventilkammer heraus in den zweiten Eingang ergibt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das Druckablassventil und das Rückschlagventil in axialer Richtung derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass der erste Ausgang des Druckablassventils in radialer Richtung in den zweiten Eingang des Rückschlagventils mündet. Auf diese Weise wird eine radiale Abströmung in den zweiten Eingang des Rückschlagventils erreicht.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Ventilgehäuse eine erste Vertiefung zum Einsetzen des Druckablassventils und eine den zweiten Eingang für das Rückschlagventil bildende zweite Vertiefung aufweist, da sich diese Ausführung besonders kostengünstig herstellen lässt. Die erste Vertiefung und die zweite Vertiefung sind mittels einer Wandung voneinander getrennt.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Ventilgehäuse zwei Zylinderabschnitte aufweist, in denen jeweils eine der Vertiefungen vorgesehen sind, da diese Ausführung sehr Bauraum sparend ist.

Auch vorteilhaft ist, wenn das Druckablassventil ein separates Gehäuse aufweist, an dem der Ventilsitz ausgebildet und in dem die Ventilkammer mit dem Ventilkörper vorgesehen ist, da auf diese Weise das Ventilgehäuse vereinfacht wird und kostengünstiger herstellbar ist.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse des Druckablassventils direkt an dem Förderaggregat angeordnet und fest mit diesem verbunden ist.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 schematisch eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff, 2 eine vereinfachte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ventilgehäuses mit einem Rückschlagventil und einem parallel angeordneten Druckablassventil und 3 eine Draufsicht des Ventilgehäuses.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff.
Die Vorrichtung dient beispielsweise zum Fördern von Kraftstoff. Es können aber ausdrücklich auch andere Flüssigkeiten mittels der Vorrichtung gefördert werden.
Die Vorrichtung weist ein Förderaggregat 1 auf, das Kraftstoff zumindest mittelbar aus einem Vorratsbehälter 2 ansaugt und druckerhöht über eine Druckleitung 3 zu einer Brennkraftmaschine 4, beispielsweise in einen Kraftstoffverteiler 5, fördert. Der Kraftstoffverteiler 5 ist mit Einspritzventilen 6 strömungsverbunden, die den Kraftstoff jeweils in einen nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine 4 einspritzen.
Das Förderaggregat 1 ist beispielsweise in dem Vorratsbehälter 2 angeordnet und dort beispielsweise innerhalb eines Speicherbehälters 9 vorgesehen. Das Förderaggregat 1 saugt Kraftstoff aus diesem Speicherbehälter 9 an, beispielsweise über einen Vorfilter 10, und fördert diesen über die Druckleitung 3 zu der Brennkraftmaschine 4. Der Vorfilter 10 schützt die Vorrichtung stromab des Vorfilters 10 vor im Kraftstoff enthaltenen groben Schmutzpartikeln. In der Druckleitung 3 ist beispielsweise ein Rückschlagventil 11 vorgesehen, damit kein Kraftstoff von stromab des Rückschlagventils 11 nach stromauf des Rückschlagventils 11 zurückfliesst. Außerdem ist in der Druckleitung 3 stromab des Rückschlagventils 11 beispielsweise ein Hauptfilter 12 vorgesehen, der feine Schmutzpartikel aus dem Kraftstoff herausfiltert. Stromab des Förderaggregates 1 und stromauf des Rückschlagventils 11 zweigt eine Treibleitung 13 von der Druckleitung 3 ab und führt zumindest mittelbar zurück in den Speicherbehälter 9. Der Volumenstrom der Treibleitung 13 treibt beispielsweise eine sogenannte Saugstrahlpumpe 16 an, die Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 2 in den Speicherbehälter 9 fördert. Der beispielsweise topfförmige Speicherbehälter 9 bevorratet ausreichend viel Kraftstoff, damit auch bei einer Kurvenfahrt und den dadurch bedingten Schwappbewegungen des Kraftstoffs im Vorratsbehälter 2 eine Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine 4 durch das Förderaggregat 1 sichergestellt ist.
