DE102008042089A1

DE102008042089A1 - Überströmventil für die Zuleitung des Zumessventils der Einspritzpumpe einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102008042089A1
Application number: DE200810042089
Authority: DE
Inventors: Werner Striegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2010-03-18

Abstract

Ein Überströmventil für die Zuleitung einer Zumesseinheit einer Hochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Ventilgehäuse (8) mit einem Eingang (9) und zumindest einem Ausgang (10), wobei der Ausgang (10) durch eine Kraftstoffleitung (2.2) mit einem Kraftstofftank (1) verbunden und durch einen Steuerkolben (12) verschließbar ist, der gegen die Kraft einer Druckfeder (11) verschiebbar ist, wobei die Druckfeder (11) in einem Federraum des Ventilgehäuses (8) aufgenommen und der Steuerkolben (12) im Ventilgehäuse (8) verschiebbar geführt ist. Der Federraum (19) ist mit dem Eingang (9) des Ventilgehäuses (8) durch zumindest eine Druckausgleichsleitung (17) verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Überströmventil für die Zuleitung einer Zumesseinheit einer Hochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine nach der Gattung des Anspruch 1.
Stand der Technik
Ein solches Überströmventil für die Zuleitung einer Zumesseinheit einer Hochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine befindet sich im Handel. Es hat den Zweck, von einer der Hochdruckpumpe vorgeschalteten Förderpumpe zu viel geförderten Kraftstoff, der bei ganz oder teilweise geschlossener Zumesseinheit nicht zur Hochdruckpumpe gelangen kann, abzusteuern. Diese Aufgabe wird bei der bekannten Bauform sehr unbefriedigend gelöst. Einerseits treten am Eingang der Zumesseinheit unzulässige Druckschwankungen auf, andererseits treten im Zusammenhang mit Anschlussleitungen aus Stahl im Überströmventil Quietschgeräusche auf, die nicht tolerierbar sind.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Überströmventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass der Vordruck am Eingang der Zumesseinheit wesentlich ausgeglichener reguliert wird als bisher und dass Quietschgeräusche auch bei Verwendung von Anschlussleitungen aus Stahl zuverlässig vermieden werden. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Überströmventils angegeben.
Das erfindungsgemäße Überströmventil lässt sich in der Ausgestaltung nach Anspruch 2 besonders einfach erzeugen und montieren.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, dass resonanzbedingte Fehlfunktionen des Überströmventil zuverlässig vermeiden lassen.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 hat den Vorteil, dass der Steuerkolben wegen seiner geringen Trägheitsmasse besonders leicht verschiebbar ist. Er berührt die in umschließende Wandung des Gehäuses ferner mit einer besonders kleinen Umfangsfläche, die der Reibung ausgesetzt ist. Auch dies erleichtert die Verschiebbarkeit. Ferner begünstigen die unterschiedlichen hydraulischen Querschnitte der beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen mit zunehmender Querschnittsdifferenz die Erzielung eine guten Steuerwirkung.
Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 hat den Vorteil einer besonders einfachen Montier- und Justierbarkeit der Druckfeder bei extrem geringem Gewicht des Überströmventils.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 hat den Vorteil, dass sich die Drossel besonders einfach herstellen und in das Überströmventil integrieren lässt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 ein Überströmventil des in 1 zur Anwendung gelangenden Typs in längsgeschnittener Darstellung
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 verdeutlicht das Funktions- und Einbauprinzip einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff. Eine solche Vorrichtung umfasst einen Kraftstofftank 1, eine Förderpumpe 2, eine Zumesseinheit 3, eine Hochdruckpumpe 4 und einen Hochdruckspeicher 5, die durch eine Kraftstoffleitung 6 verbunden sind. Die Zumesseinheit 3 dient dazu den Zufluss von Kraftstoff von der Förderpumpe 2 zur Hochdruckpumpe 4 bedarfsabhängig variabel einzustellen. Durch die Zumesseinheit 3 wird dabei ein variabler Durchflussquerschnitt zwischen der Förderpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 4 eingestellt um eine Anpassung der durch die Hochdruckpumpe 4 in den Hochdruckspeicher 5 geförderten Kraftstoffmenge an den Bedarf der Verbrennungskraftmaschine zu ermöglichen. Der Hochdruckspeicher 5 wird im Fachgebiet auch als Rail bezeichnet. Es dient dazu, den zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine benötigten Kraftstoff in hochverdichteter Form aufzunehmen und in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf der Verbrennungskraftmaschine zur Versorgung der Einspritzdüsen bereit zu halten.
