DE102009015528B4 - Ventileinheit einer Kraftstoffversorgungsanlage - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Zylindern einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, muss Kraftstoff zur Verfügung gestellt werden, wobei hierzu eine Kraftstoffversorgungsanlage dient. Eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine verfügt über den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnete Injektoren, die auch als Einspritzventile bezeichnet werden, wobei mithilfe der Injektoren der Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt werden kann. Zusätzlich zu den Injektoren verfügt eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine über mindestens eine Kraftstoffpumpe, um den in die Zylinder der Brennkraftmaschine einzuspritzenden Kraftstoff in Richtung auf die Injektoren zu fördern.
- Als Stand der Technik ist beispielsweise die
DE 39 04 518 A1 zu nennen. Die Druckschrift offenbart eine Ventileinheit einer Kraftstoffversorgungsanlage mit einem Grundkörper, der ein Gleichdruckentlastungsventil in einer Ausnehmung aufnimmt, wobei das Gleichdruckentlastungsventil ein von einem Federelement beaufschlagtes Betätigungselement aufweist, welches eine Ventilkugel des Gleichdruckentlastungsventils gegen einen Ventilsitz drückt, wobei dieser Ventilsitz von einem separaten Einsatz gebildet ist. Als Werkstoff für diese Ventileinheit kommt gehärteter Stahl in Frage. - Weiterhin ist aus der
EP 1 701 032 A1 bereits eine keramische Ventilkugel für ein Rückschlagventil einer Kraftstoffhochdruckpumpe bekannt. - Zudem ist als Stand der Technik noch die
DE 103 53 314 A1 zu nennen, in dieser für ein Rückschlagventil in einer Kraftstoffhochdruckpumpe die Verringerung der Oberflächenrauheit empfohlen wird. - Zwischen einem Injektor einer Kraftversorgungsanlage und einer Kraftstoffpumpe derselben ist eine in
1 gezeigte, aus dem Stand der Technik beispielhaft bereits bekannte Ventileinheit10 positioniert. Die in1 gezeigte Ventileinheit10 , die, wie bereits ausgeführt, zwischen einer Kraftstoffpumpe und einem Injektor einer Kraftstoffversorgungsanlage positioniert ist, verfügt über einen Grundkörper11 aus Stahl, wobei in einer ersten Ausnehmung12 des Grundkörpers11 ein Kraftstoffförderventil13 und in einer zweiten Ausnehmung14 des Grundkörpers11 ein Gleichdruckentlastungsventil15 positioniert ist. An einen ersten Anbindungsbereich16 des Grundkörpers11 kann eine nicht gezeigte Kraftstoffpumpe und an einen zweiten Anbindungsbereich17 des Grundkörpers11 ein ebenfalls nicht gezeigtes Kraftstoffeinspritzventil bzw. ein Injektor angeschlossen werden. - Das Gleichdruckentlastungsventil
15 dient der Aufrechterhaltung eines Kraftstoffmindestdrucks in zum Kraftstoffeinspritzventil bzw. Injektor führenden Kraftstoffleitungen18 der Ventileinheit10 . - Nach dem Stand der Technik der
1 umfasst das Gleichdruckentlastungsventil15 der Ventileinheit10 ein von einem Federelement19 beaufschlagtes Betätigungselement20 , wobei das Betätigungselement20 eine Ventilkugel21 des Gleichdruckentlastungsventils15 gegen einen Ventilsitz22 drückt, der von dem Grundkörper11 der Ventileinheit10 bereitgestellt wird. - Bei der in
1 gezeigten, aus dem Stand der Technik bekannten Ventileinheit10 ist der Grundkörper11 aus einem Stahl gefertigt. Ebenso ist die Ventilkugel21 des Gleichdruckentlastungsventils15 aus einem Stahl hergestellt. - Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Ventileinheit einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die zu geringerem Verschleiß neigt.
