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Die
Erfindung betrifft ein Drosselelement und die Verwendung eines Drosselelements
in einem Niederdruckkreislauf eines Common-Rail-Einspritzsystems
eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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In
Kraftfahrzeugen werden Drosselelemente in Common-Rail-Systemen beispielsweise
dazu eingesetzt, um als sogenannte Nullförderdrosseln zu wirken.
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In
einigen Common-Rail-Systemen werden Zumesseinheiten verwendet, die
nicht hundertprozentig dicht sind und damit im geschlossenen Zustand
eine Restleckage aufweisen. Damit die den Druck in dem Kraftstoffspeicher
des Common-Rail-Systems vorsehende Hochdruckpumpe im Schubfall diese
Restleckage nicht fördert, wodurch der Druck in dem Kraftstoffspeicher
erhöht werden würde, wird diese Restleckage über
ein Drosselelement, insbesondere über eine sogenannte Nullförderdrossel,
an ein niedrigeres Druckniveau, üblicherweise auf die Saugseite
einer integrierten Vorförderpumpe oder in den Rücklauf
abgeführt. Damit dieses Drosselelement nicht durch Verschmutzungen
oder Partikel zugesetzt wird, wodurch dessen Funktion verloren gehen
würde, wird das Drosselelement durch ein vorgelagertes
Filterelement, wie beispielsweise ein Spaltfilter oder ein Sieb,
geschützt.
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Aus
DE 100 48 365 A1 ist
beispielsweise ein Drosselelement zum Einbau in einen Kraftstoff
führenden Kanal mit einer Drossel bekannt, durch die ein
das Drosselelement fließender Flüssigkeitsstrom begrenzbar
ist, wobei das Drosselelement als Einsatz ausgebildet ist und einen
mit dem Kraftstoffkanal zusammenwirkenden Dichtabschnitt aufweist.
Der Kraftstoff kann den Dichtabschnitt durch einen Durchlass umströmen,
welcher aus einer Drosselbohrung, einer Längsbohrung und
einer Querbohrung besteht. Am Drosselelement ist darüber
hinaus ein mit dem Kraftstoffkanal einen Ringspalt bildenden Filterbund
vorgesehen. Der Ringspalt ist kleiner als der Durchmesser der Drosselbohrung,
so dass das Zusetzen der Drosselbohrung durch Partikel, die in der
das Drosselelement durchfließenden Kraftstoffströmung
vorhanden sind, verhindert wird.
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Jedoch
ist ein derartiges aus dem Stand der Technik bekanntes Drosselelement
nicht an den Zulauf, d. h. an die Saugseite, beispielsweise einer
mechanischen Förderpumpe anbindbar bzw. anschließbar.
Insbesondere bei Niederdruckkreisläufen, in denen zum Beispiel
eine Radialkolbenpumpe mit Nullförderdrossel und integrierter
Förderpumpe sowie ein druckseitiger Filter zum Einsatz
kommen, kann die Nullförderdrossel nicht an den Zulauf
einer mechanischen Förderpumpe angebunden werden, da sonst bei
einem Wiederstartbeispielsweise nach einer Tankleerfahrt und der
dabei betätigten Handpumpe – ungefilterter Kraftstoff
bzw. Partikel über die Nullförderdrossel in den
Hochdruckbereich eingetragen werden können, was zu Ausfällen
führt.
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Auch
wird in vielen Fällen das Drosselelement nicht nur in einer
Hauptströmungsrichtung des Kraftstoffs durchflossen, sondern
je nach Druckverhältnissen auch in der Gegenrichtung.
