DE102014206964A1

DE102014206964A1 - Kompakter Kraftstoffdruckregler

Info

Publication number: DE102014206964A1
Application number: DE201410206964
Authority: DE
Inventors: Saul Abelardo Pena De Santiago; Matthew Shaun Liwanag; Spencer Paul Mooney; Joseph Kevin Cecelic; Harish Domala
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2014-10-23
Also published as: CN104131926A; US20140311597A1

Abstract

Ein Durchfluss-Druckregler enthält eine Gehäusestruktur mit einem Kraftstoffeinlass und einem Kraftstoffauslass. Ein Dichtungsband ist durch die Gehäusestruktur definiert. Ein Ventilelement ist zwischen offenen und geschlossenen Stellungen beweglich. Das Ventilelement weist eine Dichtungsfläche auf, die das Dichtungsband in der geschlossenen Stellung in Eingriff nimmt, um zu verhindern, dass Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlass zum Kraftstoffauslass strömt. Eine Druckfeder ist in der Gehäusestruktur angeordnet. Die Feder ist konstruiert und angeordnet, um das Ventilelement zu der geschlossenen Stellung entgegen dem Druck vorzuspannen, der auf das Ventilelement durch den Kraftstoff am Kraftstoffeinlass ausgeübt wird. Ein Führungselement wird mit dem Ventilelement verbunden und ist konstruiert und angeordnet, um das Ventilelement in Bezug auf das Dichtungsband auszurichten. Ein Kalibrierelement wird mit einem Ende der Feder verbunden und ist konstruiert und angeordnet, um das Zusammendrücken der Feder im Voraus einzustellen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffversorgungssysteme und genauer einen kompakten Durchfluss-Kraftstoffdruckregler zum Regeln des Drucks des Kraftstoffes innerhalb des Kraftstoffsystems.
HINTERGRUND
Die meisten modernen Kraftfahrzeug-Kraftstoffsysteme verwenden Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zum Zuführen eines Kraftstoffes zu den Kraftmaschinenzylindern zur Verbrennung. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen sind auf einer Kraftstoffverteilerleiste montiert, die durch eine Kraftstoffpumpe mit Kraftstoff versorgt wird. Der Druck, mit dem der Kraftstoff der Kraftstoffverteilerleiste zugeführt wird, muss gemessen werden, um den korrekten Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung sicherzustellen. Das Messen wird unter Verwendung eines Druckreglers ausgeführt, der den Druck des Kraftstoffes in dem System bei allen Kraftmaschinen-Drehzahlniveaus regelt.
Herkömmliche Durchfluss-Kraftstoffdruckregler enthalten üblicherweise Membranen. Zwar haben sich solche Druckregler als zufriedenstellend erwiesen, aber dieselben erfordern entweder eine große Anzahl von Teilen oder große Teile und weisen folglich keine kleine Verpackungshülle auf.
Folglich besteht eine Notwendigkeit einen verbesserten Kraftstoffdruckregler mit weniger und kleineren Teilen als herkömmliche Regler zu liefern, um das Material, die Herstellungskosten derselben und die Verpackungshülle zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die oben bezeichnete Notwendigkeit zu erfüllen. Nach den Prinzipien einer Ausführungsform wird dieses Ziel durch einen Durchfluss-Druckregler erreicht, der eine Gehäusestruktur mit einem Kraftstoffeinlass und einem Kraftstoffauslass aufweist. Ein Dichtungsband ist durch die Gehäusestruktur definiert. Ein Ventilelement ist zwischen offenen und geschlossenen Stellungen beweglich. Das Ventilelement weist eine Dichtungsfläche auf, die das Dichtungsband in der geschlossenen Stellung in Eingriff nimmt, um zu verhindern, dass Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlass zum Kraftstoffauslass strömt. Eine Druckfeder ist in der Gehäusestruktur angeordnet. Die Feder ist konstruiert und angeordnet, um das Ventilelement zu der geschlossenen Stellung entgegen einem Druck vorzuspannen, der auf das Ventilelement durch den Kraftstoff am Kraftstoffeinlass ausgeübt wird. Ein Führungselement wird mit dem Ventilelement verbunden und ist konstruiert und angeordnet, um das Ventilelement in Bezug auf das Dichtungsband auszurichten. Ein Kalibrierelement wird mit einem Ende der Feder verbunden und ist konstruiert und angeordnet, um das zusammendrücken der Feder im Voraus einzustellen.
