DE102017202310A1

DE102017202310A1 - Drosselelement sowie Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Drosselelement

Info

Publication number: DE102017202310A1
Application number: DE102017202310.4A
Authority: DE
Inventors: Joerg Morlok; Christian Schott
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-08-16
Also published as: WO2018149752A1; CN110312861A; CN110312861B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drosselelement (1), das in einen Kraftstoffkanal (2) eines Niederdruckkreislaufs eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, einsetzbar ist, um einen den Kraftstoffkanal (2) in einer Hauptströmungsrichtung durchströmenden Kraftstofffluss zu drosseln, umfassend einen mit dem Kraftstoffkanal (2) zusammenwirkenden Dichtabschnitt (3), im Bereich dessen eine Drosselbohrung (4) ausgebildet ist, ferner umfassend mindestens einen mit dem Kraftstoffkanal (2) als Ringspaltfilter (14) zusammenwirkenden Filterabschnitt (5, 6), der vom Dichtabschnitt (3) durch eine Ringnut (7, 8) getrennt ist. Erfindungsgemäß weist die Drosselbohrung (4) einen gegenüber einer Längsachse (A) des Drosselelements (1) in einem Winkel (a) geneigten Verlauf auf, wobei der Winkel (a) kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 60°, weiterhin vorzugsweise kleiner als 45° ist.Die Erfindung betrifft ferner einen Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, mit einem Kraftstoffkanal (2), in den ein erfindungsgemäßes Drosselelement (1) eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Das vorgeschlagene Drosselelement ist in einen Kraftstoffkanal eines Niederdruckkreislaufs eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, einsetzbar, um einen den Kraftstoffkanal in einer Hauptströmungsrichtung durchströmenden Kraftstofffluss zu drosseln. Ferner betrifft die Erfindung einen Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Kraftstoffkanal, in den ein derartiges Drosselelement eingesetzt ist.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2009 001 564 A1 geht bereits ein in einen Kraftstoffkanal einsetzbares Drosselelement zur Drosselung eines den Kraftstoffkanal in einer Hauptströmungsrichtung durchströmenden Kraftstoffflusses hervor, das einen mit dem Kraftstoffkanal zusammenwirkenden Dichtabschnitt mit einer Drosselöffnung sowie mit einem der Drosselöffnung in Hauptströmungsrichtung vorgelagerten Filterabschnitt aufweist. Um das Drosselelement als Nullförderdrossel in einen Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems einsetzen zu können, weist das Drosselelement darüber hinaus ein Filterelement auf, das in Hauptströmungsrichtung stromabwärts der Drosselöffnung angeordnet ist. Das Filterelement soll den Eintrag von Partikeln bei einer Strömungsumkehr im Niederdruckkreislauf verhindern. Wird beispielsweise nach einer Tankleerfahrt eine Handpumpe zur Entlüftung des Niederdruckkreislaufs eingesetzt, kehrt sich die Strömungsrichtung im Niederdruckkreislauf um. Das in Hauptströmungsrichtung stromabwärts der Drosselöffnung angeordnete Filterelement verhindert, dass ungefilterter Kraftstoff in die Drosselöffnung gelangt und im Kraftstoff enthaltene Partikel die Drosselöffnung blockieren.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein in einen Kraftstoffkanal eines Niederdruckkreislaufs einsetzbares Drosselelement anzugeben, das nicht nur eine hohe Funktionssicherheit besitzt, sondern zudem einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Drosselelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem erfindungsgemäßen Drosselelement angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Das vorgeschlagene Drosselelement, das in einen Kraftstoffkanal eines Niederdruckkreislaufs eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, zur Drosselung einer den Kraftstoffkanal in einer Hauptströmungsrichtung durchströmenden Kraftstoffflusses einsetzbar ist, umfasst einen mit dem Kraftstoffkanal zusammenwirkenden Dichtabschnitt, im Bereich dessen eine Drosselbohrung ausgebildet ist, sowie mindestens einen mit dem Kraftstoffkanal als Ringspaltfilter zusammenwirkenden Filterabschnitt, der vom Dichtabschnitt durch eine Ringnut getrennt ist. Erfindungsgemäß weist die Drosselbohrung einen gegenüber einer Längsachse A des Drosselelements in einem Winkel α geneigten Verlauf auf, wobei der Winkel α kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 60°, weiterhin vorzugsweise kleiner als 45° ist. Der geneigte Verlauf der Drosselbohrung ermöglicht eine einteilige Ausführung des Drosselelements, und zwar selbst dann, wenn sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Drosselbohrung jeweils ein Filterabschnitt ausgebildet ist, der mit dem Kraftstoffkanal einen Ringspaltfilter ausbildend zusammenwirkt. Das heißt, dass ein Fügevorgang entfällt und die Herstellung des Drosselelements vereinfacht wird.
