DE102010043097A1 - Druckregelventil - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Druckregelventil (10) zum Öffnen bzw. Verschließen eines Ablaufs eines Hochdruckspeichers (12) für eine Einspritzeinrichtung für Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen. Das Druckregelventil (10) weist ein Ventilelement (18) auf, das von einem Magnetaktor (17) betätigbar ist. Der Magnetaktor (17) wirkt mit einem Anker (31) auf ein Schließelement (29) ein, welches eine hydraulische Verbindung vom Hochdruckspeicher (12) zu einem Ventilraum (26) verschließt oder freigibt, wobei der Ventilraum (26) hydraulisch mit einem Niederduckanschluss (15) in Verbindung steht. Der Anker (31) weist eine Ankerplatte (32) und einen Ankerbolzen (33) auf, wobei die Ankerplatte (32) in einem Ankerraum (44) beweglich angeordnet ist. Der Ankerraum (44) ist über eine Rücklaufverbindung (50) hydraulisch mit dem Ventilraum (26) verbunden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Stand der Technik
- Im Betrieb einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine mit einem Hochdruckspeicher (Common Rail) wird der Kraftstoff-Systemdruck im Hochdruckspeicher mittels eines Druckregelventils im Wesentlichen konstant gehalten. Sobald der Druck im Hochdruckspeicher den Systemdruck übersteigt, öffnet das Druckregelventil, wenn der Druck wieder unter den Systemdruck gefallen ist, schließt das Druckregelventil. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine unter gleichbleibenden Konditionen erfolgt. Sinkt der Kraftstoffdruck im Hochdruckspeicher unter den Dampfdruck der im Kraftstoff gelösten Luft, gast die Luft aus, sodass neben dem flüssigen Kraftstoff auch eine Gasphase im Hochdruckspeicher enthalten ist. Beim Start der Verbrennungskraftmaschine muss dann das im Hochdruckspeicher enthaltene Gas durch die Hochdruckpumpe komprimiert werden, damit sich im Hochdruckspeicher der für den Betrieb notwendige Druck aufbaut. Abhängig von der Starttemperatur der Verbrennungskraftmaschine sind hierzu mehrere Motorumdrehungen notwendig, wodurch Startverzögerungen auftreten. Um ein Ausgasen der im Hochdruckspeicher enthaltenen Luft zu ermöglichen ist vorgesehen, das Druckregelventil bei abgestelltem Motor in geöffneten Zustand zu stellen.
- Aus
DE 10 2004 002 964 A1 ist ein Druckregelventil bekannt, bei dem bei Stillstand der Verbrennungskraftmaschine das Druckregelventil geöffnet ist, d. h., dass eine Verbindung vom Hochdruckspeicher in eine Niederdruckleitung von einem Schließelement freigegeben wird. Dazu weist das Druckregelventil einen Magnetaktor auf, der zum Schließen des Schließelements bestromt wird, indem ein Anker das Schließelement in einen Ventilsitz stellt. Zum Öffnen des Schließelements ist ein Federelement vorgesehen, dass entgegen der Magnetkraft des Magnetaktors wirkt und dadurch den Anker und einen daran befestigten Ankerbolzen in Öffnungsrichtung bewegt, wodurch das Schließelement von dem Ventilsitz abhebt und eine hydraulische Rücklaufverbindung zwischen dem Hochdruckspeicher und der Niederdruckleitung freigibt. Die hydraulische Rücklaufverbindung zur Niederdruckleitung erfolgt aus einem dem Ventilsitz nachgeordneten Ventilraum heraus, aus dem radial seitlich abzweigende Bohrungen vorgesehen sind, die in eine Niederdruckleitung im Gehäuse des Hochdruckspeichers münden. - Offenbarung der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Druckregelventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass das Schließelement einen schnellen Öffnungshub ausführt und während der geöffneten Position in einer stabilen Lage bleibt. Dies ist dadurch möglicht, weil beide Seiten des Ankers dem gleichen Druck ausgesetzt sind und somit der Anker druckausgeglichen ist. Dadurch haben Druckschwankungen in der Rücklaufleitung keine Auswirkungen auf den Anker. Zusätzlich wird durch die Anordnung der Ankerplatte im Ankerraum während der Öffnungsphase eine Dämpfung des Ankers erreicht.
- Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich.
- Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die hydraulische Rücklaufverbindung durch eine im Ankerbolzen ausgebildete Verbindungsbohrung zwischen Ventilraum und Ankerraum ausgeführt, die vorzugsweise als Sacklochbohrung und eine davon abzeigende Querbohrung ausgeführt ist.
- Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die hydraulische Rücklaufverbindung durch mindestens eine durch das Ventilgehäuse geführte Bohrung realisiert, die einenends mit dem Ventilraum und anderenends mit dem Ankerraum verbunden ist. Dabei kann die Bohrung mittelbar oder unmittelbar in den Ventilraum und in den Ankerraum münden.
- Gemäß einer dritten Ausführungsform ist die hydraulische Rücklaufverbindung von mindestens einem in die Kolbenführung und/oder in den Ankerbolzen eingearbeiteten Kanal gebildet. Besonders einfach lässt sich der Kanal von mindestens einer in die Kolbenführung und/oder in den Ankerbolzen eingearbeiteten, axial verlaufenden Nut ausbilden. Zweckmäßig sind in den Ankerbolzen vier gleichmäßig über den Umfang verteilte, axial verlaufende Nuten eingebracht, die die axial verlaufenden Kanäle bilden, wobei zwischen zwei benachbarten Nuten jeweils ein Steg ausgeführt ist, der mit seiner Außenfläche eine Führungsfläche innerhalb der Kolbenführung ausbildet.
- Durch eine Anordnung einer Auslassdrossel, die den Ankerraum nachgeschaltet ist, sind die Auswirkung von Strömungsschwankungen zwischen Ventilraum und Niederdruckleitung unterdrückbar und das Auftreten von Kavitationen am Ventilsitz bzw. am Schließelement wird reduziert. Wahlweise kann der Auslass auch dem Ventilraum direkt nachgeschaltet sein.
- Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Druckregelventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Druckregelventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
3 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Druckregelventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und -
4 eine Schnittdarstellung durch das Druckregelventil nach der Linie II-II in3 . - Das in den
1 ,2 und3 dargestellte Druckregelventil10 ist in ein Gehäuse11 eines Hochdruckspeichers12 einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mittels einer Gewindehülse13 in einen Aufnahmeraum14 eingesetzt. Das Druckregelventil10 verschließt oder öffnet dabei eine hydraulische Verbindung vom Hochdruckspeicher12 zu einem Niederdruckanschluss15 , der an eine nichtdargestellte Niederdruckleitung angeschlossen ist, die an einen ebenfalls nicht dargestellten Kraftstoffvorratsbehälter zurückführt. - Das Druckregelventil
10 weist einen Magnetaktor17 und ein Ventilelement18 auf, wobei der Magnetaktor17 das Ventilelement18 betätigt. Der Magnetaktor17 und das Ventilelement18 sind in einem Ventilgehäuse20 angeordnet, das eine Kolbenführung22 , eine Ventilstückaufnahme23 und eine anschlussseitige Aufnahme24 aufweist. - In der Ventilstückaufnahme
23 ist das Ventilelement18 angeordnet, das ein Ventilstück25 und ein Schließelement29 umfasst. Das Ventilstück25 begrenzt über einen Distanzring einen Ventilraum26 . Durch das Ventilstück25 führt eine Drosselbohrung27 , die den Ventilraum26 mit dem Hochdruckspeicher12 hydraulisch verbindet. Im Ventilstück25 ist weiterhin ein Ventilsitz28 für das Schließelement29 ausgebildet. Der Ventilraum26 ist dem Ventilsitz28 nachgeordnet, wobei das Schließelement29 innerhalb des Ventilraums26 angeordnet ist. - In der anschlussseitigen Aufnahme