Nach einem anderen Aspekt einer Ausführungsform enthält ein Durchfluss-Druckregler eine Gehäusestruktur mit einem Kraftstoffeinlass und einem Kraftstoffauslass. Ein Dichtungsband ist durch die Gehäusestruktur definiert. Ein Ventilelement ist zwischen offenen und geschlossenen Stellungen beweglich. Das Ventilelement weist eine Dichtungsfläche auf, die das Dichtungsband in der geschlossenen Position in Eingriff nimmt, um zu verhindern dass Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlass zum Kraftstoffauslass strömt. Eine Druckfeder ist in der Gehäusestruktur angeordnet. Die Feder ist konstruiert und angeordnet, um das Ventilelement zu der geschlossenen Position entgegen dem Druck vorzuspannen, der auf das Ventilelement durch den Kraftstoff am Kraftstoffeinlass ausgeübt wird. Eine Einrichtung, die mit dem Ventilelement verbunden wird, ist zum Ausrichten des Ventilelements in Bezug auf das Dichtungsband vorgesehen. Eine Einrichtung, die mit einem Ende der Feder verbunden wird, ist zum Voreinstellen eines Zusammendrückens der Feder vorgesehen.
Andere Aufgaben, Merkmale und Charakteristiken der vorliegenden Erfindung sowie die Betriebsverfahren und die Funktionen der verwandten Elemente der Struktur, die Kombination von Teilen und Wirtschaftlichkeit der Herstellung werden unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung und beiliegenden Ansprüche in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden, die alle einen Teil dieser Beschreibung bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich sein, in denen ähnliche Bezugsnummern ähnliche Teile bezeichnen und in denen:
1 eine Schnittansicht eines Kraftstoffdruckreglers ist, der nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geliefert ist;
2 eine Vorderansicht eines Kraftstoffdruckreglers ist, der nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geliefert ist;
3 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie 3-3 in 2 genommen wurde;
4 eine Vorderansicht eines Kraftstoffdruckreglers ist, der nach noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geliefert ist;
5 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie 5-5 in 4 genommen wurde;
6 eine Vorderansicht eines Kraftstoffdruckreglers ist, der nach noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geliefert ist; und
7 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie 7-7 in 6 genommen wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Bezug auf 1 wird ein Kraftstoffdruckregler, der im Allgemeinen mit 10 angegeben ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt gezeigt. Der Regler 10 wird vorzugsweise in Kraftfahrzeug-Kraftstoffsystemen, insbesondere in Kraftstofffördermodulen verwendet wird. Der Regler 10 enthält eine im Allgemeinen zylinderförmige Kraftstoffgehäusestruktur 12, die eine Kraftstoffkammer 14 definiert, die Kraftstoff aufnimmt, der in einen Kraftstoffeinlass 16 der Gehäusestruktur 12 gelangt und durch eine Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) zugeführt wird. Die Gehäusestruktur 12 enthält einen Ventilsitz oder ein Dichtungsband 18, der/das an einem Übergang von der Kraftstoffkammer 14 mit einem kleineren Durchmesser zu einer Federkammer 20 mit einem größeren Durchmesser der Gehäusestruktur 12 definiert ist. Der Ventilsitz 18 wirkt mit einem Ventilelement 22, vorzugsweise in der Form eines kugelförmigen Elementes, zusammen.
Das Dichtungsband 18 ist ein ringförmiger Oberflächenbereich, der durch eine Oberflächengüte mit einer Mindestmenge von Leckpfaden gekennzeichnet ist. Das Metall-Dichtungsband 18 liefert eine gleichmäßige Oberfläche für das Metall-Ventilelement 22, um mit der Gehäusestruktur 12 selektiv zu interagieren. Durch Erzielen eines Kontaktes über das gesamte Dichtungsband 18 wird eine flüssigkeitsdichte Dichtung erzielt. Das Dichtungsband 18 ist vorzugsweise eine konkave ringförmige Oberfläche, die durch ein Formgebungselement oder durch das Ventilelement 22 in die Gehäusestruktur 12 geprägt wird.