Der Zuleitung des Zumessventils 7 von der Förderpumpe 2 her ist ein Überströmventil 7 zugeordnet, das dazu dient, von der Förderpumpe 2 zu viel geförderten Kraftstoff, der bei ganz oder teilweise geschlossener Zumesseinheit 3 nicht zur Hochdruckpumpe 4 gelangen kann, abzusteuern.
2 zeigt das Überströmventil 7 in längsgeschnittener Darstellung und in seinen Einzelheiten.
Das Überströmventil umfasst ein Ventilgehäuse 8 mit einem Eingang 9 und zumindest einem Ausgang 10, wobei der Eingang 9 mit der Zuleitung 21 und der Ausgang 10 mit einem Kraftstofftank 1 verbunden ist, wobei der Ausgang 10 durch einen Steuerkolben 12 verschließbar ist, der gegen die Kraft einer Druckfeder 11 in dem Ventilgehäuse 8 verschiebbar und mit einer Führungsstange 15 starr verbunden ist, die in einer Stangenführung 16 des Ventilgehäuses 8 verschiebbar geführt ist,
Der Federraum 19 ist mit dem Eingang 9 des Ventilgehäuses 8 durch zumindest eine Druckausgleichsleitung 17 verbunden. In dem Federraum 19 herrscht dadurch derselbe Druck wie am Eingang 9 des Überströmventils 7. Der Steuerkolben 12 berührt die Innenwandung des Ventilgehäuses 8 mit einer verschiebbar daran anliegenden Steuerkante, die dem Eingang 9 zugewandt ist und die je nach Stellung des Steuerkolben 12 in eine sich mehr oder weniger überlappende Position mit dem mindestens einen Ausgang 10 gelangt. Der Ausgang 10 steht mit dem drucklosen Kraftstofftank in Verbindung. Die beim Überströmen des Kraftstoffes über die Steuerkante durch den sich dabei ergebenden Druckabfall ergebende Ausgasung kann daher nicht mehr dazu führen, dass sich Gasblasen im Federraum 19 kumulieren, in dem derselbe Druck herrscht wie im Eingang 9. Funktionsstörungen des Überströmventils werden dadurch zuverlässig vermieden.
Die Druckausgleichsleitung 17 kann grundsätzlich durch eine externe, separat verlegte Leitung oder eine andere Strömungsverbindung gebildet sein, die den Eingang mit dem Federraum 19 verbindet.
In dem Bespiel nach 2 ist eine besonders einfache und wirksame Bauform gezeigt, bei der die Druckausgleichsleitung 17 die Führungsstange 15 parallel zur Bewegungsrichtung 13 auf ihrer ganzen Länge durchdringt. Das Überströmventil 7 lässt sich dadurch besonders kostengünstig herstellen und die Druckausgleichsleitung 17 bedarf keiner gesonderten Montage.
In der Druckausgleichsleitung 17 ist eine Drossel 18 vorgesehen. Dadurch wird verhindert, dass sich unerwünschte, pulsierende Verschiebungen des Steuerkolbens 12 als Folge von Resonanzeffekten ergeben, die die Funktion des Überströmventils beeinträchtigen würden. Sie können auch durch die Förderpumpe 2 verursacht sein und Fehlfunktionen des Überströmventils 7 nach sich ziehen. Die Drossel 18 bietet hiergegen eine zusätzliche Sicherheit.
