DE102012213541A1 - Fuel valve for fuel supply system, has valve body with inlet opening and outlet opening, where valve piston blocks outlet opening in closed position, and valve piston has connection channel for connecting inlet opening with spring space - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffventil sowie ein Kraftstoffversorgungssystem.The invention relates to a fuel valve and a fuel supply system.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Viele Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor weisen ein Kraftstoffversorgungssystem auf, bei dem eine Hochdruckpumpe Kraftstoff, beispielsweise Diesel, in ein Einspritzsystem fördert. Diese Hochdruckpumpe wird von einem Niederdrucksystem versorgt, bei dem eine Fördererpumpe, beispielsweise eine Zahnradpumpe, Kraftstoff aus einem Tank durch einen Kraftstofffilter in Richtung der Hochdruckpumpe fördert.Many internal combustion engine vehicles include a fuel delivery system in which a high pressure pump delivers fuel, such as diesel, to an injection system. This high pressure pump is powered by a low pressure system in which a conveyor pump, for example a gear pump, delivers fuel from a tank through a fuel filter in the direction of the high pressure pump.
In das Niederdrucksystem ist nach der Vorförderpumpe und vor dem druckseitigen Kraftstofffilter häufig ein Druckbegrenzungsventil integriert. Während eines normalen Betriebs ist dieses Ventil geschlossen. Wenn, wie zum Beispiel durch einen verstopften Kraftstofffilter, sich der Druck nach der Vorförderpumpe erhöht (beispielsweise durch Versulzung des druckseitigen Kraftstofffilters bei Kälte oder bei einem stark verschmutzten Kraftstofffilter), öffnet sich dieses Ventil, um das Niederdrucksystem vor einem zu hohen Kraftstoffdruck zu schützen.In the low-pressure system, a pressure relief valve is often integrated after the prefeed pump and before the pressure-side fuel filter. During normal operation, this valve is closed. If, as for example by a clogged fuel filter, the pressure after the feed pump increases (for example, by Verulpung the pressure side fuel filter in the cold or a heavily contaminated fuel filter), this valve opens to protect the low pressure system from too high a fuel pressure.
Dabei kann es jedoch passieren, dass das Ventil im geöffneten Zustand derart stark schwingt, das Druckspitzen bis ca. 80 bar auftreten. Diese Druckspitzen können Undichtigkeiten an Bauteilen und auch Schäden an der Vorförderpumpe verursachen. However, it can happen that the valve oscillates so strongly in the opened state that the pressure peaks occur up to approx. 80 bar. These pressure spikes can cause leaks in components as well as damage to the pre-feed pump.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein robustes Niederdrucksystem für ein Kraftstoffversorgungssystem bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a robust low pressure system for a fuel supply system.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftstoffventil. Das Ventil weist eine geöffnete Stellung oder Betriebsstellung auf, in der Kraftstoff von einer Eingangsöffnung, d. h. einem Zulauf, zu einer Ausgangsöffnung, d. h. einem Ablauf, strömen kann. In einer geschlossenen Stellung oder Ruhestellung ist diese Verbindung geschlossen.One aspect of the invention relates to a fuel valve. The valve has an open position or operating position in which fuel is discharged from an input port, i. H. an inlet, to an exit opening, d. H. a flow, can flow. In a closed position or rest position, this connection is closed.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kraftstoffventil einen Ventilkörper mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung, die in einer geöffneten Stellung des Kraftstoffventils miteinander verbunden sind, einen Ventilkolben, der dazu ausgeführt ist, in einer geschlossenen Stellung die Ausgangsöffnung zu versperren, und eine Ventilfeder, die in einem Federraum im Ventilkörper angeordnet ist und die dazu ausgeführt ist, den Ventilkolben in der geschlossenen Stellung zu halten, wenn kein Druck auf den Ventilkolben ausgeübt wird. Das Ventil kann insbesondere so ausgeführt sein, dass der Druck durch Kraftstoff in der Eingangsöffnung erzeugt wird und somit sich das Ventil bei einem genügend hohem Druck an der Eingangsöffnung öffnet.According to one embodiment of the invention, the fuel valve comprises a valve body having an inlet opening and an outlet opening which are interconnected in an open position of the fuel valve, a valve piston adapted to obstruct the outlet opening in a closed position, and a valve spring is arranged in a spring chamber in the valve body and which is adapted to hold the valve piston in the closed position when no pressure is exerted on the valve piston. In particular, the valve may be designed so that the pressure is generated by fuel in the inlet opening and thus the valve opens at a sufficiently high pressure at the inlet opening.