Der Kraftstoffdruckregler 10 enthält eine Druckfeder 24, vorzugsweise eine Schraubenfeder, die ein Ende 25 aufweist, das ein Führungselement 26 in Eingriff nimmt. Die Feder 24 liefert eine einwirkende Kraft auf das Führungselement 26, das das Ventilelement 22 in Eingriff nimmt. Die Federkraft (Belastung) wird über Eingriff mit einer konkaven Oberfläche 27 des Führungselements 26 auf das Ventilelement 22 übertragen, so dass die konvexe Dichtungsfläche 29 des Ventilelements 22 die konkave ringförmige Dichtungsfläche des Dichtungsbandes 18 in einer geschlossenen Stellung des Ventilelements 22 in Eingriff nimmt und sich folglich mit derselben verbindet und dadurch verhindert, dass Kraftstoff am Dichtungsband 18 vorbei strömt. Das Führungselement 26 hält das innerhalb der Gehäusestruktur 12 ausgerichtete Ventilelement 22. Das Ventilelement 22 kann von dem Führungselement 26 separat oder mit demselben eingekapselt sein. Andere Verfahren, die zum Erzielen der Ausrichtung des Ventilelements 22 und des Dichtungsbandes 18 verwendet werden, können den Zusatz einer unteren Führung (nicht gezeigt) enthalten, die eine Seitwärtsbewegung des Ventilelements 22 beschränkt, das an dem Äquator des kugelförmigen Ventilelements 22 angeordnet sein kann.
Ein(e) Kalibrierelement oder Kalibrierkappe 28 ist in dem Gehäuse 12 vorgesehen und nimmt ein zweites Ende 30 der Feder 24 in Eingriff. Die Kalibrierkappe 28 und das Führungselement 26 stellen Positionier- oder Zentriermerkmale für die Druckfeder 24 bereit. Die Kalibrierung des Kraftstoffdruckreglers 10 wird durch Voreinstellen des Zusammendrückens der Feder 24 über eine Kalibrierkappe 28, die eine Presspassung aufweist, oder andere ähnliche Montageverfahren mit der Gehäusestruktur 12 am Kraftstoffauslass 32 erzielt. Das Gehäuse 12, das Ventilelement 22, die Feder 24, das Führungselement 26 und die Kalibrierkappe 28 sind entlang einer gemeinsamen Achse A ausgerichtet.
Der Kraftstoffdruck wird auf einem vorbestimmten Pegel durch Ausgleichen der Kraft gehalten, die der Kraftstoff auf das federbelastete Ventilelement 22 bei einem vorbestimmten Durchsatz ausübt. Kraftstoff wird dem Einlass 14 durch einen Filter 34 zugeführt, wo der angelegte Druck verursacht, dass das Ventilelement 22 das Dichtungsband 18 abhebt, wobei zugelassen wird, dass Kraftstoff durch den Einlass 14 und um das Ventilelement 22 herum strömt. Der Kraftstoff wird dann durch den Auslass 32 der Gehäusestruktur 12 zur Außenseite geleitet. Eine Dichtungsstruktur zum Abdichten des Reglers 10 zu einem Kraftstofffördermodul (nicht gezeigt) enthält eine Runddichtung 36 oder ähnliche Verbindungsverfahren, die Presspassungen und Oberflächenmerkmale mit Widerhaken auf der Gehäusestruktur 12 enthalten, aber nicht darauf beschränkt sind.
Anstelle des Vorsehens einer einheitlichen Gehäusestruktur 12 wie in 1, kann in Bezug auf die 2 und 3 die im Allgemeinen mit 12' angegebene Gehäusestruktur des Reglers 10' aus einem Körper 38 bestehen, der über eine Presspassung, Schweißung oder über einen mit einem Gewinde versehenen Schaft mit einem Rohr 40 gekoppelt ist. Zudem ist das Dichtungsband 18 Teil des Körpers 38 und der Körper 38 enthält ein Verbindungsstück 42 mit Widerhaken anstelle der Runddichtung 36 der 1. Der Filter 34' ist im Inneren des Körpers 38 vorgesehen. Das Rohr 40 weist ein geöffnetes Ende 43 auf, wobei die Kalibrierkappe 28 vorzugsweise in Presspassungs-Beziehung mit dem geöffneten Ende 43 angeordnet ist.