- Dieses Problem wird nach der Erfindung, durch eine Ventileinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Hiernach ist der Ventilsitz des Gleichdruckentlastungsventils von einem separaten Einsatz aus Stahl gebildet, wobei die Anlasstemperatur des Stahls des separaten Einsatzes größer als die Anlasstemperatur des Stahls des Grundkörpers ist. Der Ventilsitz weist dabei eine Rauhigkeit Ra von weniger als 0,8 auf. Die Ventilkugel besteht zudem aus einem Werkstoff mit einer gegenüber Stahl erhöhten Festigkeit und einem gegenüber Stahl verringerten spezifischen Gewicht.
- Damit kann der Verschleiß solcher Ventileinheiten gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden. Hierdurch können längere Standzeiten für die Ventileinheiten und damit längere Wartungsintervalle für eine Kraftstoffversorgungsanlage realisiert werden. Ferner erlaubt es die Erfindung nach dem Stand der Technik ausgebildete Ventileinheiten bei einer Instandsetzung in erfindungsgemäße Ventileinheiten umzubauen.
- Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 : eine aus dem Stand der Technik bekannte Ventileinheit einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine; und -
2 eine erfindungsgemäße Ventileinheit einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine. -
2 zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinheit23 einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, wobei zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ventileinheit23 der2 für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden wie im Zusammenhang der mit der in1 gezeigten, aus dem Stand der Technik bekannten Ventileinheit10 . - Nach der hier vorliegenden Erfindung wird ein Ventilsitz
24 für die Ventilkugel21 des Gleichdruckentlastungsventils15 von einem separaten Einsatz25 bereitgestellt, der ebenso wie der Grundkörper11 aus Stahl gefertigt ist. Die sogenannte Anlasstemperatur des Stahls des separaten Einsatzes25 ist größer als die Anlasstemperatur des Stahls des Grundkörpers11 . Bei der Anlasstemperatur handelt es sich um eine Temperatur einer Wärmebehandlung, bei welcher der Stahlwerkstoff des Grundkörpers11 sowie Stahlwerkstoff des separaten Einsatzes25 gezielt erwärmt wird, um alle Eigenschaften für den gewünschten Einsatz gezielt zu beeinflussen. Details des Anlassens von Stahlwerkstoffen sind dem hier angesprochenen Fachmann geläufig und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung. - Die Anlasstemperatur des Stahls des separaten Einsatzes
25 ist größer als die maximale Betriebstemperatur des Kraftstoffs im Bereich des Gleichdruckentlastungsventils15 , wobei die Anlasstemperatur des Stahls des Einsatzes25 vorzugsweise um mindestens 200°C, insbesondere um mindestens 250°C, größer ist als die maximale Betriebstemperatur des Kraftstoffs im Bereich des Gleichdruckentlastungsventils15 . Die Anlasstemperatur des Stahls des Grundkörpers11 entspricht in etwa der maximalen Betriebstemperatur des Kraftstoffs im Bereich des Gleichdruckentlastungsventils15 . - Der Ventilsitz
24 für die Ventilkugel21 weist eine Rauhigkeit Ra von weniger als 0,8 µm auf. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher der Ventilsitz24 für die Ventilkugel21 des Gleichdruckentlastungsventils15 eine Rauhigkeit Ra zwischen 0,2 µm und 0,6 µm, insbesondere zwischen 0,3 µm und 0,5 µm, aufweist. - Bevorzugt beträgt die Rauhigkeit Ra des Ventilsitzes
24 für die Ventilkugel21 in etwa 0,4 µm. - Die Ventilkugel
21 des Gleichdruckentlastungsventils15 ist aus einem speziellen Werkstoff gefertigt, nämlich aus einem Werkstoff, der gegenüber Stahl eine erhöhte Festigkeit jedoch ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Variante, in welcher die Ventilkugel21 aus einem keramischen Werkstoff hergestellt ist. - Hierdurch kann der Verschleiß solcher Ventileinheiten im Bereich des Gleichdruckentlastungsventils
15 gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden. - Die Erfindung eignet sich sowohl zum Einsatz bei Neubauteilen als auch zur Umkonstruktion bestehender Bauteile. So ist es möglich, bereits im Feld genutzte Ventileinheiten
