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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-System, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In einem Kraftstoffeinspritzsystem, wie beispielsweise einem Common-Rail-System, wird einer Hochdruckpumpe, die Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt und einem Hochdruckspeicher zuführt, Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über einen Niederdruckkreislauf geliefert. Ein gemäß dem Stand der Technik in dem Niederdruckkreislauf stromabwärts der Hochdruckpumpe angeordnetes Überströmventil hat dabei die Aufgabe, überschüssigen, d. h. beispielsweise von einer Kraftstoffförderpumpe zu viel geförderten Kraftstoff, abzusteuern.
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Ein derartiges Überströmventil ist beispielsweise aus
DE 10 2008 042 089 A1 bekannt. Das Überströmventil umfasst ein Ventilgehäuse mit einem Eingang und zumindest einem Ausgang, wobei der Eingang mit einer Kraftstoffzuleitung und der Ausgang mit einem Kraftstofftank verbunden sind. Der Ausgang ist durch einen Steuerkolben verschließbar, der gegen die Kraft einer Druckfeder in dem Ventilgehäuse verschiebbar und mit einer Führungsstange starr verbunden ist, die ihrerseits in einer Stangeführung des Ventilgehäuses verschiebbar geführt ist. Der Steuerkolben berührt die Innenwandung des Ventilgehäuses mit einer verschiebbar daran anliegenden Steuerkante, die dem Eingang zugewandt ist und die je nach Stellung des Steuerkolbens in eine sich mehr oder weniger überlappende Position mit dem Ausgang gelangt.
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Da der Steuerkolben an der Innenwandung des Ventilgehäuses anliegt bzw. darin verschiebbar geführt ist, tritt an dem an der Innenwandung anliegenden Außenumfang des Steuerkolbens ein hoher Verschleiß auf, was die Lebensdauer des Überströmventils reduziert.
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Auch ist bei den aus den aus dem Stand der Technik bekannten Überströmventilen nachteilig, dass der Ventil- oder Steuerkolben daher aus einem verschleißfesten und auch möglichst korrosionsbeständigen Material hergestellt sein muss. Hierzu wird in der Regel Stahl verwendet, was einerseits teuer ist und andererseits dem Ventilkolben ein hohes Gewicht verleiht.
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Daher ist es wünschenswert, ein Überströmventil mit einem reduzierten Verschleiß für ein Hochdruckeinspritzsystem zu schaffen, das dennoch kostengünstig herstellbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-System, vorgesehen, welches ein Ventilgehäuse mit einem Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei der Ausgang mit einer in einen Kraftstofftank des Kraftstoffeinspritzsystems führenden Niederdruckleitung verbindbar ist, wobei der Ausgang durch einen Ventilkolben verschließbar ist, der gegen die Kraft einer Feder in dem Ventilgehäuse verschiebbar geführt ist, wobei der Ventilkolben zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt ist. Durch Verwenden von Kunststoff für den Ventilkolben können einerseits die Material- bzw. Herstellungskosten reduziert werden, andererseits weist der Kunststoff auch eine verringerte Korrosionsanfälligkeit gegenüber dem das Überströmventil durchströmenden Kraftstoff auf. Gegenüber dem im Stand der Technik üblicherweise verwendeten Stahl weist der Kunststoff ein deutlich geringes Gewicht auf, wodurch überdies eine vorteilhafte Reduktion der bewegten Masse des Ventilkolbens erzielt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ventilkolben einen Ventilkolbenkern auf, der aus Kunststoff hergestellt ist.
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Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ventilkolben an seinem Außenumfang zumindest eine erste umlaufende Nut, insbesondere eine erste und eine zweite umlaufende Nut, auf.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn in die zumindest eine umlaufende Nut, insbesondere in die erste und die zweite umlaufende Nut, jeweils ein Verschleißring eingesetzt ist. Der Verschleißring ist aus einem verschleißfesten Material hergestellt und steht mit der Innenwandung des Ventilgehäuses in Kontakt. Bei der Hin- und Herbewegung des Ventilkolbens in dem Ventilgehäuse bleibt dadurch der Außenumfang des Ventilkolbens selbst von der Innenwandung des Ventilgehäuses beabstandet und ist somit verschleißfrei angeordnet.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Verschleißring in den Kunststoff des Ventilkolbens eingegossen ist. Dies ist eine besonders kostengünstige Herstellungsvariante.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste umlaufende Nut auf einem ersten Endabschnitt des Ventilkolbens und die zweite umlaufende Nut ist auf einem zweiten Endabschnitt des Ventilkolbens angeordnet.