Das einteilig ausgeführte Drosselelement besitzt ferner den Vorteil, dass der Dichtabschnitt weniger toleranzbehaftet ist, so dass eine Umgehung der Drosselbohrung über einen Ringspalt zwischen dem Dichtabschnitt und dem Kraftstoffkanal sicher vermieden wird. Denn werden wie bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Drosselelement die mehreren Teile im Bereich des Dichtabschnitts gefügt, kann beispielsweise ein Achsversatz der Teile zueinander zu einer Spaltbildung im Kraftstoffkanal führen, der die Dichtwirkung des Dichtabschnitts aufhebt.
Um insbesondere den Einsatz des Drosselelements als Nullförderdrossel in einem Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass beidseits des Dichtabschnitts jeweils eine Ringnut sowie ein mit dem Kraftstoffkanal als Ringspaltfilter zusammenwirkender Filterabschnitt angeordnet sind. Durch die beidseits angeordneten Filterabschnitte wird der Eintrag von Partikeln sowohl in Hauptströmungsrichtung, als auch in umgekehrter Richtung verhindert. Auf diese Weise wird eine hohe Funktionssicherheit erreicht, da die Gefahr einer blockierten Drosselbohrung deutlich gemindert ist.
Bevorzugt sind die beidseits des Dichtabschnitts angeordneten Ringnuten über die Drosselbohrung sowie mindestens eine weitere Bohrung verbunden, so dass der Durchfluss durch das Drosselelement gewährleistet ist. Die Drosselbohrung und die mindestens eine weitere Bohrung bilden demnach einen Bypass aus, der eine Umgehung des Dichtabschnitts ermöglich. Die mindestens eine weitere Bohrung weist dabei bevorzugt einen Strömungsquerschnitt auf, der nicht drosselnd wirkt, so dass nur eine Drosselbohrung ausgebildet wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine weitere Bohrung einen gegenüber der Längsachse A in einem Winkel β geneigten Verlauf aufweist, wobei der Winkel β kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 60°, weiterhin vorzugsweise kleiner als 45° ist. Der geneigte Verlauf der mindestens einen weiteren Bohrung erleichtert die Herstellung des Drosselelements, da dieses weiterhin einteilig ausgebildet sein kann. Der Neigungswinkel β hängt insbesondere vom Durchmesser und/oder der von der Länge des Dichtabschnitts ab, wobei ein möglichst kleiner Winkel eine Optimierung der Strömung bewirkt. Gleiches gilt für den Winkel α, der die Neigung der Drosselbohrung gegenüber der Längsachse A bestimmt.
Die mindestens eine weitere Bohrung und die Drosselbohrung können winklig zueinander angeordnet sein, so dass die Drosselbohrung seitlich in die weitere Bohrung mündet.
Darüber hinaus können die Drosselbohrung und die mindestens eine weitere Bohrung koaxial angeordnet sein, wodurch die Herstellung des Drosselelements weiter vereinfacht wird.
Vorteilhafterweise mündet bzw. münden die Drosselbohrung und/oder die mindestens eine weitere Bohrung jeweils im Bereich einer Nutflanke in eine der Ringnuten. Zum eine wird dadurch die Strömung durch das Drosselelement optimiert. Zum anderen wird die Herstellung der Drosselbohrung und/oder der mindestens einen weiteren Bohrung vereinfacht. Dies gilt insbesondere, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Nutflanken gegenüber einer Senkrechten zur Längsachse A geneigt sind. Die Neigung der Nutflanken ist dabei derart gewählt, dass sich die Ringnuten nach radial außen hin öffnen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest die in Hauptströmungsrichtung stromabwärts in Bezug auf die Drosselbohrung liegende Ringnut zwei gegenüber einer Senkrechten zur Längsachse A geneigte Nutflanken aufweist, so dass sich die Ringnut nach radial außen hin öffnet. In Hauptströmungsrichtung wird somit eine weitere Optimierung der Strömung erreicht.