24 ist der Magnetaktor17 mit einer Magnetspule30 und einem Anker31 angeordnet, wobei die Magnetspule30 auf den Anker31 einwirkt. Der Anker31 ist mit einer Ankerplatte32 und einem Ankerbolzen33 ausgeführt, wobei der Ankerbolzen33 mit der Ankerplatte32 fest verbunden ist und auf das Schließelement29 einwirkt. Der Ankerbolzen33 ist in der Kolbenführung22 axial verschiebbar geführt, wobei die Kolbenführung22 durch das Ventilgehäuse20 axial hindurchgeführt ist. - Die Magnetspule
33 bildet mit dem umgebenden Gehäuseteil des Ventilgehäuses20 einen Magnetkern mit einer Magnetkernstirnfläche34 , an welcher die Ankerplatte23 bei bestromter Magnetspule30 mit einer Ankerfläche36 anliegt. - In der anschlussseitigen Aufnahme
24 ist weiterhin ein Anschlussstück40 mit einem Anschlussflansch41 mittels eines Dichtrings42 hydraulisch dicht eingesetzt, wobei im Anschlussflansch41 der Niederdruckanschluss15 ausgeführt ist. Zwischen Anschlussstück40 und der Magnetkernstirnfläche34 ist ein Ankerraum44 ausgebildet, in dem die Ankerplatte32 axial bewegbar angeordnet ist. Der Ankerraum44 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Ablaufdrossel45 mit dem Niederdruckanschluss15 hydraulisch verbunden. Es ist aber auch denkbar, den Ventilraum26 mit dem Niederdruckanschluss15 zu verbinden. An den Ankerraum44 grenzt ein Federraum46 an, der in der Magnetkernstirnfläche34 eingearbeitet ist und eine Druckfeder47 aufnimmt, welche in Öffnungsrichtung des Schließelements29 auf den Magentanker31 wirkt. Das Anschlussstück40 ist mittels einer Umspritzung48 , die elektrische Steckkontakte49 für die Magnetspule30 enthält, am Ventilgehäuse20 gehalten. - Zur druckausgeglichen Anordnung des Ankers
31 innerhalb des Ankerraums44 und des Ventilraums26 ist eine hydraulische Rücklaufverbindung50 zwischen dem Ventilraum26 sowie dem Ankerraum44 vorgesehen. Durch die hydraulischen Rücklaufverbindung50 zwischen dem Ventilraum26 und dem Ankerraum44 sind die beide gegenüberliegende Stirnseiten der Ankerplatte32 innerhalb des Ankerraums44 und der Ankerbolzen33 innerhalb des Ventilraums26 dem gleichen Druck ausgesetzt, so dass der Anker31 im Wesentlichen druckausgeglichen axial bewegbar ist. - Gemäß dem Ausführungsbeispiel in
1 ist die hydraulische Rücklaufverbindung50 durch eine durch den Ankerbolzen33 geführte Sacklochbohrung51 und eine davon abzeigende Querbohrung52 ausgeführt. Die Sacklochbohrung51 mündet an einer Stirnfläche53 in den Ankerraum44 . Die Querbohrung52 mündet seitlich in den Ventilraum26 . Durch die somit gebildete Rücklaufbohrung50 wird der Ventilraum26 über den Ankerraum44 mit der an den Rücklaufanschluss15 angeschlossenen Rücklaufleitung verbunden. - Gemäß dem Ausführungsbeispiel in
2 ist die hydraulische Rücklaufverbindung50 durch eine durch das Ventilgehäuse20 beispielsweise axial geführten Bohrung55 realisiert, die einenends in den Ventilraum26 und anderenends an der Magnetkernstirnfläche34 in den Ankerraum44 mündet. Die Bohrung55 kann aber auch anderenends in den Federraum46 münden, der wiederum mit dem Ankerraum44 hydraulisch verbunden ist. Durch die somit gebildete Rücklaufbohrung50 wird der Ventilraum26 über den Ankerraum44 mit der an den Rücklaufanschluss15 angeschlossenen Rücklaufleitung verbunden. - Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die hydraulische Rücklaufverbindung
