DE102011082595A1

DE102011082595A1 - Valve for fuel injection system for internal combustion engine, has valve housing, piston, seal, filter element and filter support element, where seal, filter element and filter support element are provided as combination element

Info

Publication number: DE102011082595A1
Application number: DE201110082595
Authority: DE
Inventors: Marco Lamm; Francesco Lucarelli
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2013-03-14

Abstract

The valve, particularly an overflow valve (7) has a valve housing, a piston, a seal, a filter element and a filter support element, where the seal, filter element and the filter support element are provided as a combination element. The filter element is integrally formed with a frame for forming the seal and the filter support element as an elastomer element. The elastomer element has an outer ring portion, which interacts with the valve housing. The outer ring portion has a circumferential outer sealing bead.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Überströmventil eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine, wobei das Überströmventil zumindest ein Ventilgehäuse, einen Kolben, eine Dichtung, ein Filterelement und ein Filterhalteelement aufweist.The present invention relates to a valve, in particular an overflow valve of a fuel injection system for an internal combustion engine, wherein the overflow valve has at least one valve housing, a piston, a seal, a filter element and a filter holding element.

Stand der TechnikState of the art

Ein solches Ventil ist allgemein bekannt und wird beispielsweise bei einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine als Überströmventil verbaut. Ein solches Überströmventil wird dabei zusammen mit einer Zumesseinheit verbaut, um konstante Niederdruck-Bedingungen vor der Zumesseinheit zu schaffen. Zusätzlich dient ein solches Überströmventil dazu, Druckspitzen die sich in Gehäuseinnenraum einer Hochdruckpumpe durch deren Antrieb entstehen, zu reduzieren. Ein solches Überströmventil weist ein Ventilgehäuse auf, in dem ein Kolben zur Absteuerung einer Kraftstoffmenge axial beweglich ist. Eingeleitet wird der Kraftstoff stirnseitig in das Überströmventil, wobei an dem stirnseitigen Abschnitt des Ventilgehäuses ein Filterelement, das mittels eines Filterhalteelements an dem Ventilgehäuse befestigt ist, angeordnet ist. Das Filterhalteelement ist als Blechteil ausgebildet, das mit einem Haltebereich das Filterelement umfassend in eine Ringnut an dem Ventilgehäuse hinein gebördelt wird. Zusätzlich ist in die Ringnut eine Dichtung eingesetzt, die das Ventilgehäuse gegenüber einem weiteren Bauteil, in das das Ventil eingebaut ist und das normalerweise die Hochdruckpumpe ist, abdichtet. Such a valve is well known and is installed, for example, in a common rail injection system of an internal combustion engine as a spill valve. Such an overflow valve is installed together with a metering unit to create constant low-pressure conditions in front of the metering unit. In addition, such an overflow valve is used to reduce pressure peaks that arise in the housing interior of a high-pressure pump by driving them. Such a relief valve has a valve housing in which a piston for the control of an amount of fuel is axially movable. Initially, the fuel is introduced into the overflow valve, wherein a filter element, which is fastened to the valve housing by means of a filter holding element, is arranged on the end-side section of the valve housing. The filter holding element is designed as a sheet metal part, which is crimped with a holding region comprising the filter element in an annular groove on the valve housing. In addition, a seal is inserted in the annular groove, which seals the valve housing against another component in which the valve is installed, which is normally the high-pressure pump seals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Ventil bereitzustellen, dessen Aufbau bei verbesserter Funktionssicherheit vereinfacht ist. The invention is based on the object to provide a valve whose structure is simplified with improved reliability.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dichtung und das Filterhalteelement ein Kombinationselement sind. In dieser allgemeinen Ausführung wird die Dichtung und das Filterhalteelement einstückig ausgebildet, so dass dieses Kombinationselement unter Einfügung des Filterelements vereinfacht an dem Ventilgehäuse montiert werden kann. Dabei weist dieses Kombinationselement einen einstückig mit der Dichtung ausgebildeten radialen Haltering auf, der das Filterelement umfasst und an dem endseitigen Bereich des Ventilgehäuses festlegt. Das Kombinationselement ist vorzugsweise aus einem elastischen Dichtungsmaterial gefertigt.This object is achieved in that the seal and the filter holding element are a combination element. In this general embodiment, the seal and the filter holding member is integrally formed, so that this combination element can be easily mounted on the valve housing by inserting the filter element. In this case, this combination element has an integrally formed with the seal radial retaining ring, which comprises the filter element and fixed to the end region of the valve housing. The combination element is preferably made of an elastic sealing material.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Dichtung, das Filterhalteelement und das Filterelement eine Kombinationskomponente. Diese Kombinationskomponente besteht im Grunde aus dem Filterhalteelement und der Dichtung, also dem Kombinationselement, und zusätzlich aus dem Filterelement. Dabei kann diese Kombinationskomponente in einem separaten Arbeitsschritt aus dem Filterelement und dem Kombinationselement mit Dichtung und Filterhalteelement zusammengesetzt sein, wobei diese Zusammensetzung durch beispielsweise einen Klebevorgang erfolgen kann. Bevorzugt wird aber das Filterelement bei der Herstellung des Kombinationselements direkt mit diesem verbunden. In a further development of the invention, the seal, the filter holding element and the filter element are a combination component. This combination component basically consists of the filter holding element and the seal, so the combination element, and in addition from the filter element. In this case, this combination component can be composed in a separate step from the filter element and the combination element with seal and filter retaining element, this composition can be done by, for example, a gluing process. Preferably, however, the filter element is connected directly to this during the production of the combination element.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Filterelement einstückig mit dem die Dichtung und das Filterhalteelement bildenden Kombinationselement in Form eines Elastomerelements ausgebildet. Das Elastomerelement vereinigt also die Funktionen der Dichtung und des Filterhalteelements. Dabei ist das Elastomerelement beispielsweise aus einen gummiartigen Material gefertigt und wird bei dem Herstellungsvorgang beispielsweise in einer Herstellungsform, in die das Filterelement eingesetzt wird, mit diesem zu der Kombinationskomponente vergossen.In a further embodiment of the invention, the filter element is formed integrally with the sealing element and the filter holding element forming combination element in the form of an elastomeric element. The elastomer element thus combines the functions of the seal and the filter retaining element. In this case, the elastomer element is made for example of a rubber-like material and is in the manufacturing process, for example, in a manufacturing mold, in which the filter element is used, cast with this to the combination component.

