DE102010003192B4 - Ventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Ventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Ventil, nämlich insbesondere als Saugventil oder Förderventil ausgebildetes Kraftstoffventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, über welches Kraftstoff von einem ersten Bereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen zweiten Bereich derselben leitbar ist, mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper, wobei in einem geschlossenen Zustand des Ventils eine von einem Federelement bereitgestellte Federkraft den Ventilkörper gegen den Ventilsitz drückt, wobei in einem geöffneten Zustand des Ventils der Ventilkörper vom Ventilsitz entgegen der Federkraft des Federelements abgehoben ist, und wobei der Ventilkörper zumindest abschnittsweise einen in geöffnetem Zustand des Ventils von Kraftstoff durchströmten Kraftstoffraum begrenzt bzw. definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Ventilkörper (4) zusammenwirkende Federelement (6) in einem Federelementraum (11) positioniert ist, der mit dem Kraftstoffraum (9) über mindestens Ausnehmung (12, 13) gekoppelt ist, deren Abmessung maximal der Hälfte eines Durchmessers eines Federdrahts des Federelements (6) entspricht, wobei die oder jede Ausnehmung (12), über die der Federelementraum (11) mit dem Kraftstoffraum (9) gekoppelt ist, als Rille ausgebildet ist und sich außen am Ventilkörper (4) in Längsrichtung desselben erstreckt und/oder die oder jede Ausnehmung (13), über die der Federelementraum (11) mit dem Kraftstoffraum (9) gekoppelt ist, als Bohrung ausgebildet ist und sich die Bohrung quer zur Längsrichtung des Ventilkörper (4) erstreckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventil, nämlich ein insbesondere als Saugventil oder Fördeventil ausgebildetes Kraftstoffventil, einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine gemäß 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.
  • Weiterhin wird auf die DE 31 15 908 C2 , die DE 197 35 371 B4 , die DE 33 41 575 C2 ; die DE 197 35 371 A1 und die JP 2001-50 174 A als relevanter Stand der Technik verwiesen.
  • Ein Saugventil sowie ein Förderventil einer solchen Kraftstoffversorgungsanlage verfügen jeweils über einen Ventilsitz sowie einen Ventilkörper, wobei im geschlossenen Zustand des Ventils der Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufsitzt und in geöffnetem Zustand des Ventils der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben ist. Zum Schließen eines solchen Ventils wird der Ventilkörper von einem Federelement gegen den Ventilsitz gedrückt und zum Öffnen entgegen der vom Federelement bereitgestellten Federkraft vom Ventilsitz abgehoben.
  • Das Federelement solcher Ventile ist dabei nach dem Stand der Technik in einem bei geöffnetem Ventil von Kraftstoff durchströmten Kraftstoffraum positioniert. Dann, wenn das Federelement zum Beispiel infolge einer Materialermüdung bricht, besteht die Gefahr, dass Bruchstücke des Federelements vom Kraftstoff mitgerissen werden und andere Bauteile der Kraftstoffversorgungsanlage beschädigen. Dies ist von Nachteil.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein neuartiges Ventil einer Kraftstoffversorgungsanlage zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Ventil gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das mit dem Ventilkörper zusammenwirkende Federelement in einem Federelementraum positioniert ist, der mit dem Kraftstoffraum über mindestens Ausnehmung gekoppelt ist, deren Abmessung maximal der Hälfte eines Durchmessers eines Federdrahts des Federelements entspricht.
  • Beim erfindungsgemäßen Ventil ist das Federelement in einem Federelementraum positioniert, der vom Kraftstoffraum, welcher bei geöffnetem Ventil von Kraftstoff durchströmt ist, grundsätzlich getrennt ist, mit demselben jedoch über mindestens eine Ausnehmung gekoppelt ist. Bei Verlagerung des Ventilkörpers zum Öffnen des Ventils kann demnach sich im Federelementraum befindlicher Kraftstoff verdrängt werden.
  • Es besteht jedoch keine Gefahr, dass beim Brechen des Federelements Bruchstücke desselben vom Kraftstoff mitgerissen werden und in den Bereich anderer Baugruppen der Kraftstoffversorgungsanlage gelangen und dieselben beschädigen können.