Beispielsweise können die Eingangsöffnung durch eine erste axiale Bohrung im Ventilkörper und der Federraum durch eine zweite axiale Bohrung mit größerem Durchmesser als die erste axiale Bohrung gebildet sein. Der Ventilkolben kann in der ersten axialen Bohrung geführt sein. For example, the inlet opening may be formed by a first axial bore in the valve body and the spring chamber through a second axial bore of larger diameter than the first axial bore. The valve piston may be guided in the first axial bore.
Der Ventilkolben weist einen Verbindungskanal auf, der die Eingangsöffnung des Ventils mit dem Federraum verbindet. Durch diesen Verbindungskanal kann ein Druckausgleich zwischen Federraum und Eingangsöffnung stattfinden, auch wenn das Kraftstoffventil geschlossen ist. Auf diese Weise kann das Kraftstoffventil auf hydraulischem Wege gedämpft werden.The valve piston has a connecting channel which connects the inlet opening of the valve with the spring chamber. Through this connecting channel, a pressure equalization between the spring chamber and the inlet opening can take place, even if the fuel valve is closed. In this way, the fuel valve can be damped hydraulically.
Insbesondere wird auf diese Weise die Bewegung des Kolbens gedämpft, so dass keine Schwingungen mehr auftreten. Das Öffnen und der Betrieb des Ventils können ohne große Druckpulsationen erfolgen.In particular, in this way the movement of the piston is damped, so that no more vibrations occur. The opening and operation of the valve can be done without large pressure pulsations.
Dadurch, dass bei dem Kraftstoffventil lediglich der Ventilkolben modifiziert wird, muss das Niederdrucksystem nicht stark zu verändert werden.The fact that only the valve piston is modified in the fuel valve, the low-pressure system does not have to be changed too much.
Auch kann die Entstehung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff im Federraum vermieden werden, das dadurch entstehen kann, dass der Federraum direkt mit der Eingangsöffnung bzw. dem Zulauf bzw. dem Eingang der Vorförderpumpe verbunden ist.Also, the formation of a mixture of air and fuel in the spring chamber can be avoided, which can be caused by the fact that the spring chamber is connected directly to the inlet opening or the inlet or the input of the prefeed pump.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Verbindungskanal eine Bohrung durch den Ventilkolben auf. Diese Bohrung kann quer zu Kolbenachse verlaufen.According to one embodiment of the invention, the connecting channel has a bore through the valve piston. This bore can be transverse to the piston axis.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bohrung eine axiale Bohrung durch den Ventilkolben. Wenn der Ventilkolben im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist, kann die Bohrung entlang der Achse des Kolbens verlaufen.According to one embodiment of the invention, the bore is an axial bore through the valve piston. When the valve piston is substantially rotationally symmetric, the bore may extend along the axis of the piston.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Verbindungskanal einen Drosselkanal mit vermindertem Durchmesser auf. In die Bohrung im Ventilkolben kann eine Drossel bzw. Drosselstrecke integriert sein, die beim Öffnen des Ventils einen definierten Kraftstoffvolumenstrom in den Federraum leitet. Auf diese Weise kann die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen der Eingangsöffnung und dem Federraum vermieden werden.According to one embodiment of the invention, the connecting channel with a throttle channel reduced diameter. In the bore in the valve piston, a throttle or throttle section may be integrated, which directs a defined fuel flow into the spring chamber when opening the valve. In this way, the risk of a short circuit between the input port and the spring chamber can be avoided.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verläuft der Drosselkanal in radialer Richtung. Beispielsweise kann der Drosselkanal durch eine radiale Bohrung gebildet sein.According to one embodiment of the invention, the throttle channel extends in the radial direction. For example, the throttle channel may be formed by a radial bore.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilkolben einen umlaufenden Ringkanal auf, in den der Verbindungskanal mündet. Insbesondere kann der Verbindungskanal eine axiale Bohrung und eine radiale Bohrung als Drosselkanal aufweisen, wobei sich der Ringkanal auf Höhe der radialen Bohrung befindet. Durch einen umlaufenden Ringkanal kann der Kraftstoff über einen Bereich von 360° in den Federraum geleitet werden. Dies stellt sicher, dass unter allen Umständen eine hydraulische Dämpfung im Federraum gewährleistet ist.According to one embodiment of the invention, the valve piston has a circumferential annular channel into which the connecting channel opens. In particular, the connecting channel may have an axial bore and a radial bore as throttle channel, wherein the annular channel is at the level of the radial bore. Through a circumferential annular channel, the fuel can be passed over a range of 360 ° in the spring chamber. This ensures that under all circumstances a hydraulic damping in the spring chamber is guaranteed.