Die Saugstrahlpumpe 16 ist derart auszulegen, dass der Speicherbehälter 9 unabhängig vom Füllstand in dem Vorratsbehälter 2 gefüllt bleibt und nicht leer läuft. Die Saugstrahlpumpe 20 weist bekannterweise ein Drosselelement auf beispielsweise eine Düse 17, über das der Kraftstoff der Treibleitung 13 in einen mit dem Vorratsbehälter 2 strömungsverbundenen Saugraum 18 gelangt. Der aus der Düse 17 in den Saugraum 18 austretende Treibstrahl reißt Kraftstoff aus dem Saugraum 18 mit, so dass auf bekannte Art und Weise der Kraftstoff des Treibstrahls und der mitgerissene Kraftsoff über einen Mischkanal 19 in den Speicherbehälter 9 gelangen.
Stromab des Rückschlagventils 11 und beispielsweise stromab des Hauptfilters 12 zweigt eine Rücklaufleitung 22 von der Druckleitung 3 ab, die zurück in die Druckleitung 3 stromauf des Rückschlagventils 11 führt und ein Druckablassventil 23 aufweist.
Erfindungsgemäß sind das Rückschlagventil 11 und das Druckablassventil 23 an einem gemeinsamen Ventilgehäuse 24 ausgebildet.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Ventilgehäuse mit einem Rückschlagventil und einem parallel angeordneten Druckablassventil.
Bei der Vorrichtung nach 2 sind die gegenüber der Vorrichtung nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das Ventilgehäuse 24 hat einen ersten Eingang 25.1 und einen ersten Ausgang 26.1 für das Druckablassventil 23 sowie einen zweiten Eingang 25.2 und einen zweiten Ausgang 26.2 für das Rückschlagventil 11. Der erste Ausgang 26.1 des Druckablassventils 23 mündet unmittelbar in den zweiten Eingang 25.2 des Rückschlagventils 11.
Das Ventilgehäuse 24 weist zwei separate, beispielsweise topfförmige Vertiefungen 27.1, 27.2 auf, die durch eine Wandung 29 voneinander getrennt sind. In einer ersten Vertiefung 27.1 ist das Druckablassventil 23 angeordnet und eine zweite Vertiefung 27.2 bildet den zweiten Eingang 25.2 für das Rückschlagventil 11. Das Ventilgehäuse 24 ist mit der zweiten Vertiefung 27.2 auf einen Ausgangsstutzen 28 des Förderaggregates 1 steckbar, wodurch die Strömungsverbindung zwischen dem Ausgangsstutzen 28 des Förderaggregates 1 und dem Ventilgehäuse 24 dicht abgeschlossen wird. Das Ventilgehäuse 24 ist auf diese Weise unmittelbar an dem Förderaggregat 1 angeordnet. Das Ventilgehäuse 24 wird mittels einer an dem Ventilgehäuse 24 angeordneten Halterung 34 formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Förderaggregat 1 verbunden. Beispielsweise wird die Halterung formschlüssig und/oder krafschlussig an einem elektrischen Stecker 41 des Förderaggregates 1 befestigt.
Die Vertiefungen 27.1, 27.2 sind beispielsweise an zwei zylinderförmigen Gehäuseabschnitten des Ventilgehäuses 24 vorgesehen, wobei an einem ersten Zylinderabschnitt 24.1 die erste Vertiefung 27.1 und an einem zweiten Zylinderabschnitt 24.2 die zweite Vertiefung 27.2 ausgebildet ist. Die beiden Zylinderabschnitte 24.1, 24.2 des Ventilgehäuses 24 sind einstückig miteinander verbunden. Der erste Zylinderabschnitt 24.1 überragt den zweiten Zylinderabschnitt 24.2 in seiner Längserstreckung. Der erste Eingang 25.1 ist an einer Stirnseite des ersten Zylinderabschnitts 24.1 und der zweite Eingang 25.2 an einer dem ersten Eingang 25.1 abgewandten Stirnseite des zweiten Zylinderabschnitts 24.2 angeordnet.
Die erste Vertiefung 27.1 ist mittels eines Deckels 33 verschlossen, der mit einem Absatz 34 beispielsweise in die erste Vertiefung 27.1 hineinragt. Auf diese Weise ist das Druckablassventil 23 in der ersten Vertiefung 27.1 gegenüber der Atmosphäre dicht abgeschlossen.