Die 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform des Druckreglers 10'' mit dem Körper 38', der mit dem Rohr 40 wie in den 2 und 3 gekoppelt ist. Der Regler 10'' verwendet jedoch die Runddichtung 36 zum Abdichten zu dem Kraftstofffördermodul (nicht gezeigt) und zur leichten Entfernung von demselben. Der Regler 10'' verwendet auch den externen Filter 34.
Die 6 und 7 zeigen noch eine weitere Ausführungsform des Kraftstoffdruckreglers 10''' mit dem Körper 38'', der mit einer Abdeckung 40' gekoppelt ist, ähnlich wie die 2 und 3. Der Körper 38'' enthält ein unteres Führungselement 26', das an denselben gekoppelt ist und verwendet wird, um die Ausrichtung des Ventilelements 22 mit dem Dichtungsband 18 beizubehalten. Das Führungselement 26' weist Durchgänge 44 auf, so dass der Kraftstoff durch dieselben strömen kann. Die Kraft der Feder 24 wird an das Ventilelement 22 direkt oder durch einen Federteller 46 angelegt, der die Feder 24 axial ausgerichtete hält, wie gezeigt. Die erwünschte Kalibrierung wird durch Aufpressen bzw. Hervorrufen einer Presspassung der Abdeckung 40' auf den/dem Körper 38'' erzielt, um das Zusammendrücken der Feder 24 im Voraus einzustellen. Folglich definiert das geschlossene Ende 48 der Abdeckung 40' das Kalibrierelement, wenn die Abdeckung 40' an dem Körper 38'' befestigt ist. Diese Montage drückt die Feder 24 zusammen, um die erforderte Kraft für die bestimmte Kalibrierung abzugeben.
Die Druckregler 10, 10', 10'' und 10''' erfordern keine Elastomermembran. Ferner verwenden die Regler eine kompakte, einfache Schraubenfeder anstelle der großen Tellerfedern herkömmlicher Regler und sind daher kompakter und kostengünstiger herzustellen als herkömmliche Regler.
Die vorangehenden bevorzugten Ausführungsformen wurden zu Zwecken der Veranschaulichung der strukturellen und funktionalen Prinzipien der vorliegenden Erfindung sowie zum Veranschaulichen der Verfahren zum Einsetzen der bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben und unterliegen Änderungen ohne von solchen Prinzipien abzuweichen. Daher enthält diese Erfindung alle Modifikationen, die innerhalb des Wesens der folgenden Ansprüche enthalten sind.

Claims

Durchfluss-Kraftstoffregler mit: einer Gehäusestruktur mit einem Kraftstoffeinlass und einem Kraftstoffauslass, einem Dichtungsband, das durch die Gehäusestruktur definiert ist, einem Ventilelement, das zwischen offenen und geschlossenen Stellungen beweglich ist, wobei das Ventilelement eine Dichtungsfläche aufweist, die das Dichtungsband in der geschlossenen Stellung in Eingriff nimmt, um zu verhindern, dass Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlass zu dem Kraftstoffauslass strömt, einer Druckfeder, die in der Gehäusestruktur angeordnet ist, wobei die Feder konstruiert und angeordnet ist, um das Ventilelement zu der geschlossenen Stellung entgegen dem Druck vorzuspannen, der auf das Ventilelement durch Kraftstoff am Kraftstoffeinlass ausgeübt wird, einem Führungselement, das mit dem Ventilelement verbunden wird und konstruiert und angeordnet ist, um das Ventilelement in Bezug auf das Dichtungsband auszurichten, und einem Kalibrierelement, das mit einem Ende der Feder verbunden wird und konstruiert und angeordnet ist, um das Zusammendrucken der Feder im Voraus einzustellen.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ventilelement, die Feder, das Führungselement und das Kalibrierelement entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ventilelement ein kugelförmiges Metallelement ist und das Dichtungsband eine ringförmige konvexe Metallfläche ist.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Feder eine Schraubenfeder mit einem ersten und zweiten Ende ist und wobei das Führungselement mit dem ersten Ende der Feder in Eingriff steht und das Kalibrierelement mit dem zweiten Ende der Feder in Eingriff steht.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ventilelement ein kugelförmiges Element ist und das Führungselement eine konkave Oberfläche enthält, die das Ventilelement in Eingriff nimmt.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gehäusestruktur aus einer einheitlichen Konstruktion ist.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gehäusestruktur eine Dichtungsstruktur enthält, die konstruiert und angeordnet ist, um den Regler in Bezug auf ein Kraftstofffördermodul abzudichten.