  • 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: einen schematisierten Ausschnitt aus einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage im Bereich eines als Förderventil ausgebildeten, erfindungsgemäßen Ventils; und
    • 2: einen Querschnitt durch das Ventil der 1.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Beim erfindungsgemäßen Ventil handelt es sich insbesondere um ein als Saugventil oder Förderventil ausgebildetes Kraftstoffventil, über welches Kraftstoff von einem ersten Bereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen zweiten Bereich derselben leitbar ist.
  • Eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage verfügt über einen Niederdruckbereich sowie einen Hochdruckbereich. Der Hochdruckbereich 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 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einer Kraftstoffversorgungsanlage im Bereich eines als Förderventil ausgebildeten, erfindungsgemäßen Ventils 1, wobei das Ventil 1 einen in einer Ausnehmung 2 eines Ventilgehäuses 3 positionierten Ventilkörper 4 umfasst, der mit einem vom Ventilgehäuse 3 bereitgestellten Ventilsitz 5 zusammenwirkt. Dann, wenn das Ventil 1 geschlossen ist, liegt der Ventilkörper 4 am Ventilsitz 5 an, wozu der Ventilkörper 4 von einem Federelement 6 gegen den Ventilsitz 5 gedrückt wird. Dann, wenn das Ventil 1 geöffnet ist, ist der Ventilkörper 4 entgegen der vom Federelement 6 bereitgestellten Federkraft vom Ventilsitz 5 abgehoben. Das Federelement 6 stütz sich am Ventilkörper 4 und einem Ventilteller 14 ab.
  • Wie bereits ausgeführt, handelt es sich bei dem in 1 gezeigten Ventil 1 um ein Förderventil einer Kraftstoffversorgungsanlage, über welches Kraftstoff ausgehend von einem Pumpenraum einer Hochdruckpumpe in Richtung auf ein Druckspeichersystem gefördert werden kann. Die Ausnehmung 2, in welcher das Förderventil 1 positioniert ist, steht hierzu über eine Kraftstoffleitung 7 mit dem Pumpenraum der Hochdruckpumpe und über eine Kraftstoffleitung 8 mit dem Druckspeichersystem in Verbindung.
  • In den Ventilkörper 4 des erfindungsgemäßen Ventils 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel radial innen ein Kraftstoffraum 9 eingebracht, der in geöffnetem Zustand des Ventils 1 von Kraftstoff durchströmt ist, wobei bei geöffnetem Ventil 1 der Kraftstoff über Ausnehmungen 10 in den radial inneren Kraftstoffraum 9 des Ventilkörpers 4 eintreten kann und denselben in Richtung auf die Kraftstoffleitung 8 durchströmt.
  • Der Ventilkörper 4 begrenzt bzw. definiert zumindest abschnittsweise den in geöffnetem Zustand des Ventils 1 von Kraftstoff durchströmten Kraftstoffraum 9.
  • Das Federelement 6, welches der Beaufschlagung des Ventilkörpers 4 mit einer Federkraft dient, ist nicht innerhalb dieses Kraftstoffraums 9 positioniert, sondern vielmehr in einem separaten Federraum 11, der sich im gezeigten Ausführungsbeispiel radial außen an den Ventilkörper 4 anschließt. Der Ventilkörper 4 begrenzt bzw. definiert zumindest abschnittsweise den Federraum 11.
  • Dieser Federraum 11, welcher der Aufnahme des Federelements 6 dient, ist über mindestens eine Ausnehmung 12, 13 mit dem Kraftstoffraum 9 gekoppelt, sodass bei der Verlagerung des Ventilkörpers 9, insbesondere beim Öffnen des Ventils 1, sich im Federraum 11 befindlicher Kraftstoff aus demselben verdrängt werden kann.
  • Die oder jede Ausnehmung 12 und 13, über die der Federraum 11 mit dem Kraftstoffraum 9 gekoppelt ist, verfügt über eine Abmessung, die maximal der Hälfte eines Durchmessers eines Federdrahts des Federelements 6 entspricht.
  • Vorzugsweise entspricht die Abmessung der oder jeder Ausnehmung 12 und 13, über die der Federelementraum 11 mit dem Kraftstoffraum 9 verbunden ist, maximal einem Drittel des Durchmessers des Federdrahts des Federelements 6.
  • In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der 2 sind zwei unterschiedliche Arten von Ausnehmungen 12 und 13 vorhanden, über die der Federelementraum 11 mit dem Kraftstoffraum 9 gekoppelt ist, nämlich als Rillen ausgebildete Ausnehmungen 12 und als Bohrungen ausgebildete Ausnehmungen 13.