An einer dem zweiten Eingang 25.2 abgewandten Stirnseite des zweiten Zylinderabschnitts 24.2 ist ein Stutzen 30 angeordnet, in dem das Rückschlagventil 11 vorgesehen ist. Der zweite Eingang 25.2 mündet über einen Verbindungskanal 31 in eine im Stutzen 30 ausgebildete weitere Ventilkammer 45 des Rückschlagventils 11. In der weiteren Ventilkammer 45 ist ein weiterer Ventilkörper 46 beweglich gelagert, der mit einem weiteren Ventilsitz 47 zusammenwirkt.
Das in der ersten Vertiefung 27.1 angeordnete Druckablassventil 23 weist einen mit einem Ventilsitz 35 zusammenwirkenden Ventilkörper 36 auf, der in einer Ventilkammer 37 in axialer Richtung bezüglich einer Ventilachse 38 beweglich gelagert ist. Der Ventilkörper 36 ist mittels einer Ventilfeder 39 in Richtung des Ventilsitzes 35 gedrückt. Der Ventilsitz 35 ist beispielsweise als Flachsitz ausgebildet und wirkt mit einer flachen Stirnseite des beispielsweise zylinderförmigen Ventilkörpers 36 zusammen. Der Ventilsitz 35 ist an einer Stirnwand 40 der Ventilkammer 37 beispielsweise ringförmig erhöht ausgebildet.
Das Druckablassventil 23 hat beispielsweise ein eigenes, separates Gehäuse 42, an dem der Ventilsitz 35 ausgebildet ist und in dem die Ventilkammer 37 mit dem Ventilkörper 36 und mit der Ventilfeder 39 vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß ist der erste Ausgang 25.1 des Druckablassventils 23 am Umfang der Ventilkammer 37 vorgesehen und in axialer Richtung bezüglich der Ventilachse 38 derart angeordnet, dass sich bei geöffnetem Druckablassventil 23 eine im wesentlichen radiale Abströmung aus der Ventilkammer 37 in den ersten Ausgang 25.1 und in den zweiten Eingang 25.2 ergibt. Der erste Ausgang 25.1 des Druckablassventils 23 ist in axialer Richtung bezüglich der Ventilachse 38 nahe dem Ventilsitz 35, beispielsweise in gleicher axialer Lage, angeordnet. Der erste Ausgang 25.1 verläuft beispielsweise durch eine erste Öffnung 20 am Umfang des Gehäuses 32 des Druckablassventils 23 und durch eine zweite Öffnung 21 in der Wandung 29 zwischen den Vertiefungen 27.1, 27.2. Die erste Öffnung 20 und die zweite Öffnung 21 sind fluchtend zueinander angeordnet. Das Druckablassventil 23 und das Rückschlagventil 11 sind in axialer Richtung bezüglich der Ventilachse 38 derart versetzt zueinander angeordnet, dass der erste Ausgang 25.1 des Druckablassventils 23 in radialer Richtung bezüglich der Ventilachse 38 in den zweiten Eingang 25.2 mündet.
Übersteigt der Druck in der Rücklaufleitung 22 einen von der Federkraft der Ventilfeder 39 abhängigen vorbestimmten Wert, so hebt der Ventilkörper 36 vom Ventilsitz 35 ab und öffnet auf diese Weise das Druckablassventil 23. Nach dem Öffnen des Druckablassventils 23 strömt Kraftstoff über den axialen ersten Eingang 25.1 und einen zwischen dem Ventilsitz 35 und dem Ventilkörper 36 gebildeten Spalt in axialer Richtung in die Ventilkammer 37 ein und verlässt diese in radialer Richtung über den ersten Ausgang 26.1. Durch den Flachsitz kann die Strömung besonders gut radial abströmen.
Auf den Ventilkörper 36 wirkt eine durch die Umlenkung des Fluids von axialer in radiale Richtung auftretende Impulskraft, die diesen in vom Ventilsitz 35 abgewandter Richtung entgegen der Federkraft der Ventilfeder 39 bewegt, bis ein Kräftegleichgewicht mit der Federkraft erreicht ist. Die Impulskraft der Strömung steigt mit zunehmendem Durchfluss durch das Druckablassventil 23 an. Die Federkraft der Ventilfeder 39 nimmt mit steigendem Hub des Ventilkörpers 36 linear zu. Bei axialer Zuströmung durch den ersten Eingang 25.1 in die Ventilkammer 37 und bei erfindungsgemäßer radialer Abströmung aus der Ventilkammer 37 ist die von dem Kraftstoff auf den Ventilkörper 36 ausgeübte Impulskraft am größten. Beim Stand der Technik mit axialer Zu- und Abströmung ergibt sich dagegen eine kleinere auf den Ventilkörper 36 wirkende Impulskraft.