Darüber hinaus wird ein Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, mit einem Kraftstoffkanal vorgeschlagen, in den ein erfindungsgemäßes Drosselelement eingesetzt ist. Das Drosselelement bildet einen richtungsunabhängigen Partikelschutz aus, so dass dieser auch bei einer Strömungsumkehr gewährleistet ist. Vorzugsweise ist das Drosselelement über seinen Dichtabschnitt in den Kraftstoffkanal eingepresst, so dass über den Presssitz eine optimale Abdichtung bewirkt wird. Der Dichtabschnitt des Drosselelements ist hierzu mit einem Pressübermaß gegenüber dem Kraftstoffkanal ausgebildet. Die Pressverbindung lässt sich besonders einfach und kostengünstig realisieren, da im Unterschied zu einer Schraubverbindung kein Gewinde geschnitten werden muss.
In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass der Kraftstoffkanal in einem Gehäuseteil einer Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet ist und das hierin eingesetzte, vorzugsweise eingepresste Drosselelement eine Nullförderdrossel ausbildet, da hier die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zum Vorschein treten.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Drosselelement gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
2 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Drosselelement gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform und
3 das Drosselelement der 1 als Bestandteil einer Kraftstoffhochdruckpumpe.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in der 1 dargestellte zylinderförmige Drosselelement 1, das in einen Kraftstoffkanal 2 eingepresst ist, weist außenumfangseitig zwei Ringnuten 7, 8 auf, die das Drosselelement 1 in einen zentralen Dichtabschnitt 3 und zwei endseitige Filterabschnitte 5, 6 unterteilen. Der zentrale Dichtabschnitt 3 weist ein Pressübermaß gegenüber dem Kraftstoffkanal 2 auf, so dass hierüber der Presssitz des Drosselelements 1 bewirkt wird. Die beiden endseitigen Filterabschnitte 5, 6 wirken demgegenüber mit dem Kraftstoffkanal 2 in der Weise zusammen, das an den beiden Enden jeweils ein Ringspaltfilter 14 ausgebildet wird, der den Eintrag von Partikeln verhindert. Im Bereich der Filterabschnitte 5, 6 strömt demnach der Kraftstoff außen am Drosselelement 1 vorbei und gelangt somit in eine der beiden Ringnuten 7, 8. Der Bypass des Dichtabschnitts 3 wird durch eine Drosselbohrung 4 und eine weitere Bohrung 9 ermöglicht, welche in der Weise im Drosselelement 1 angeordnet sind, dass sie die Ringnuten 7, 8 verbinden.
In Hauptströmungsrichtung wird das Drosselelement 1 über den Filterabschnitt 5 angeströmt, so dass etwaige im Kraftstoff enthaltene Partikel vor dem Ringspaltfilter 14, der zwischen dem Filterabschnitt 5 und dem Kraftstoffkanal 2 ausgebildet wird, abgeschieden werden. In die Ringnut 7 gelangt demnach nur gefilterter Kraftstoff. Im Übergang zum Dichtabschnitt 3 weist die Ringnut 7 eine geneigte Nutflanke 10 auf, über welche die Drosselbohrung 4 in die Ringnut 7 mündet.
Die geneigte Nutflanke 10 erleichtert die Ausbildung der Drosselbohrung 4, die vorliegend in einem Winkel α gegenüber einer Längsachse A des Drosselelements 1 geneigt ausgeführt ist. Andernends mündet die Drosselbohrung 4 in die weitere Bohrung 9, die in einem Winkel β gegenüber der Längsachse A geneigt angeordnet ist, wobei der Winkel β gleich dem Winkel α ist und wobei die Drosselbohrung 4 und die weitere Bohrung 9 koaxial angeordnet sind. Der Winkel α bzw. der Winkel β ist derart gewählt, dass die weitere Bohrung 9 im Bereich einer ebenfalls geneigt ausgeführten Nutflanke 11 in die Ringnut 8 mündet, so dass über die Drosselbohrung 4 und die weitere Bohrung 9 die erforderliche Verbindung der beiden Ringnuten 7, 8 hergestellt ist. Über den sich an die Ringnut 8 anschließenden Ringspaltfilter 14, der zwischen dem weiteren Filterabschnitt 6 und dem Kraftstoffkanal 2 ausgebildet ist, wird dann der Kraftstoff abgeführt. Eine weitere geneigt ausgeführte Nutflanke 12 der Ringnut 8 optimiert dabei die Strömungsführung.
