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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 44 37 927 C2 ist eine magnetventilgesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Einspritzdüse zur Kraftstoffeinspritzung bekannt, wobei in dieser ein Drosselelement in einem Kraftstoffkanal offenbart ist, welches jeweils ober- und unterhalb einer Kraftstoffzufuhr ein Filterelement enthält.
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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 Wiederstart - beispielsweise 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:
- 1 eine Schnittansicht durch ein Drosselelement gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine schematische Darstellung der hydraulischen Strömungsführung in einem erfindungsgemäßen Drosselelement,
- 3 eine Schnittansicht durch ein Drosselelement gemäß einer Ausführungsform,
- 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.