Regler nach Anspruch 7, wobei die Dichtungsstruktur eine Runddichtung, die auf der Gehäusestruktur montiert ist, oder ein Oberflächenmerkmal mit Widerhaken auf der Gehäusestruktur enthält.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gehäusestruktur einen Körper enthält, der mit einem Rohr gekoppelt ist, das ein geöffnetes Ende aufweist, das Dichtungsband Teil des Körpers ist und das Kalibrierelement in dem geöffneten Ende des Rohres angeordnet ist.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gehäusestruktur einen Körper enthält, der mit einer Abdeckung mit einem geschlossenen Ende gekoppelt ist, das Dichtungsband Teil des Körpers ist und das geschlossene Ende der Abdeckung das Kalibrierelement definiert.
Regler nach Anspruch 10, wobei das Führungselement mit dem Körper gekoppelt ist und der Regler ferner einen Federteller aufweist, der mit einem ersten Ende der Feder verbunden wird.
Durchfluss-Druckregler mit: einer Gehäusestruktur mit einem Kraftstoffeinlass und einem Kraftstoffauslass, einem Dichtungsband, das durch die Gehäusestruktur definiert ist, einem Ventilelement, das zwischen offenen und geschlossenen Stellungen beweglich ist, wobei das Ventilelement eine Dichtungsfläche aufweist, die das Dichtungsband in der geschlossenen Stellung in Eingriff nimmt, um zu verhindern, dass Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlass zu dem Kraftstoffauslass strömt, einer Druckfeder, die in der Gehäusestruktur angeordnet ist, wobei die Feder konstruiert und angeordnet ist, um das Ventilelement zu der geschlossenen Stellung entgegen dem Druck vorzuspannen, der auf das Ventilelement durch Kraftstoff am Kraftstoffeinlass ausgeübt wird, einer Einrichtung, die mit dem Ventilelement verbunden wird, zum Ausrichten des Ventilelements in Bezug auf das Dichtungsband, und einer Einrichtung, die mit einem Ende der Feder verbunden wird, zum Voreinstellen eines Zusammendrückens der Feder.
Regler nach Anspruch 12, wobei das Ventilelement, die Feder, die Einrichtung zum Ausrichten und die Einrichtung zum Voreinstellen entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.
Regler nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Feder eine Schraubenfeder mit einem ersten und zweiten Ende ist und wobei die Einrichtung zum Ausrichten mit dem ersten Ende der Feder in Eingriff gebracht ist und die Einrichtung zum Voreinstellen mit dem zweiten Ende der Feder in Eingriff gebracht ist.
Regler nach Anspruch 12 bis 14, wobei das Ventilelement ein kugelförmiges Element ist und die Einrichtung zum Ausrichten eine konkave Oberfläche enthält, die das Ventilelement in Eingriff nimmt.
Regler nach Anspruch 12 bis 15, wobei die Gehäusestruktur eine Dichtungsstruktur enthält, die konstruiert und angeordnet ist, um den Regler in Bezug auf ein Kraftstofffördermodul abzudichten.
Regler nach Anspruch 16, wobei die Dichtungsstruktur eine Runddichtung, die auf der Gehäusestruktur montiert ist, oder ein Oberflächenmerkmal mit Widerhaken auf der Gehäusestruktur enthält.
Regler nach Anspruch 12 bis 17, wobei die Gehäusestruktur einen Körper enthält, der mit einem Rohr gekoppelt ist, das ein geöffnetes Ende enthält, das Dichtungsband Teil des Körpers ist und die Einrichtung zum Voreinstellen in dem geöffneten Ende des Rohres angeordnet ist.
Regler nach qAnspruch 12 bis 18, wobei die Gehäusestruktur einen Körper enthält, der mit einer Abdeckung mit einem geschlossenen Ende gekoppelt ist, wobei das Dichtungsband Teil des Körpers ist und das geschlossene Ende der Abdeckung die Einrichtung zum Voreinstellen definiert.
Regler nach Anspruch 19, wobei die Einrichtung zum Ausrichten mit dem Körper gekoppelt ist und der Regler ferner einen Federteller aufweist, der mit einem ersten Ende der Feder verbunden wird.