Die in den Federraum 19 mündende Führungsstange 15 weist einen kleineren Querschnitt auf als der Steuerkolben 12. Dadurch ergeben sich auf beiden Seiten unterschiedliche, hydraulische Querschnitte, was es begünstigt, eine gute Wirksamkeit bei der zur Regelung des Vorlaufdruckes der Zumesseinheit 3 zu erzielen. Außerdem wird die Trägheitsmasse des Stellkolbens 12 und das Gewicht des Überströmventils 7 hierdurch vermindert.
Die Druckfeder 11 ist über einen im Querschnitt gegenüber der Führungsstange 15 größeren Federteller 20 an der Führungsstange 15 abgestützt, wobei der Federteller 20 beidseitig vom im Federraum 19 herrschenden Druck beaufschlagt ist. Bei geringstmöglichem Gewicht lässt sich hierdurch die Abstützung der Druckfeder 11 auf der Führungsstange 15 vereinfachen. Die Drossel 18 ist im Federteller 20 vorgesehen. Sie lässt sich bei der Herstellung des Federtellers 20 einstückig anformen und so besonders einfach erhalten. Der Federteller 20 kann durch einen Niet-, Schraub- oder Schweißprozess mit der Führungsstange 15 verbunden sein.
Der Eingang 9 umschließt die gedachte Verlängerung der Bewegungsachse 13 des Steuerkolbens 12 konzentrisch. Die den Steuerkolben 12 verschiebbar aufnehmende Bohrung des Ventilgehäuses 8 kann durch diese Zuordnung in einem in sich geschlossenen Arbeitschritt zusammen mit dem Eingang 9 erzeugt werden.
Die Wandung des Ausgangs 10 umschließt eine gedachte Linie konzentrisch, die die Bewegungsachse 13 des Steuerkolbens 12 unter einem Winkel von 80–100°, im Beispiel unter einem Winkel von 90°, durchschneidet. Der Ausgang 10 kann dadurch einen sehr großen Austrittsquerschnitt haben, was von Vorteil in Bezug auf eine gute Funktion des Überströmventils 7 ist. Es können in Umfangsrichtung auch mehrere Ausgänge 10 verteilt sein, die in die Bohrung des Ventilgehäuses 8 in der gleichen Radialebene einmünden und die übereinstimmende Querschnitte und Durchmesser haben. Der insgesamt zur Verfügung stehende Übertrittsquerschnitt des Ausgangs 10 lässt sich dadurch weiter vergrößern, ohne die Ansprechgenauigkeit des Überströmventils 8 zu belasten. Auch gelingt es durch eine solche Bauform besser, den Steuerkolben 12 im Bereich der Teilausgänge parallel zur Bewegungsachse störungsfrei zu führen, als wenn nur eine einziger Ausgang von extrem großem Querschnitt verfügbar ist. Die Teilausgänge haben zweckmäßig Teildurchmesser, die maximal halb so groß sind wie der Durchmesser des Steuerkolbens 12. Die sie in Umfangsrichtung voneinander trennenden Stege begünstigen die Führung des Steuerkolbens 12 parallel zur Bewegungsachse 13 beim Überschreiten der Teilausgänge 10.
Der Steuerkolben 12 hat parallel zur Bewegungsachse 13 eine Länge, die kleiner ist als die in gleicher Richtung gemessene Erstreckung des Ausgangs 10. Seine dem Eingang 9 zugewandte Stirnfläche ist randseitig durch eine Steuerkante gebildet, die den oder die Ausgänge in Abhängigkeit von der jeweiligen Kolbenstellung in definierter Weise für den Kraftstoffaustritt freigibt.