In Weiterbildung der Erfindung weist das mit dem Filterelement zu der Kombinationskomponente vereinigte Elastomerelement einen mit dem Ventilgehäuse zusammenwirkenden Außenringabschnitt auf. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da dann das Elastomerelement zusammen mit dem Filterelement auf einen ringförmigen Abschnitt des Ventilgehäuses soweit aufgeschoben wird, bis das Filterelement mit der axialen Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse zusammenwirkt. Zur sicheren Festlegung des Elastomerelements auf dem Ventilgehäuse kann das Elastomerelement beispielsweise eine umlaufende Innenwulst aufweisen, die in eine entsprechende Ringausnehmung des Ventilgehäuses bei einem lagerichtigen Aufschiebevorgang eingreift. Normalerweise ist es aber ausreichend, wenn beide zusammenwirkenden Bauteile zylinderförmig ausgebildet sind und nur kraftschlüssig zusammenwirken. Durch diese Ausgestaltung wird der Montagevorgang, der bei der bekannten Ausführung mehrere Arbeitsvorgänge umfasste, auf einen Arbeitsgang, nämlich das Aufschieben des Elastomerelements auf den ringförmigen Abschnitt des Ventilgehäuses vereinfacht.In a development of the invention, the elastomer element combined with the filter element to form the combination component has an outer ring section cooperating with the valve housing. This embodiment is particularly advantageous, since then the elastomer element is pushed together with the filter element to an annular portion of the valve housing until the filter element cooperates with the axial inlet opening in the valve housing. For secure fixing of the elastomeric element on the valve housing, the elastomeric element may, for example, have a circumferential inner bead which engages in a corresponding annular recess of the valve housing in a positionally correct pushing-on operation. Normally, however, it is sufficient if both interacting components are cylindrical and only cooperate frictionally. With this configuration, the assembly process, which included several operations in the known embodiment, simplified to one operation, namely the sliding of the elastomeric element on the annular portion of the valve housing.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Außenringabschnitt des Elastomerelements eine umlaufende Außendichtwulst auf. Eine solche Außendichtwulst verbessert die Abdichtung des Ventils gegenüber dem Gehäuse, in das das Ventil eingebaut wird. In a further embodiment of the invention, the outer ring portion of the elastomer element on a circumferential outer sealing bead. Such an outer sealing bead improves the sealing of the valve relative to the housing into which the valve is installed.