10 der1 in eine erfindungsgemäße Ventileinheit23 der2 umzubauen, wozu lediglich die Ausnehmung14 , die der Aufnahme des Gleichdruckentlastungsventils15 dient, derart ausgeweitet werden muss, dass der separate Einsatz25 zusammen mit dem Betätigungselement20 , der Ventilkugel21 und dem Federelement19 des Gleichdruckentlastungsventils15 in der Ausnehmung14 Aufnahme findet. - Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Grundkörper
11 am zweiten Anbindungsbereich17 für das Kraftstoffeinspritzventil bzw. den Injektor mit einer Flächenrücknahme im Bereich von 0,01 mm bis 0,05 mm versehen, um so eine bessere Abdichtung im Hochdruckbereich zwischen Grundkörper11 und Kraftstoffeinspritzventil bzw. Injektor zu gewährleisten. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Ventileinheit
- 11
- Grundkörper
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Kraftstoffförderventil
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Gleichdruckentlastungsventil
- 16
- Anbindungsbereich
- 17
- Anbindungsbereich
- 18
- Kraftstoffleitung
- 19
- Federelement
- 20
- Betätigungselement
- 21
- Ventilkugel
- 22
- Ventilsitz
- 23
- Betätigungselement
- 24
- Ventilsitz
- 25
- Einsatz
Claims (9)
- Ventileinheit einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, mit einem Grundkörper (11) aus Stahl, der ein Gleichdruckentlastungsventil (15) in einer Ausnehmung (14) aufnimmt, wobei das Gleichdruckentlastungsventil ein von einem Federelement (19) beaufschlagtes Betätigungselement (20) aufweist, welches eine Ventilkugel (21) des Gleichdruckentlastungsventils (15) gegen einen Ventilsitz (22) des Gleichdruckentlastungsventils drückt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (22) des Gleichdruckentlastungsventils von einem separaten Einsatz (25) aus Stahl gebildet ist, wobei die Anlasstemperatur des Stahls des separaten Einsatzes (25) größer als die Anlasstemperatur des Stahls des Grundkörpers (11) ist, wobei der Ventilsitz (24) eine Rauhigkeit Ra von weniger als 0,8 aufweist und die Ventilkugel (21) aus einem Werkstoff mit einer gegenüber Stahl erhöhten Festigkeit und einem gegenüber Stahl verringerten spezifischen Gewicht besteht.
- Ventileinheit nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anlasstemperatur des Stahls des separaten Einsatzes (25) größer als die maximale Betriebstemperatur des Kraftstoffs im Bereich des Gleichdruckentlastungsventils (15) ist. - Ventileinheit nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anlasstemperatur des Stahls des separaten Einsatzes (25) um mindestens 200°C, vorzugsweise um mindestens 250°C, größer als die maximale Betriebstemperatur des Kraftstoffs im Bereich des Gleichdruckentlastungsventils (15) ist. - Ventileinheit nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anlasstemperatur des Stahls des Grundkörpers (11) in etwa der maximalen Betriebstemperatur des Kraftstoffs im Bereich des Gleichdruckentlastungsventils (15) entspricht. - Ventileinheit nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (24) eine Rauhigkeit Ra zwischen 0,2 und 0,6, insbesondere zwischen 0,3 und 0,5, aufweist. - Ventileinheit nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkugel (21) aus einem keramischen Werkstoff besteht. - Ventileinheit nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (25) zusammen mit dem Betätigungselement (20), der Ventilkugel (21) und dem Federelement (19) in der Ausnehmung (14) des Grundkörpers (11) positioniert ist. - Ventileinheit nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) weiterhin ein Kraftstoffförderventil (13) in einer separaten Ausnehmung (12) aufnimmt. - Ventileinheit nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) einen ersten Anbindungsbereich (16) für eine Kraftstoffpumpe und einen zweiten Anbindungsbereich (17) für eine Kraftstoffeinspritzventil bzw. einen Injektor aufweist.
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Taschenbuch für den Maschinenbau = Dubbel.15. Aufl., Berlin : Springer, 1983. S. 336-337. –ISBN 3-540-12418-7 |
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