Kehrt sich die Strömungsrichtung um, so dass das Drosselelement 1 über den Filterabschnitt 6 angeströmt wird, stellt der zwischen dem Filterabschnitt 6 und dem Kraftstoffkanal 2 ausgebildete Ringspaltfilter 14 einen wirksamen Partikelschutz dar. Der über das Drosselelement 1 bewirkbare Partikelschutz ist somit unabhängig von der Strömungsrichtung. Zugleich ist das Drosselelement 1 einfach und kostengünstig herstellbar, da es einteilig ausgeführt ist. Die einteilige Ausführung wird durch die Lage der Drosselbohrung 4 sowie der mindestens einen weiteren Bohrung 9 ermöglicht.
Eine Abwandlung der Ausführungsform der 1 ist in der 2 dargestellt. Hier sind die Drosselbohrung 4 und die weitere Bohrung 9 nicht koaxial angeordnet, sondern liegen in einem Winkel zueinander. Dies hat zur Folge, dass die Drosselbohrung 4 seitlich in die weitere Bohrung 9 mündet. Die abgewandelte Ausführungsform kann insbesondere geometrisch bedingt sein und die Ausführung der Drosselbohrung 4 und/oder der weiteren Bohrung 9 vereinfachen.
Der 3 ist beispielhaft ein Gehäuseteil 13 einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Kraftstoffkanal 2 zu entnehmen, in den das Drosselelement 1 der 1 eingesetzt bzw. eingepresst ist. Das Drosselelement 1 dient in dieser Anwendung als Nullförderdrossel, um bei Nullförderung der Kraftstoffhochdruckpumpe eine überschüssige Menge Kraftstoff aus einem Zulaufbereich 15 der Kraftstoffhochdruckpumpe einem Rücklauf 16 zuzuführen. Der Zulaufbereich 15 wie auch der Rücklauf 16 sind Teil eines Niederdruckkreislaufs, an den die Kraftstoffhochdruckpumpe zur Versorgung mit Kraftstoff angeschlossen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009001564 A1 [0002]

Claims

Drosselelement (1), das in einen Kraftstoffkanal (2) eines Niederdruckkreislaufs eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, einsetzbar ist, um einen den Kraftstoffkanal (2) in einer Hauptströmungsrichtung durchströmenden Kraftstofffluss zu drosseln, umfassend einen mit dem Kraftstoffkanal (2) zusammenwirkenden Dichtabschnitt (3), im Bereich dessen eine Drosselbohrung (4) ausgebildet ist, ferner umfassend mindestens einen mit dem Kraftstoffkanal (2) als Ringspaltfilter (14) zusammenwirkenden Filterabschnitt (5, 6), der vom Dichtabschnitt (3) durch eine Ringnut (7, 8) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung (4) einen gegenüber einer Längsachse (A) des Drosselelements (1) in einem Winkel (a) geneigten Verlauf aufweist, wobei der Winkel (a) kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 60°, weiterhin vorzugsweise kleiner als 45° ist.
Drosselelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits des Dichtabschnitts (3) jeweils eine Ringnut (7, 8) sowie ein mit dem Kraftstoffkanal (2) als Ringspaltfilter (14) zusammenwirkender Filterabschnitt (5, 6) angeordnet sind.
Drosselelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beidseits des Dichtabschnitts (3) angeordneten Ringnuten (7, 8) über die Drosselbohrung (4) sowie mindestens eine weitere Bohrung (9) verbunden sind, so dass der Durchfluss durch das Drosselelement (1) gewährleistet ist.
Drosselelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bohrung (9) einen gegenüber der Längsachse (A) in einem Winkel (β) geneigten Verlauf aufweist, wobei der Winkel (β) kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 60°, weiterhin vorzugsweise kleiner als 45° ist.
Drosselelement (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung (4) und die mindestens eine weitere Bohrung (9) koaxial angeordnet sind.
Drosselelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung (4) und/oder die mindestens eine weitere Bohrung (9) jeweils im Bereich einer Nutflanke (10, 11) in eine der Ringnuten (7, 8) mündet bzw. münden.
Drosselelement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken (10, 11) gegenüber einer Senkrechten zur Längsachse (A) geneigt sind.
Drosselelement (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die in Hauptströmungsrichtung stromabwärts in Bezug auf die Drosselbohrung (4) liegende Ringnut (8) zwei gegenüber einer Senkrechten zur Längsachse (A) geneigte Nutflanken (11, 12) aufweist, so dass sich die Ringnut (8) nach radial außen hin öffnet.
Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, mit einem Kraftstoffkanal (2), in den ein Drosselelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingesetzt ist.
Niederdruckkreislauf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffkanal (2) in einem Gehäuseteil (13) einer Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet ist und das hierin eingesetzte Drosselelement (1) eine Nullförderdrossel ausbildet.