Insbesondere ist das Ventil als Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem als Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ausgelegt ist. Ein solches Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem weist eine Hochdruckpumpe auf, die aus einem Niederdruckbereich zugeführten Kraftstoff unter hohem Druck in einen Kraftstoffspeicher fördert, aus dem der Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen wird. Eine saugseitige Mengenregelung im Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe erfolgt über eine elektromagnetisch gesteuerte Zumesseinheit, die von Dieselkraftstoff durchströmt wird und die dessen Mengenstrom variiert. Um eine genaue Mengenregelung über die Bestromung der Zumesseinheit zu erhalten, müssen konstante Niederdruck-Bedingungen vor der Zumesseinheit geschaffen werden. Dies wird durch den Einsatz von einem Überströmventil realisiert. Zusätzlich dient das Überströmventil als dämpfendes Element, welches Druckspitzen, die im Gehäuseinnenraum der Hochdruckpumpe durch deren Antrieb entstehen, reduziert. Zudem muss das Überströmventil beispielsweise bei einem direkten Einbau in die Hochdruckpumpe gegenüber deren Gehäuse, insbesondere im Bereich des Eintritts in das Überströmventil und des Austritts aus dem Überströmventil abgedichtet sein. Dies erfolgt durch einen inneren O-Ring und die erfindungsgemäß ausgebildete äußere Dichtung. In particular, the valve is designed as an overflow valve for a fuel injection system of an internal combustion engine, wherein the fuel injection system is designed as a common rail fuel injection system. Such a common rail Fuel injection system comprises a high-pressure pump, which conveys fuel supplied from a low-pressure region under high pressure into a fuel reservoir, from which the fuel is taken from fuel injectors for injection into associated combustion chambers of the internal combustion engine. A suction-side flow control in the low pressure region of the high pressure pump via an electromagnetically controlled metering unit, which is traversed by diesel fuel and varies the flow rate. In order to obtain an accurate flow control via the current supply of the metering unit, constant low-pressure conditions must be created in front of the metering unit. This is realized through the use of an overflow valve. In addition, the overflow valve serves as a damping element, which pressure peaks, which arise in the housing interior of the high pressure pump by the drive, reduced. In addition, the overflow valve must be sealed, for example, in a direct installation in the high-pressure pump relative to the housing, in particular in the region of the inlet into the overflow valve and the outlet from the spill valve. This is done by an inner O-ring and the inventively constructed outer seal.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind. Further advantageous embodiments of the invention are described in the drawings, are described in more detail in the embodiments illustrated in the figures of the invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Niederdrucksystems eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine und 1 a schematic representation of a low pressure system of a fuel injection system for an internal combustion engine and

2a bis 2d verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgebildeten Überströmventils. 2a to 2d Various embodiments of an inventively designed spill valve.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

Das in 1 dargestellte Niederdrucksystem eines Kraftstoffeinspritzsystems für ein Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, die insbesondere mit Dieselkraftstoff betrieben wird, weist eine Niederdruckpumpe 1 auf, die Kraftstoff aus einen Tank 2 über eine Filtereinrichtung 3 in eine Zumesseinheit 4 fördert. Die Zumesseinheit 4 wird von Kraftstoff durchströmt und variiert dessen Mengenstrom durch die elektrisch angesteuerte Verstellung eines Schiebeelements so, dass eine genau bestimmte Kraftstoffmenge über einen Rückschlagventil 5 in einen Pumpenarbeitsraum einer Hochdruckpumpe gelangt. Diese Kraftstoffmenge wird von der Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems verdichtet und unter einem Druck von beispielsweise mehr als 1600 bar in einen Hochdruckspeicher (Rail) gefördert. Aus dem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff über Kraftstoffinjektoren gesteuert in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Dadurch, dass nur so viel Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert wird, wie von den Kraftstoffinjektoren entnommen wird, wird der Druck in dem Hochdruckspeicher zumindest angenähert konstant gehalten. Dies ist für einen präzisen Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems vorteilhaft. This in 1 illustrated low-pressure system of a fuel injection system for a common rail injection system of an internal combustion engine, which is operated in particular with diesel fuel, has a low-pressure pump 1 on, the fuel from a tank 2 via a filter device 3 in a metering unit 4 promotes. The metering unit 4 is traversed by fuel and varies its flow through the electrically controlled adjustment of a sliding element so that a precisely determined amount of fuel through a check valve 5 enters a pump working space of a high-pressure pump. This amount of fuel is compressed by the high-pressure pump of the fuel injection system and conveyed under a pressure of, for example, more than 1600 bar in a high-pressure accumulator (rail). From the high-pressure accumulator, the fuel is injected via fuel injectors into associated combustion chambers of the internal combustion engine. Characterized in that only as much fuel is conveyed into the high-pressure accumulator, as is taken from the fuel injectors, the pressure in the high-pressure accumulator is kept at least approximately constant. This is advantageous for precise operation of the fuel injection system.