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Aufgabe
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Drosselelement
zu schaffen, welches an den Zulauf bzw. an die Saugseite einer Förderpumpe
anschließbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird mit einem Drosselelement, welches in einen Kraftstoffkanal
einsetzbar ist, um einen den Kraftstoffkanal in einer Hauptströmungsrichtung
durchströmenden Kraftstofffluss zu drosseln, mit einen
Drosselkörper gelöst, welcher zumindest eine Drosselöffnung
und zumindest einen mit dem Kraftstoffkanal zusammenwirkenden Dichtabschnitt
aufweist, wobei das Drosselelement stromaufwärts der Drosselöffnung
mit einem ersten Filterelement versehen ist, und wobei an einem
bezüglich der Drosselöffnung stromabwärtigen
Abschnitt des Drosselelements ein zweites Filterelement vorgesehen
ist. Durch Nachschalten des zweiten Filterelements an der bisher
ungeschützten Seite des Drosselelements wird das Drosselelement
im Fall einer Rückströmung insbesondere von ungefiltertem
Kraftstoff geschützt, und ein Zusetzen des Drosselelements
kann wirksam verhindert werden. Daher wird durch Vorsehen des zweiten
Filters, welches Kraftstoff in der Rückflussrichtung vor
dem Eintreten des Kraftstoffs in das Drosselelement filtert, ebenfalls eine
Anbindung des Drosselelements an den Zulauf bzw. die Saugseite einer
Förderpumpe ermöglicht. Die Anbindung des Drosselelements
an den Zulauf der Förderpumpe anstelle der Anbindung an
den Rücklauf bietet wiederum den Vorteil, dass das verfügbare
Druckniveau um ca. 150 mbar geringer liegt. Um diesen Betrag können
daher die Saugventile geringer eingestellt werden, was wiederum
zu einer besseren Füllung der Hochdruckelemente des Common-Rail-Systems
führt.
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Vorzugsweise
ist das zweite Filterelement im Wesentlichen an einem Abschnitt
des Drosselelements angeordnet, an welchem der in der Hauptströmungsrichtung
fließende Kraftstofffluss aus dem Drosselelement austritt.
Damit werden effektiv Partikel einer rücklaufenden Strömung
des Kraftstoffflusses gefiltert, bevor die rücklaufende
Strömung in den Drosselelementkörper eintritt
und diesen zusetzen kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das erste Filterelement
ein Spaltfilter.
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Gemäß noch
einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Filterelement
ein Spaltfilter oder ein aus einem Siebgeflecht aufgebautes Filterelement.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, wenn der Drosselkörper zweiteilig aufgebaut
ist. Dies erleichtert die Herstellung bzw. den Einsatz des Drosselelements
in den Kraftstoffkanal, was wiederum Kosten senkt.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn der Drosselkörper eine erste Drosselkörperhälfte
und eine zweite Drosselkörperhälfte aufweist,
wobei die erste Drosselkörperhälfte das erste
Filterelement und die zweite Drosselkörperhälfte
das zweite Filterelement aufweist. Durch diese Ausgestaltung wird
der Kraftstoff sowohl in der Hauptströmungsrichtung an
einem ersten Ende als auch an einem stromabwärtigen zweiten
Ende des Drosselelements in der Rückflussrichtung gefiltert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Drosselelement
eine Nullförderdrossel.
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Vorzugsweise
ist das zweite Filterelement an dem Drosselkörper angeordnet,
um den Kraftstoff in dem Kraftstoffkanal in einer Rückflussrichtung
zu filtern. Diese Anordnung verhindert effektiv ein Zusetzen des
Drosselelements durch in dem Rückfluss eines ungefilterten
Kraftstoffs vorhandene Partikel.
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Gemäß noch
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Drosselelement
an den Zulauf einer mechanischen Förderpumpe anschließbar. Der
Anschluss des Drosselelements an den Zulauf anstelle eines Anschlusses
an den Rücklauf bietet den Vorteil, dass hierbei, wie bereits
erwähnt, das verfügbare Druckniveau gegenüber
der alternativen Anbindung an den Rücklauf um ca. 150 mbar
geringer liegt. Um diesen Beitrag können die Saugventile geringer
eingestellt werden, was wiederum zu einer besseren Füllung
der Hochdruckelemente führt.
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Erfindungsgemäß wird
darüber hinaus die Verwendung eines Drosselelements mit
den oben beschriebenen Merkmalen in einem Niederdruckkreislauf eines
Common-Rail-System eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Im
Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Schnittansicht durch ein Drosselelement gemäß dem
Stand der Technik,
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2 eine
schematische Darstellung der hydraulischen Strömungsführung
in einem erfindungsgemäßen Drosselelement,
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3 eine
Schnittansicht durch ein Drosselelement gemäß einer
Ausführungsform,
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4 eine
Schnittansicht durch ein Drosselelement gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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In 1 zeigt
eine Schnittansicht eines Drosselelements 1, wie es aus
dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Dichtabschnitt 2 des
Drosselelements 1, welcher als konischer Bund ausgeführt
ist, trennt einen Kraftstoffkanal 3 in zwei Abschnitte.