Die Impuskraft wirkt der Federkraft entgegen. Idealerweise kompensiert die mit steigendem Durchfluss steigende Impulskraft die durch die Hubbewegung des Ventilkörpers 36 zunehmende Federkraft. Damit wird der Regeldruck weitestgehend unabhängig vom Durchfluss gehalten.
Je größer die auf den Ventilkörper 36 wirkende Impulskraft ist, desto größer ist der von dem Ventilkörper 36 ausgeführte Öffnungshub und desto geringer ist der Gesamtdruckverlust des Druckablassventils 23 für einen vorgegebenen Durchfluss.
Der Gesamtdruckverlust des Druckablassventils 23 ergibt sich im wesentlichen aus dem Druckverlust im Spalt zwischen dem Ventilsitz 35 und dem Ventilkörper 36. Der Druckverlust an diesem Spalt verringert sich mit zunehmendemn Hub des Ventilkörpers 36.
Beim Stand der Technik mit axialer Abströmung dagegen fällt noch ein zusätzlicher Druckverlust bei der axialen Umströmung des Ventilkörpers 36 an. Dieser zusätzliche Druckverlust beim Stand der Technik nimmt mit steigendem Durchfluss zu. Der zusätzliche Druckverlust beim Stand der Technik fällt bei dem erfindungsgemäßen Druckablassventil 23 nicht an, da keine axiale Umströmung des Ventilkörpers 36, sondern eine radiale Abströmung erfolgt.
Durch den Entfall des zusätzlichen Druckverlustes ergibt sich ein gegenüber dem Stand der Technik besseres Regelverhalten des Druckablassventils 23, da sich der Gesamtdrttckverlust bei geringen Durchflussänderungen weniger stark ändert. Auf diese Weise wird der Druck in der Rücklaufleitung 22 und in der Druckleitung 3 nahezu konstant gehalten.
3 zeigt eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Ventilgehäuses.
Bei der Vorrichtung nach 3 sind die gegenüber der Vorrichtung nach 1 und 2 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Claims

Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Druckablassventil und ein Rückschlagventil parallel zueinander angeordnet sind, wobei das Druckablassventil einen ersten Eingang aufweist, der stromab eines Ventilsitzes in eine Ventilkammer mündet, in der ein Ventilkörper beweglich angeordnet und die über einen ersten Ausgang mit einem zweiten Eingang für das Rückschlagventil strömungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgang (26.1) am Umfang der Ventilkammer (36) vorgesehen und in axialer Richtung bezüglich einer Ventilachse (38) derart angeordnet ist, dass sich bei geöffnetem Druckablassventil (23) eine im wesentlichen radiale Abströmung aus der Ventilkammer (36) in den zweiten Eingang (25.2) ergibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckablassventil (23) und das Rückschlagventil (11) in axialer Richtung derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass der erste Ausgang (26.1) des Druckablassventils (23) in radialer Richtung in den zweiten Eingang (25.2) des Rückschlagventils (11) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (24) eine erste Vertiefung (27.1) zum Einsetzen des Druckablassventils (23) und eine den zweiten Eingang (25.2) für das Rückschlagventil (11) bildende zweite Vertiefung (27.2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (27.1) und die zweite Vertiefung (27.2) mittels einer Wandung (29) voneinander getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (27.1, 27.2) an zylinderförmigen Gehäuseabschnitten (24.1, 24.2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (27.1) mittels eines Deckels (33) verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Gehäuseabschnitte (24.1, 24.2) einstückig miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckablassventil (23) ein separates Gehäuse (32) aufweist, an dem der Ventilsitz (35) ausgebildet und in dem die Ventilkammer (37) mit dem Ventilkörper (36) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (35) als Flachsitz ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (36) mittels einer Ventilfeder (39) in Richtung des Ventilsitzes (35) gedrückt ist.