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Vorzugsweise ist ein den ersten Verschleißring umfassendes erstes Endteil auf dem ersten Endabschnitt angeordnet und ein den zweiten Verschleißring umfassendes zweites Endteil ist auf dem zweiten Endabschnitt angeordnet. Das erste Endteil und das zweite Endteil können auf den beispielsweise spritzgegossenen Ventilkolben nachträglich aufgesetzt bzw. damit verbaut werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Schnittansicht durch ein Überströmventil gemäß einer Ausführungsform;
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3A, 3B jeweils einen Ventilkolben des in 2 dargestellten Überströmventils;
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4 eine schematische Schnittansicht durch ein Überströmventil gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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5 einen Ventilkolben des in 4 dargestellten Überströmventils in auseinandergezogenen Einzelteilen; und
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6 einen Abschnitt eines Überströmventils gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems 1 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Aus einem Kraftstofftank 2 wird mittels einer Kraftstoffförderpumpe 3 über eine Kraftstoffleitung 4 Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 5 gefördert, die hier als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem 1 umfasst weiterhin eine Zumesseinheit 6 und einen Hochdruckspeicher 7, der auch als Rail bezeichnet wird, welcher wiederum mit hier nicht dargestellten Einspritzventilen verbunden ist, die Kraftstoff in einen ebenfalls nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzen. Die Zumesseinheit 6 dient dazu, den Zufluss von Kraftstoff von der Kraftstoffförderpumpe 3 zu der Hochdruckpumpe 5 bedarfsabhängig variabel einzustellen. Durch die Zumesseinheit 6 wird dabei ein variabler Durchflussquerschnitt zwischen der Kraftstoffförderpumpe 3 und der Hochdruckpumpe 5 eingestellt, um eine Anpassung der durch die Hochdruckpumpe 5 in den Hochdruckspeicher 7 geförderten Kraftstoffmenge an den Bedarf der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. In der Zuleitung, zu der Zumesseinheit 6 von der Kraftstoffförderpumpe 3 ist ein Überströmventil 8 angeordnet, das dazu dient, von der Kraftstoffförderpumpe 3 zu viel geförderten Kraftstoff, der bei ganz oder teilweise geschlossener Zumesseinheit 6 nicht zur Hochdruckpumpe 5 gelangen kann, abzusteuern und über die Rücklaufleitung 9 in den Kraftstofftank 2 zurückzuführen. Die Kraftstoffförderpumpe 3, die Zumesseinheit 6 und das Überströmventil 8 sind einem Niederdruckkreislauf des Kraftstoffeinspritzsystems 1 zuzuordnen. Die Hochdruckpumpe 5 und der Hochdruckspeicher 7 sind dagegen einem Hochdruckkreislauf zuzuordnen.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein Überströmventil 8 gemäß einer Ausführungsform. Das Überströmventil 8 weist ein Ventilgehäuse 10 auf, welches einen Eingang 11 und einen Ausgang 12 aufweist. Der Eingang 11 ist mit einer zu einer hier nicht dargestellten Zumesseinheit einer Hochdruckpumpe führenden Niederdruckleitung verbunden, der Ausgang 12 ist mit einer ebenfalls hier nicht dargestellten Rücklaufleitung verbunden, die in einen Kraftstofftank führt. Das Ventilgehäuse 10 ist durch einen ersten O-Ring 13 und einen zweiten O-Ring 14 abgedichtet. In dem Ventilgehäuse 10 ist ein Ventilkolben 15 gegen die Kraft der mit dem Ventilkolben in Wirkverbindung stehenden Feder 16, die als Druckfeder ausgebildet ist, verschiebbar geführt, wobei eine Hin- und Herbewegung des Ventilkolbens 15 in dem Ventilgehäuse 10 den Ausgang 12 öffnet bzw. schließt. Der Ventilkolben 15 ist aus einem gegenüber Kraftstoff resistenten Kunststoff hergestellt, und weist an seinem äußeren Umfang 17 einen ersten Verschleißring 18 und einen zweiten Verschleißring 18' auf. Durch Vorsehen des ersten und zweiten Verschleißrings 18, 18' ist der äußere Umfang 17 des Ventilkolbens 15 von einer hier nicht im Detail dargestellten Innenwandung des Ventilgehäuses 10 beabstandet und wird somit nicht durch die bei der Hin- und Herbewegung des Ventilkolbens 15 in dem Ventilgehäuse 10 einer Reibung und somit einem Verschleiß ausgesetzt.
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3A, 3B zeigen jeweils einen Ventilkolben 15 des in 2 dargestellten Überströmventils 8. Wie in 3A erkennbar ist, sind an dem äußeren Umfang 17 eine erste Nut 19 und eine zweite Nut 19' vorgesehen. Wie in 3A erkennbar ist, ist in die erste Nut 19 der erste Verschleißring 18 und in die zweite Nut 19' der zweite Verschleißring 18' eingesetzt. Der erste Verschleißring 18 und der zweite Verschleißring 18' sind aus einem gegenüber Reibung resistenten Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt und können beispielsweise in den Kunststoff des Ventilkolbens 15 bzw. des Ventilkolbenkerns 20 eingegossen sein.
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4 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein Überströmventil 8 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Ausführungsform weist das Überströmventil 8 einen Ventilkolben 15 auf, der als gebaute Lösung ausgeführt ist, wie im Zusammenhang mit 5 näher erläutert wird.
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5 zeigt einen Ventilkolben 15 des in 4 dargestellten Überströmventils 8 in auseinandergezogenen Einzelteilen. Die erste Nut 19 ist dabei an einem ersten Endabschnitt 21 des Ventilkolbenkerns 20 angeordnet und die zweite Nut 19' ist an einem zweiten Endabschnitt 21' des Ventilkolbenkerns 20 angeordnet. Auf den die erste Nut 19 aufweisenden ersten Endabschnitt 21 ist ein erstes Endteil 22 aufsetzbar bzw. damit verbaubar, welches den ersten Verschleißring 18 umfasst. Auf den die zweite Nut 19' aufweisenden zweiten Endabschnitt 21' ist ein zweites Endteil 22' aufsetzbar bzw. damit verbaubar, welches den zweiten Verschleißring 18' umfasst.
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6 zeigt einen Abschnitt eines Überströmventils 8 gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei sich das erste Endteil 22 und das zweite Endteil 22' lediglich von der in 5 dargestellten Ausführungsform dadurch unterscheiden, dass sie topfförmig ausgebildet sind.
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Der oben beschriebene Ventilkolben 15 schafft auf kostengünstige Weise ein verschleißfestes Überströmventil 8.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008042089 A1 [0003]
