DE102010002797A1

DE102010002797A1 - Saugventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010002797A1
Application number: DE102010002797A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hamann; Karin Steinicke
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-09-15
Also published as: FI20115214A0; KR20110103325A; KR101713341B1; FI125719B; JP2011190800A; FI20115214A; JP5430546B2; CN102192062A

Abstract

Saugventil (1) einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, über welches Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen Pumpenraum (5) einer Hockdruckpumpe (6), über welche Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen Hochdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage förderbar ist, saugbar ist, mit einem mit einem Ventilsitz (3) zusammenwirkenden Ventilkörper (2), wobei der Ventilkörper (2) in einem käfigartigen Führungskörper (7) derart geführt ist, dass der Ventilkörper (2) beim Öffnen und Schließen des Saugventils sowohl relativ zum Ventilsitz (3) als auch relativ zum käfigartigen Führungskörper (7) verlagerbar ist, und wobei der käfigartige Führungskörper (7) über seinen Umfang mindestens einen Schlitz (10) aufweist, über welchen Kraftstoff leitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Saugventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 10 2004 060 003 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, nämlich eine mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit mehreren Zylindern, wobei jedem Zylinder ein Injektor einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage zugeordnet ist. Über die Injektoren ist in jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine Kraftstoff einspritzbar. Die Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage gemäß DE 10 2004 060 003 A1 umfasst eine mehrere Hochdruckpumpen aufweisende Pumpeinrichtung, um Kraftstoff von einem Niederdruckbereich der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage in einen Hochdruckbereich derselben zu fördern, wobei im Hochdruckbereich zwischen der Pumpeinrichtung und den Injektoren ein permanent unter Hochdruck stehendes Druckspeichersystem vorgesehen ist. Das permanent unter Hochdruck stehende Druckspeichersystem, welches auch als Common-Rail bezeichnet wird, weist nach der DE 10 2004 060 003 A1 mehrere Speichereinheiten auf und ist über ebenfalls permanent unter Hochdruck stehende Hochdruckkraftstoffleitungen mit der Pumpeinrichtung verbunden. Das Druckspeichersystem ist weiterhin über abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehende Hochdruckkraftstoffleitungen mit den Injektoren verbunden. Bei der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage nach DE 10 2004 060 003 A1 ist jeder Hochdruckpumpe jeweils ein Saugventil und ein Förderventil zugeordnet, wobei über das jeweilige Saugventil Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in einen Pumpenraum der jeweiligen Hockdruckpumpe saugbar ist, und wobei über das Förderventil Kraftstoff aus dem Pumpenraum der jeweiligen Hockdruckpumpe in Richtung auf das Druckspeichersystem und damit den Hochdruckbereich der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage förderbar ist.
Ein Saugventil einer solchen Kraftstoffversorgungsanlage, über welches Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage in den Pumpenraum einer Hochdruckpumpe saugbar ist, verfügt über einen Ventilsitz sowie einen Ventilkörper, wobei im geschlossenen Zustand des Saugventils der Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufsitzt und in geöffnetem Zustand des Saugventils der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben ist. In geöffnetem Zustand des Saugventils kann für einen Ansaugvorgang Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in den Pumpenraum der Hochdruckpumpe angesaugt werden. Bei geschlossenem Saugventil kann der Kraftstoff ausgehend vom Pumpenraum der Hochdruckpumpe während eines Fördergangs in den Hochdruckbereich gefördert werden, nämlich in Richtung auf das in Förderrichtung des Kraftstoffs gesehen dem jeweiligen Saugventil nachgeordnete Förderventil.
Aus der Praxis bekannte Saugventile verfügen über einen relativ komplexen Aufbau, insbesondere über einen relativ komplexen Ventilkörper, in welchen Bohrungen eingebracht sind. Bedingt dadurch, dass bei aus der Praxis bekannten Saugventilen in den Ventilkörper desselben Bohrungen eingebracht sind, verfügt der Ventilkörper über eine relativ große Bauform. Hierdurch werden relativ lange Schaltzeiten des Saugventils verursacht.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein neuartiges Saugventil einer Kraftstoffversorgungsanlage zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Saugventil gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Ventilkörper in einem käfigartigen Führungskörper derart geführt, dass der Ventilkörper beim Öffnen und Schließen des Saugventils sowohl relativ zum Ventilsitz als auch relativ zum käfigartigen Führungskörper verlagerbar ist, wobei der käfigartige Führungskörper an seinem Umfang mindestens einen Schlitz aufweist, über welchen Kraftstoff leitbar ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper in einem käfigartigen Führungskörper geführt ist, wobei der käfigartige Führungskörper an seinem Umfang mindestens einen Schlitz aufweist, über welchen Kraftstoff leitbar ist.
Mithilfe der Erfindung ist es möglich, auf Bohrungen im Ventilkörper zu verzichten. Hierdurch kann der Ventilkörper verhältnismäßig klein ausgeführt werden, wodurch schnellere Schaltzeiten des Saugventils realisiert werden können.
Weiterhin ist es möglich, den Wirkungsgrad sowie des Kavitationsverhalten des Saugventils positiv zu beeinflussen.
Bevorzugte 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, 2: schematisierte Ausschnitte aus einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage im Bereich eines Saugventils nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3: das Saugventil der 1, 2 in perspektivischer Ansicht; und
4, 5: schematisierte Ausschnitte aus einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage im Bereich eines Saugventils nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Saugventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine.
Eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage verfügt über einen Niederdruckbereich sowie einen Hochdruckbereich. Der Hochdruckbereich einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage umfasst eine zumindest eine Hochdruckpumpe aufweisende Pumpeinrichtung und ein zumindest eine Speichereinheit aufweisendes Druckspeichersystem, wobei die oder jede Hochdruckpumpe der Pumpeinrichtung Kraftstoff über ein Saugventil aus dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich ansaugt und über ein Förderventil dem Druckspeichersystem zuführt. Ausgehend vom Druckspeichersystem ist der Kraftstoff über Injektoren in Zylinder einspritzbar.
1, 2 und 3 zeigen einen Ausschnitt aus einen Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage im Bereich eines erfindungsgemäßen Saugventils 1, welches von einem Ventilkörper 2 und einem Ventilsitz 3 gebildet ist. 1, 2 und 3 zeigen das erfindungsgemäße Saugventil 1 in geschlossenem Zustand, in welchem der Ventilkörper 2 gegen den Ventilsitz 3 gedrückt ist und so eine Ansaugöffnung 4, über welche das Saugventil 1 Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage in einen Pumpenraum 5 einer Hochdruckpumpe 6 ansaugt, verschließt. Der Ventilkörper 2 bildet mit dem Ventilsitz 3 eine kugelige, kegelige oder flache Abdichtung bei geschlossenem Saugventil 1 aus.
Dann, wenn der Ventilkörper 2 vom Ventilsitz 3 abgehoben ist, gibt der Ventilkörper 2 für einen Ansaugvorgang die Ansaugöffnung 4 frei, sodass Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in den Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 gelangen kann.
Bei geschlossenem Ansaugventil 1 kann Kraftstoff ausgehend vom Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 über mindestens eine Förderöffnung 12 aus dem Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 in Richtung auf ein in 1, 2 und 3 nicht gezeigtes Förderventil während eines sogenannten Fördervorgangs gefördert werden.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist der Ventilkörper 2 des erfindungsgemäßen Saugventils 1 in einem käfgartigen Führungskörper 7 geführt.
Der käfigartige Führungskörper 7 ist dabei gemäß 1, 2 und 3 in einer Ausnehmung 8 eines den Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 definierenden Pumpenzylinders 9 positioniert, wobei der Ventilkörper 2 beim Öffnen und Schließen des Saugventils 1 bzw. beim Öffnen und Schließen der Ansaugbohrung 4 relativ zum käfigartigen Führungskörper 7 verlagerbar ist.
Vorzugsweise ist der käfigartige Führungskörper 7 in der Ausnehmung 8 im Pumpenzylinder 9 der Hochdruckpumpe 6 mit Spiel positioniert.
Der käfigartige Führungskörper 7 verfügt erfindungsgemäß an seinem Umfang über mindestens einen Schlitz 10, über welchen Kraftstoff leitbar ist. In 1, 2 und 3 sind über den Umfang des käfigartigen Führungskörpers 7 mehrere Schlitze 10 verteilt, über die Kraftstoff leitbar ist.
Dann, wenn das Saugventil 1 für einen Ansaugvorgang geöffnet und demnach der Ventilkörper 2 vom Ventilsitz 3 unter Freigabe der Ansaugöffnung 4 abgehoben ist, kann Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage über die Ansaugöffnung 4 angesaugt und über die Schlitze 10 des käfigartigen Führungskörpers 7 in den Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 strömen.
Der Ventilkörper 2 des Ansaugventils 1 ist demnach vom Kraftstoff beim Ansaugvorgang umströmt, sodass derselbe keinerlei zusätzliche Bohrungen aufweisen muss. Hierdurch ist es möglich, den Ventilkörper 2 in relativ kleinen Abmessungen auszuführen. Hierdurch lassen sich letztendlich schnelle Schaltzeiten am Saugventil 1 realisieren.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die oder jede Förderöffnung 12, über die während des bereits erwähnten Fördervorgangs bei geschlossenem Saugventil 1 Kraftstoff aus dem Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 in Richtung auf das jeweilige Förderventil und damit in den Hochdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage geleitet werden kann, ebenfalls im Bereich der Ausnehmung 8, in welchem der Führungskörper 7 positioniert ist, ausgebildet, sodass beim Fördervorgang der Kraftstoff aus dem Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 über die Schlitze 10 des käfigartigen Führungskörpers 7 strömt und so in die oder jede Förderöffnung 12 gelangt, über die der Pumpenraum 5 mit dem Hochdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage verbindbar ist.
Im Ausführungsbeispiel der 1, 2 und 3 ist das Förderventil 1 federlos ausgebildet. Dasselbe ist im Ruhezustand für den Ansaugvorgang geöffnet und wird über einen Druckaufbau im Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 für einen Fördervorgang geschlossen, nämlich dann, wenn der Druck im Pumpenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 dem im Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage herrschenden Druck übersteigt.
Dem gegenüber zeigen 4 und 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Saugventils, welches im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1, 2 über ein Federelement 11 verfügt und welches im Ruhezustand für einen Fördervorgang geschlossen ist und über einen Druckaufbau im Niederdruckbereich für einen Ansaugvorgang entgegen der vom Federelement 11 bereitgestellten Federkraft geöffnet werden kann. Das Federelement 11 ist dabei vorzugsweise als konisches Federelement ausgebildet, um ein ungewolltes Verblocken bzw. Verklemmen des Federelements 11 zu vermeiden. Hinsichtlich der übrigen Details stimmt jedoch das Ausführungsbeispiel der 3 mit dem Ausführungsbeispiel der 1, 2 überein, sodass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden und auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1, 2 und 3 verwiesen wird.
Die hier vorliegende Erfindung schlägt demnach ein Saugventil 1 einer Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine vor, bei welcher der Ventilkörper 2 in einem käfigartigen Führungskörper 7 geführt ist, der den Ventilkörper 2 radial außen zumindest abschnittsweise umgibt. In den käfigartigen Führungskörper 7 sind am Umfang vorzugsweise mehrere Schlitze 10 eingebracht, über die Kraftstoff insbesondere beim Ansaugvorgang des Saugventils sowie gegebenenfalls auch beim Fördervorgang strömen kann. In den Ventilkörper 2 müssen keine Bohrungen eingebracht werden, insbesondere keine Querbohrungen, sodass derselben mit relativ geringer Bauform, also relativ klein ausgeführt werden kann. Hierdurch können schnelle Schaltzeiten des Saugventils 1 realisiert werden. Weiterhin ist es möglich, den Wirkungsgrad sowie das Kavitationsverhalten des Saugventils positiv zu beeinflussen.
Bezugszeichenliste