Die Strömungsrichtung des in dem Kraftstoffkanal 3 strömenden
Kraftstoffs ist durch einen Pfeil 4 angegeben. Stromaufwärts
des Dichtabschnitts 2 ist ein Filterbund 5 vorgesehen,
der so dimensioniert ist, dass sich zwischen der Wandung des Kraftstoffkanals 3 und
dem Filterbund 5 ein Ringspalt 6 bildet. In einer ringförmigen
Nut 7 zwischen dem Filterbund 5 und dem Dichtabschnitt 2 ist
eine Drosselöffnung 8 in Form einer Drosselbohrung
vorgesehen, welche zusammen mit einer Längsbohrung 9 durch
das Drosselelement 1 einen Durchlass für den Kraftstoff
durch den Dichtabschnitt 2 herstellt. Der Durchmesser der Drosselöffnung 8 ist
größer als der Ringspalt 6, so dass die
Verunreinigungen im Kraftstoff, welche nicht im Ringspalt 6 aufgehalten
werden, die Drosselöffnung 8 nicht zusetzen können.
Wegen der großen Länge des Ringspalts 6 drosselt
der Ringspalt 6 den Flüssigkeitsstrom im Kraftstoffkanal 3 nicht
nennenswert. Dies wird von der Drosselöffnung 8 zum
weitaus überwiegenden Teil übernommen.
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Stromaufwärts
des Filterbunds 5 ist ein Zentrierbund 10 vorgesehen,
welcher einen als Abflachung ausgebildeten Flüssigkeitsdurchlass 11 aufweist.
Der Zentrierbund 10 weist außerdem eine Fase 12 auf,
die das Ansetzen des Drosselelements 1 beim Einpressen
in den Kraftstoffkanal 5 erleichtert.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der hydraulischen Strömungsführung
in einem erfindungsgemäßen Drosselelement 1.
Das Drosselelement 1 wird in einer ersten Hauptströmungsrichtung 13 von
einem Kraftstofffluss durchströmt sowie in einer zweiten
Rückflussrichtung 14. Um zu vermeiden, dass der
Kraftstofffluss in der Hauptströmungsrichtung 13 Partikel
in das Drosselelement 1 einführt, welche dieses
zusetzen können, ist ein erstes Filterelement 15 vorgesehen,
welches der Kraftstofffluss in der Hauptströmungsrichtung 13 passiert,
bevor er zu einer Drossel 17, welche beispielsweise in
Form einer unten in Zusammenhang mit 3 und 4 beschriebenen
Drosselbohrung vorgesehen sein kann, gelangt. Um zusätzlich
zu vermeiden, dass ein ungefilterter Kraftstofffluss in der Rückflussrichtung 14 das
Drosselelement 1 mit Partikeln zusetzt, ist ein zweites
Filterelement 16 stromabwärtig der Drossel 17 vorgesehen.
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3 zeigt
eine Schnittansicht durch ein Drosselelement 1 gemäß einer
Ausführungsform. Das Drosselelement 1 ist in einem
Kraftstoffkanal 3 angeordnet, in welchem ein Kraftstofffluss
in einer Hauptströmungsrichtung 13 sowie in einer
Rückflussrichtung 14 fließt.
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Das
Drosselelement 1 weist einen Drosselkörper 21 auf,
welcher zweiteilig aus einer ersten Drosselkörperhälfte 22 und
aus einer zweiten Drosselkörperhälfte 23 ausgebildet
ist. Dabei weist die erste Drosselkörperhälfte 22 an
einem ersten Ende 18 ein erstes Filterelement 15 und
einen von dem ersten Filterelement 15 durch eine ringförmige
Nut 7 getrennten Dichtabschnitt 2 auf. Die zweite
Drosselkörperhälfte 23, welche an die
erste Drosselkörperhälfte 22 angefügt
ist, weist ebenfalls einen an der Wandung des Kraftstoffkanals 3 dicht
anliegenden Dichtabschnitt 2', welcher an den Dichtabschnitt 2 der
ersten Drosselkörperhälfte 22 angrenzt,
und ein von dem Dichtabschnitt 2' über eine ringförmige
Nut 7' beabstandetes zweites Filterelement 16 auf.
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Der
Kraftstofffluss tritt in der Hauptströmungsrichtung 13 an
dem ersten Ende 18 des Drosselelements 1 in dieses
ein, wobei der Kraftstofffluss beim Eintritt in das Drosselelement 1 durch
das an dem ersten Ende 18 vorgesehene erste Filterelement 15,
welches in der Ausführungsform als Spaltfilter ausgebildet
ist, von Partikeln und Schmutz gereinigt wird. Wie auch bereits
im Zusammenhang mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Drosselelement 1 beschrieben,
ist ein Filterbund 5 des ersten Filterelements 15 so
dimensioniert, dass zwischen der Wandung des Kraftstoffkanals 3 und
dem Filterbund 5 ein Ringspalt 6 ausgebildet wird.