Der von der Zumesseinheit 4 von der beispielsweise mit einem konstanten Fördervolumen fördernden Niederdruckpumpe 1 nicht benötigte Kraftstoff wird über eine Rückführleitung 6 einem Überströmventil 7 zugeführt, das die nicht benötigte Kraftstoffmenge in den Tank 2 absteuert. Ergänzend zu der Darstellung der 1 kann das Überströmventil 7 auch vor der Filtereinrichtung 3 mit der Druckseite der Niederdruckpumpe 1 verschaltet sein. Das Überströmventil 7 hält den Kraftstoffdruck vor der Zumesseinheit 4 auf einen zumindest angenähert konstanten Druck. Das Überströmventil 7 wird normalerweise zusammen mit der Zumesseinheit 4 in das Gehäuse der Hochdruckpumpe eingebaut. Optional kann das Überströmventil 7 auch separat in Tanknähe angeordnet beziehungsweise in die Tankeinbaueinheit integriert werden.The one from the metering unit 4 from the example, with a constant displacement promoting low pressure pump 1 Unnecessary fuel is supplied via a return line 6 an overflow valve 7 fed to the unused fuel amount in the tank 2 absteuert. In addition to the presentation of the 1 can the overflow valve 7 even before the filter device 3 with the pressure side of the low-pressure pump 1 be interconnected. The overflow valve 7 keeps the fuel pressure in front of the metering unit 4 to an at least approximately constant pressure. The overflow valve 7 will usually be together with the metering unit 4 built into the housing of the high pressure pump. Optionally, the overflow valve 7 Also be arranged separately near the tank or integrated into the tank installation unit.