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilkolben einen zylinderförmigen Fuß auf, der dazu ausgeführt ist, in einer Bohrung im Ventilkörper zu gleiten. Weiter weist der Ventilkolben einen Kopf auf, der zum Abstützen an einem Ende des Federraums ausgeführt ist. In diesem Fall kann der Verbindungskanal im Fuß des Ventilkolbens angeordnet sein. According to one embodiment of the invention, the valve piston has a cylindrical foot which is designed to slide in a bore in the valve body. Further, the valve piston has a head which is designed to be supported at one end of the spring chamber. In this case, the connecting channel can be arranged in the foot of the valve piston.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umgibt der Ringkanal den Fuß des Ventilkolbens. Der umlaufende Ringkanal kann an dem Ende des Kolbenfußes angebracht sein, das mit dem Kopf des Kolbens verbunden ist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Ringkanal mittig in Bezug auf den Kolbenfuß angebracht ist.According to one embodiment of the invention, the annular channel surrounds the foot of the valve piston. The circumferential annular channel may be attached to the end of the piston foot which is connected to the head of the piston. However, it is also possible that the annular channel is mounted centrally with respect to the piston foot.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Ventilkörper eine Ausgleichsöffnung oder Entlüftungsbohrung, über die der Federraum mit der Ausgangsöffnung verbindbar ist. Beispielsweise können die Ausgangsöffnung und die Ausgleichsöffnung radiale Bohrungen im Ventilkörper sein, die in einen gemeinsamen Raum münden können.According to one embodiment of the invention, the valve body comprises a compensation opening or vent hole, via which the spring chamber can be connected to the outlet opening. For example, the outlet opening and the compensation opening may be radial bores in the valve body, which may lead into a common space.
Das Verhältnis der Querschnittsfläche des Drosselkanals zum Querschnitt der Entlüftungsbohrung kann zum Einstellen der hydraulischen Dämpfung verwendet werden. Mögliche Einflussparameter können hier die Härte und der Durchmesser der Niederdruckleitungen und/oder der Niederdruckanschlüsse des Niederdrucksystems sein.The ratio of the cross-sectional area of the throttle passage to the cross-section of the vent hole may be used to adjust the hydraulic damping. Possible influencing parameters here can be the hardness and the diameter of the low-pressure lines and / or the low-pressure connections of the low-pressure system.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem, beispielsweise zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor.Another aspect of the invention relates to a fuel supply system, for example for supplying fuel to an internal combustion engine.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kraftstoffversorgungssystem eine Hochdruckpumpe, eine Vorförderpumpe zum Zuführen von Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe, einen Kraftstofffilter, der zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet ist, und ein Kraftstoffventil, das parallel zur Vorförderpumpe angeordnet ist und das dazu ausgeführt ist, bei einem vordefinierten Druck an einem Ausgang der Vorförderpumpe, Kraftstoff zum Eingang der Vorförderpumpe zurückzuführen. Das Kraftstoffventil kann somit als Druckbegrenzungsventil angesehen werden, das die Vorförderpumpe und den Kraftstofffilter vor Beschädigungen schützt. Nicht nur die Vorförderpumpe, sondern auch andere Niederdruckbauteile können vor zu hohem Kraftstoffdruck geschützt werden.According to one embodiment of the invention, the fuel supply system comprises a high-pressure pump, a prefeed pump for supplying fuel to the high-pressure pump, a fuel filter arranged between the prefeed pump and the high-pressure pump, and a fuel valve which is arranged parallel to the prefeed pump and which is designed to at a predefined pressure at an exit of the pre-feed pump to return fuel to the inlet of the pre-feed pump. The fuel valve can thus be regarded as a pressure relief valve, which protects the prefeed pump and the fuel filter from damage. Not only the pre-feed pump, but also other low-pressure components can be protected from too high fuel pressure.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Basically, identical or similar parts are provided with the same reference numerals.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
Die
Zwischen dem Tank
Parallel zur Vorförderpumpe
Überschüssiger Kraftstoff
Das Druckbegrenzungsventil
Der Ventilkolben
Das Druckbegrenzungsventil
Die Eingangsöffnung
In der in der
Wenn Kraftstoff
Zum Druckausgleich befindet sich eine weitere radiale Entlüftungsbohrung bzw. Ausgleichsbohrung
Der Ventilkolben
Die hydraulische Dämpfung kann mit dem Verhältnis zwischen dem Drosselkanal
Der Ringkanal
Wie in den
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
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