  • Die als Rillen ausgebildete Ausnehmungen 12 erstrecken sich außen am Ventilkörper 4 in Längsrichtung desselben und verfügen über eine Breite und/oder Tiefe, die maximal der Hälfte, vorzugsweise maximal einem Drittel, des Durchmessers des Federdrahts des Federelements 6 entspricht.
  • Die als Bohrungen ausgebildete Ausnehmungen 13 erstrecken sich quer zur Längsrichtung des Ventilkörpers 4, wobei ein Durchmesser dieser Bohrungen 13 maximal der Hälfte, vorzugsweise maximal einem Drittel, des Durchmessers des Federdrahts des Federelements 6 entspricht.
  • Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass ausschließlich die als Rillen ausgebildete Ausnehmungen 12 oder die als Bohrungen ausgebildete Ausnehmungen 13 vorhanden sind.
  • Die Erfindung ist auf analoge Art und Weise auch an einem Saugventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einsetzbar. Der einzige Unterschied bei einem Saugventil besteht darin, dass das Saugventil nicht der Förderung von Kraftstoff ausgehend vom Pumpenraum einer Hochdruckpumpe in Richtung auf ein Druckspeichersystem dient, sondern vielmehr dem Ansaugen und damit Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in den Pumpenraum einer Hochdruckpumpe. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Ventils kann jedoch auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ventil
    2
    Ausnehmung
    3
    Ventilgehäuse
    4
    Ventilkörper
    5
    Ventilsitz
    6
    Federelement
    7
    Kraftstoffleitung
    8
    Kraftstoffleitung
    9
    Kraftstoffraum
    10
    Ausnehmung
    11
    Federraum
    12
    Ausnehmung
    13
    Ausnehmung
    14
    Ventilteller

Claims (5)

  1. Ventil, nämlich insbesondere als Saugventil oder Förderventil ausgebildetes Kraftstoffventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, über welches Kraftstoff von einem ersten Bereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen zweiten Bereich derselben leitbar ist, mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper, wobei in einem geschlossenen Zustand des Ventils eine von einem Federelement bereitgestellte Federkraft den Ventilkörper gegen den Ventilsitz drückt, wobei in einem geöffneten Zustand des Ventils der Ventilkörper vom Ventilsitz entgegen der Federkraft des Federelements abgehoben ist, und wobei der Ventilkörper zumindest abschnittsweise einen in geöffnetem Zustand des Ventils von Kraftstoff durchströmten Kraftstoffraum begrenzt bzw. definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Ventilkörper (4) zusammenwirkende Federelement (6) in einem Federelementraum (11) positioniert ist, der mit dem Kraftstoffraum (9) über mindestens Ausnehmung (12, 13) gekoppelt ist, deren Abmessung maximal der Hälfte eines Durchmessers eines Federdrahts des Federelements (6) entspricht, wobei die oder jede Ausnehmung (12), über die der Federelementraum (11) mit dem Kraftstoffraum (9) gekoppelt ist, als Rille ausgebildet ist und sich außen am Ventilkörper (4) in Längsrichtung desselben erstreckt und/oder die oder jede Ausnehmung (13), über die der Federelementraum (11) mit dem Kraftstoffraum (9) gekoppelt ist, als Bohrung ausgebildet ist und sich die Bohrung quer zur Längsrichtung des Ventilkörper (4) erstreckt.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung der oder jeder Ausnehmung (12, 13), über die der Federelementraum (11) mit dem Kraftstoffraum (9) gekoppelt ist, maximal einem Drittel des Durchmessers des Federdrahts des Federelements (6) entspricht.
  3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von Kraftstoff durchströmte Kraftstoffraum (9) radial innen im Ventilkörper (4) ausgebildet ist, und dass der Federelementraum (11) sich radial außen an den Ventilkörper (4) anschließt.
  4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite und/oder Tiefe der oder jeder Rille maximal der Hälfte, insbesondere maximal einem Drittel, des Durchmessers des Federdrahts des Federelements (6) entspricht.
  5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der oder jeder Bohrung maximal der Hälfte, insbesondere maximal einem Drittel, des Durchmessers des Federdrahts des Federelements (6) entspricht.
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