Das Überströmventil 7 gemäß den 2a bis 2d weist übereinstimmend ein Ventilgehäuse 8, einen Kolben 9, eine Ventilfeder 10, einen Ventilfederhalter 11, einen O-Ring 12 und eine Kombinationskomponente auf, die das Filterelement 13, das Filterhalteelement 14 und eine Dichtung 15 beinhaltet. Die aus den zuvor aufgeführten Teilen bestehende Kombinationskomponente ist mit dem eintrittsseitigen Endbereich des Ventilgehäuses 8 verbunden. In diesem eintrittsseitigen Endbereich tritt der Kraftstoff durch das Filterelement 13 ein und verschiebt den Kolben 9 gegen die Kraft der Ventilfeder 10 soweit, bis der Kraftstoff durch einen Austritt 16 in eine Niederdruckleitung austritt, die mit dem Tank 2 verbunden ist. Zum Druckausgleich ist der die Ventilfeder 10 aufnehmende Raum des Ventilgehäuses 8 mit einer Druckausgleichsbohrung 17 versehen, die ebenfalls mit der Niederdruckleitung verschaltet ist. The overflow valve 7 according to the 2a to 2d has consistently a valve body 8th , a piston 9 , a valve spring 10 , a valve spring holder 11 , an O-ring 12 and a combination component comprising the filter element 13 , the filter retaining element 14 and a seal 15 includes. The existing of the parts listed above combination component is with the inlet-side end portion of the valve housing 8th connected. In this inlet-side end region, the fuel passes through the filter element 13 and shifts the piston 9 against the force of the valve spring 10 until the fuel through an exit 16 in a low pressure line that comes out with the tank 2 connected is. For pressure equalization is the valve spring 10 receiving space of the valve housing 8th with a pressure equalization hole 17 provided, which is also connected to the low pressure line.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2a weist das Ventilgehäuse 8 einen eintrittsseitigen Absatz 18 auf, auf den ein Außenringabschnitt 19 der Kombinationskomponente aufgeschoben ist. Der Außenringabschnitt 19 weist eine umlaufende Außendichtwulst 20 auf, die eine Abdichtung gegenüber dem Gehäuse herstellt, in die das Überströmventil 7 eingebaut ist. Stirnseitig weist die Kombinationskomponente einen als Filterhalteelement 14 ausgebildeten Bereich auf, der mit dem Filterelement 13 verbunden ist. Die Dichtung 15 und das Filterhalteelement 14 sind aus einem Elastomermaterial gefertigt und das beispielsweise aus einem metallischen Gewebe gefertigte Filterelement 13 ist mit dem Elastomerelement wie dargestellt vergossen. In the embodiment according to 2a has the valve body 8th an entry-side heel 18 on which an outer ring section 19 the combination component is deferred. The outer ring section 19 has a circumferential outer sealing bead 20 on, which creates a seal against the housing, in which the overflow valve 7 is installed. At the front, the combination component has a filter holding element 14 trained area on that with the filter element 13 connected is. The seal 15 and the filter holding member 14 are made of an elastomeric material and the filter element, for example, made of a metallic fabric 13 is potted with the elastomeric element as shown.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der 2b weist zusätzlich eine Kolbenauflagefläche 21 auf, die die axiale Bewegung des Kolbens 9 in Richtung zu dem Filterelement 13 begrenzt. Die Kolbenauflagefläche 21 kann als separater Ring in die den Kolben 9 aufnehmende Bohrung des Ventilgehäuses 8 eingesetzt sein. Denkbar ist aber auch die Kolbenauflagefläche 21 einstückig mit der Kombinationskomponente auszubilden. The embodiment according to the 2 B additionally has a piston bearing surface 21 on which the axial movement of the piston 9 towards the filter element 13 limited. The piston bearing surface 21 Can be used as a separate ring in the the piston 9 receiving bore of the valve housing 8th be used. It is also conceivable, the piston bearing surface 21 in one piece with the combination component.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 2c ist im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ohne Absatz 18 in dem Ventilgehäuse 8 ausgebildet. Hier ist der Außenringabschnitt 19 der Kombinationskomponente direkt auf einen ringförmigen Abschnitt des Ventilgehäuses 8 aufgeschoben. Bei dieser Ausführung kann die Wandstärke des Ventilgehäuses 8 reduziert sein. The embodiment according to 2c is unlike the previous embodiments without paragraph 18 in the valve housing 8th educated. Here is the outer ring section 19 the combination component directly on an annular portion of the valve housing 8th postponed. In this embodiment, the wall thickness of the valve housing 8th be reduced.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 2d ähnelt dem Ausführungsbeispiel gemäß 2b, wobei hier ein Kolbensicherungsring 22 vorgesehen ist, der in eine Innenringnut in dem Ventilgehäuse 8 angesetzt ist und die axiale Beweglichkeit des Kolbens 9 zu dem Filterelement 13 begrenzt. The embodiment according to 2d is similar to the embodiment according to 2 B , here a piston locking ring 22 is provided, which in an inner ring groove in the valve housing 8th is attached and the axial mobility of the piston 9 to the filter element 13 limited.

Claims

Valve, in particular overflow valve ( 7 ) of a fuel injection system for an internal combustion engine, wherein the overflow valve ( 7 ) at least one valve housing ( 8th ), a piston ( 9 ), a seal ( 15 ), a filter element ( 13 ) and a filter holding element ( 14 ), characterized in that the seal ( 15 ) and the filter holding element ( 14 ) are a combination element.

Overflow valve according to claim 1, characterized in that the seal ( 15 ), the filter holding element ( 14 ) and the filter element ( 13 ) are a combination component.

Overflow valve according to claim 2, characterized in that the filter element ( 13 ) in one piece with a seal ( 15 ) and the filter holding element ( 14 ) forming elastomeric element is formed.

Overflow valve according to claim 3, characterized in that the elastomeric element with a valve housing 8th cooperating outer ring section ( 19 ) having.

Overflow valve according to claim 4, characterized in that the outer ring section ( 19 ) a circumferential outer sealing bead ( 20 ) having.