Auch hier ist in der ringförmigen Nut 7 zwischen
dem Filterbund 5 und dem Dichtabschnitt 2 eine
Drosselöffnung 8 in Form einer Drosselbohrung
in der ersten Drosselkörperhälfte 22 vorgesehen,
welche zusammen mit einer Längsbohrung 9 in der
ersten Drosselkörperhälfte 22, einer
sich daran anschließenden Längsbohrung 9' in
der zweiten Drosselkörperhälfte 23, und
einer Querbohrung 20 in der zweiten Drosselkörperhälfte 23 einen
Durchlass für den Kraftstoff durch den Dichtabschnitt 2, 2' herstellt.
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Der
Durchmesser der Drosselöffnung 8 in der ersten
Drosselkörperhälfte 22 ist größer
als der Ringspalt 6, so dass die Verunreinigungen im Kraftstoff,
welche nicht im Ringspalt 6 aufgehalten werden, die Drosselöffnung 8 nicht
zusetzen können. Damit an dem stromabwärtigen
zweiten Ende 19 des Drosselelements 1 jedoch ebenfalls
keine Partikel durch einen ungefilterten Kraftstoffrückfluss,
welcher in der Rückflussrichtung 14 in das Drosselelement 1 durch
die Querbohrung 20 eintreten kann, in die Längsbohrung 9 eingeleitet
werden, ist an dem zweiten Ende 19 des Drosselelements 1 ein
zweites Filterelement 16, welches in dieser Ausführungsform ebenfalls
als Spaltfilter ausgebildet ist, an der zweiten Drosselkörperhälfte 23 vorgesehen.
Der Durchmesser der Querbohrung 20 ist ebenfalls größer
als der zwischen dem Ringbund 5' des zweiten Filterelements 16 und
der Wandung des Kraftstoffkanals 3 gebildete Ringspalt 6',
so dass die Verunreinigungen im Kraftstoff, welcher in der Rückflussrichtung 14 in das
Drosselelement 1 einströmt, welche nicht im Ringspalt 6' aufgehalten
werden, die Querbohrung 20 nicht zusetzen können.
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4 zeigt
eine Schnittansicht durch ein Drosselelement 1 gemäß einer
weiteren Ausführungsform. Die erste Drosselkörperhälfte 22 des Drosselkörpers 21 ist
im Wesentlichen wie die im Zusammenhang mit 3 beschriebene
erste Drosselkörperhälfte 22 aufgebaut,
und weist an einem ersten Ende 18 ein erstes Filterelement 15 in
Form eines Spaltfilters auf, welches über eine ringförmige
Nut 7, in welcher auch die in die Längsbohrung 9 des
Drosselkörpers 21 führende Drosselöffnung 8 vorgesehen ist,
von einem Dichtabschnitt 2 beabstandet ist. Jedoch ist
die zweite Drosselkörperhälfte 23 im
Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform derartig aufgebaut,
dass sie lediglich den Dichtabschnitt 2' aufweist. In einer
Längsbohrung 9' der zweiten Drosselkörperhälfte 23,
deren Durchmesser in der Ausführungsform größer
ausgebildet ist als der Durchmesser der Längsbohrung 9 in
der ersten Drosselkörperhälfte 22, ist
ein zweites Filterelement 15 in Form eines dem Querschnitt
der Längsbohrung 9' entsprechenden Siebgeflechts
vorgesehen. Das Siebgeflecht weist eine Maschengröße
auf, welche geeignet ist, um ein Eintreten von Partikeln und Schmutz
aus ungefiltertem Kraftstoff, welcher in das Drosselelement 1 in
der Rückflussrichtung 14 einströmt, zu
verhindern.
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Insgesamt
betrachtet wird mit dem erfindungsgemäßen Drosselelement 1 ein
wirksamer Schutz gegen ein Zusetzen des Drosselelements 1 durch
im Kraftstoff vorhandene Partikel und Schmutz vorgesehen, welcher
auch wirksam ist, wenn das Drosselelement 1 beispielsweise
an die Saugseite einer Förderpumpe angeschlossen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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