Die Feder 11 ist durch eine Druckfeder gebildet, die zwischen der von dem Eingang 9 abgewandten Seite des Steuerkolbens 12 oder einem damit verbunden Teil, vorliegend einem mit dem Steuerkolben 12 verbundenen Federteller 18, und dem Ventilgehäuse 8 oder einem damit verbunden Stützkörper, vorliegend einer Stahlkugel 14, die mit einem Presssitz reibschlüssig in der Bohrung des Ventilgehäuses 8 festgeklemmt und durch die Druckfeder 1 nicht verschiebbar ist, eingespannt ist. Die Position der Stahlkugel in dem Ventilgehäuse 7 bestimmt die Verspannung der Druckfeder. Die Stahlkugel muss daher unter Verwendung von Messvorrichtungen sehr genau positioniert werden, um eine genaue Funktion des Überströmventils zu erhalten. Sie lässt sich unter Verwendung von automatischen Montagehilfsmitteln in einer Massenproduktion sehr genau und kostengünstig in dem Ventilgehäuse 8 positionieren.
Alternativ kann der Stützkörper 14 durch eine sich parallel zur Bewegungsachse 13 vorschraubbare Einstellschraube gebildet sein, die in einer Gewindebohrung des Ventilgehäuses 8 aufgenommen ist. Die Vorspannung der Druckfeder 11 kann auf diese Weise manuell geändert und das Überströmventil 7 an wechselnde Erfordernisse des Anwendungsfalles angepasst und justiert werden.
Der Steuerkolben 12 ist starr mit der Führungsstange 15 verbunden, wobei die Führungsstange 15 in der Stangenführung 16 des Ventilgehäuses 8 parallel zur Bewegungsachse 13 geführt ist. Die Stangenführung 16 und der Stellkolben 12 sind dabei durch zumindest eine Druckausgleichsöffnung 17 überbrückt.
Die Druckausgleichsöffnung 17 kann durch einen Nut gebildet sein, die in die Innenwandung des Ventilgehäuses 8 eingreift oder durch eine Bohrung, die die Wandung des Ventilgehäuses 8 parallel zur Bewegungsachse 13 durchdringt und die mit den von einander abgewandten Räumen der Stangenführung 16 und des Steuerkolbens 12 verbunden ist. Der Durchmesser soll bei einem runden Profil mindestens 2 mm betragen und die Weite bei einem rechteckig begrenzten Profil mindestens 2 mm.
Durch die Druckausgleichleitung 17 wird sichergestellt, dass im Federraum 19 derselbe Druck herrscht wie im Eingang 9. In dem Federraum 19 können sich dadurch keine Gasblasen ansammeln, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung des Überströmventils führen würde. Sie bilden sich vor allem an der Steuerkante des Steuerkolbens 12 und bei hohem Differenzdruck zwischen dem Ein- und Ausgang.

Claims

Überströmventil für die Zuleitung (21) einer Zumesseinheit (3) einer Hochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Ventilgehäuse (8) mit einem Eingang (9) und zumindest einem Ausgang (10), wobei der Eingang mit der Zuleitung (21) und der Ausgang (10) mit einem Kraftstofftank (1) verbunden ist, wobei der Ausgang (10) durch einen Steuerkolben (12) verschließbar ist, der gegen die Kraft einer Druckfeder (11) in dem Ventilgehäuse (8) verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (19) mit dem Eingang (9) des Ventilgehäuses (8) durch zumindest eine Druckausgleichsleitung (17) verbunden ist.
Überströmventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (12) mit einer Führungsstange (15) starr verbunden ist, die in einer Stangenführung des Ventilgehäuses (8) verschiebbar geführt ist und dass die Druckausgleichsleitung (17) die Führungsstange (15) parallel zur Bewegungsrichtung (13) ganz durchdringt.
Überströmventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckausgleichsleitung (17) eine Drossel (18) vorgesehen ist.
Überströmventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Federraum (19) mündende Führungsstange (15) einen kleineren Querschnitt aufweist als der Steuerkolben (12).
Überströmventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckfeder (11) über einen im Querschnitt gegenüber der Führungsstange (15) größeren Federteller (20) an der Führungsstange (15) abstützt, wobei der Federteller (20) beidseitig vom im Federraum (19) herrschenden Druck beaufschlagt ist.
Überströmventil nach Anspruch 3 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (18) im Federteller (20) vorgesehen ist.