50 von mindestens einem in die Kolbenführung22 und/oder in den Ankerbolzen33 eingearbeiteten Kanal ausgeführt, der gemäß3 von einer in den Ankerbolzen33 eingearbeiteten, axial verlaufenden Nut61 gebildet ist. Bei einer Ausführungsform gemäß4 ist der Kanal durch vier in den Ankerbolzen33 eingearbeitete Nuten63 ausgeführt, welche an der Oberfläche des Ankerbolzens33 verlaufen und dadurch über die Kolbenführung22 bzw. den Ankerbolzen33 die hydraulische Rücklaufverbindung50 zwischen Ventilraum26 über den Federraum46 zum Ankerraum44 hin herstellen. Die vier axial verlaufenen Nuten63 sind über den Umfang des Ventilskolbens33 gleichmäßig verteilt angeordnet. Zwischen zwei benachbarten Nuten63 ist jeweils ein Steg64 ausgeführt, der mit seiner Außenfläche65 eine Führungsfläche innerhalb der Kolbenführung22 ausbildet. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004002964 A1 [0003]
Claims (11)
- Druckregelventil zum Öffnen bzw. Verschließen eines Ablaufs eines Hochdruckspeichers (
12 ) für eine Einspritzeinrichtung für Verbrennungskraftmaschine mit einem Ventilelement (18 ), das von einem Magnetaktor (17 ) betätigbar ist, welcher mit einem Anker (31 ) auf ein Schließelement (29 ) einwirkt, welches eine hydraulische Verbindung vom Hochdruckspeicher (12 ) zu einem Ventilraum (26 ) verschließt oder freigibt, wobei der Anker (31 ) eine Ankerplatte (32 ) und einen Ankerbolzen (33 ) aufweist, der in einem Ventilgehäuse (20 ) axial beweglich geführt ist, wobei die Ankerplatte (32 ) in einem Ankerraum (44 ) beweglich angeordnet ist, und wobei der Ventilraum (26 ) hydraulisch mit einem Niederdruckanschluss (15 ) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerraum (44 ) über eine Rücklaufverbindung (50 ) hydraulisch mit dem Ventilraum (26 ) verbunden ist. - Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufverbindung (
50 ) durch eine im Ankerbolzen (33 ) ausgebildete Verbindungsbohrung zwischen Ventilraum (26 ) und Ankerraum (44 ) ausgeführt ist. - Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung durch eine Sacklochbohrung (
51 ) und eine davon abzeigende Querbohrung (52 ) ausgeführt ist. - Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufverbindung (
50 ) durch mindestens eine durch das Ventilgehäuse (20 ) geführte Bohrung (55 ) realisiert ist, die einenends mit dem Ventilraum (26 ) und anderenends mit dem Ankerraum (44 ) verbunden ist. - Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufverbindung (
50 ) von mindestens einem in die Kolbenführung (34 ) und/oder in den Ankerbolzen (33 ) eingearbeiteten Kanal gebildet ist. - Druckregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal von mindestens einer in die Kolbenführung (
34 ) und/oder in den Ankerbolzen (33 ) eingearbeiteten, axial verlaufenden Nut (61 ) gebildet ist. - Druckregelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Ankerbolzen (
33 ) vier gleichmäßig über den Umfang verteilte axial verlaufende Nuten (64 ) ausgebildet sind. - Druckregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Nuten (
64 ) jeweils ein Steg (65 ) ausgeführt, der mit seiner Außenfläche (66 ) eine Führungsfläche innerhalb der Kolbenführung (22 ) ausbildet. - Druckregelventil einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckanschluss (
15 ) an den Ankerraum (44 ) angeschlossen ist. - Druckregelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ankerraum (
44 ) eine Auslassdrossel (45 ) nachgeschaltet ist und dass die Auslassdrossel (45 ) in einem Anschlussflansch (41 ) eines Anschlussstücks (40 ) ausgebildet ist. - Druckregelventil einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckanschluss (
15 ) direkt an den Ventilraum (26 ) angeschlossen ist.
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