1: Saugventil
2: Ventilkörper
3: Ventilsitz
4: Ansaugöffnung
5: Pumpenraum
6: Hochdruckpumpe
7: Führungskörper
8: Ausnehmung
9: Pumpenzylinder
10: Schlitz
11: Federelement
12: Förderöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004060003 A1 [0002]

Claims

Saugventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, über welches Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen Pumpenraum einer Hockdruckpumpe, über welche Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen Hochdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage förderbar ist, saugbar ist, mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (2) in einem käfigartigen Führungskörper (7) derart geführt ist, dass der Ventilkörper (2) beim Öffnen und Schließen des Saugventils sowohl relativ zum Ventilsitz (3) als auch relativ zum käfigartigen Führungskörper (7) verlagerbar ist, und dass der käfigartige Führungskörper (7) an seinem Umfang mindestens einen Schlitz (10) aufweist, über welchen Kraftstoff leitbar ist.
Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der käfigartige Führungskörper (7) über seinen Umfang verteilt mehrere Schlitze (10) aufweist, über welche Kraftstoff leitbar ist.
Saugventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der käfigartige Führungskörper (7) den Ventilkörper (2) radial außen abschnittsweise umschließt.
Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe im Ruhezustand für einen Ansaugvorgang geöffnet ist und über einen Druckaufbau im Pumpenraum (5) der Hockdruckpumpe für einen Fördervorgang schließbar ist.
Saugventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe federlos ausgebildet ist.
Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe im Ruhezustand für einen Fördervorgang geschlossen ist und über einen Druckaufbau im Niederdruckbereich für einen Ansaugvorgang geöffnet werden kann.
Saugventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe ein Federelement (11) aufweist, welches im Ruhezustand den Ventilkörper (2) gegen den Ventilsitz (3) drückt und gegen die Federkraft des Federelement (11) bei Erhöhung des Drucks im Niederdruckbereich geöffnet werden kann.
Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der käfigartige Führungskörper (7) mit Spiel in einer Ausnehmung (8) eines den Pumpenraum (5) der Hockdruckpumpe definierenden Pumpenzylinders (9) positioniert ist.
Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe bei einem Ansaugvorgang, bei welchem Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich über den oder jeden Schlitz (10) des käfigartigen Führungskörpers (7) in den Pumpenraum (5) der Hockdruckpumpe gelangt, geöffnet und bei einem Fördervorgang, bei welchem Kraftstoff aus dem Pumpenraum (5) der Hockdruckpumpe über den oder jeden Schlitz (10) des käfigartigen Führungskörpers (7) in den Hochdruckbereich gelangt, geschlossen ist.
Saugventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der käfigartige Führungskörper (7) in einer Ausnehmung (8) eines den Pumpenraum (5) der Hockdruckpumpe definierenden Pumpenzylinders (9) positioniert ist, wobei in der Ausnehmung (8) einerseits mindestens eine Ansaugöffnung (4), über die der Pumpenraum (5) mit dem Niederdruckbereich verbindbar ist, und mindestens eine Förderöffnung (12), über die der Pumpenraum (5) mit dem Hochdruckbereich verbindbar ist, ausgebildet ist.