DE10223025B4

DE10223025B4 - Druckreduzierventil

Info

Publication number: DE10223025B4
Application number: DE2002123025
Authority: DE
Inventors: Akira Higashi-matsuyama Kunishima
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: JP3793044B2; JP2002349381A; DE10223025A1

Abstract

Druckreduzierventil (S1–S5), mit:
einem Ventilelement (12), das in einem Ventilgehäuse (1) vorgesehen ist, in welchem ein Kraftstoffeinlaß (6) und ein Kraftstoffauslaß (8a, 8b) gebildet sind; und
einem temperaturabhängigen, elastischen Element, das ebenfalls in dem Ventilgehäuse (1) vorgesehen ist, um das Ventilelement (12) in Richtung des Kraftstoffeinlasses (6) vorzuspannen, und das mit einer Flüssigkeit zur direkten oder indirekten Erfassung der Kraftstofftemperatur in Kontakt setzbar ist;
wobei, außer in einem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand des Kraftstoffs, das temperaturabhängige, elastische Element das Ventilelement (12) in und/oder gegen den Kraftstoffeinlaß (6) gegen den Druck von in den Kraftstoffeinlaß strömendem Kraftstoff preßt oder vorspannt, wohingegen in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand des Kraftstoffs die Vorspannungskraft des temperaturabhängigen, elastischen Elementes niedriger als der Druck des Kraftstoffs ist, der in den Kraftstoffeinlaß (6) einströmt, um das Ventilelement (12) durch den Druck des Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinlaß (6) zu trennen oder abzuheben und den Druck des Kraftstoffs...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckreduzierventil zur Verwendung bei der Druckregulierung von Kraftstoff und ein Verfahren zum Steuern des Kraftstoffdrucks in einem Common-Rail-Einspritzsystem.

Verschiedene Vorrichtungen, Kraftstoffinjektoren für Sammelschienen (auch Common-Rail-Einspritzvorrichtung genannt) sind vorgeschlagen worden und als Injektoren oder Einspritzventile zum Einspritzen und Versorgen einer Maschine mit Kraftstoff bekannt (vgl. beispielsweise JP Hei 10-54318 und dergleichen), wobei diese Einspritzeinrichtungen so konstruiert sind, daß sie zeitweise Kraftstoff unter hohem Druck in einem Kraftstoffverteiler (Common Rail) speichern, der hier auch gemeinsame Verteilerleiste genannt wird.

Damit ein gewünschter Druck innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste erzielt wird, kann beispielsweise der Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe bei maximalem Druck der Hochdruckpumpe zu der gemeinsamen Verteilerleiste gefördert werden und danach der Druck mittels irgendeines Druckreduziermechanismus innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste auf den beabsichtigten Druck reduziert werden. Jedoch hängt die Druckreduzierung von einem Kraftstoffverlust eines jeden Teils der Vorrichtung bzw. des Einspritzsystems ab, wenn keine Einspritzung ausgeführt wird und wenn kein Magnetventil bzw. elektromagnetisches Venil zur Druckreduzierung vorgesehen wird.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion erhöht sich jedoch die dynamische Viskosität des Kraftstoffs, insbesondere in einem Zustand niedriger Temperatur, so daß die Verlustmenge per Zeiteinheit wesentlich geringer ist als erwartet. Daher ist es schwierig, eine beabsichtigte Druckreduzierung innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste zu erreichen, was den Nachteil mit sich bringt, daß sich die Ansprechzeit zur Druckreduzierung verlängert. Darüber hinaus ist es sehr wahrscheinlich, daß die Einspritzung in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem der tatsächliche Druck innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste nicht auf den Solldruck der gemeinsamen Verteilerleiste abgesenkt wird. Wenn die Einspritzung in diesem Zustand durchgeführt wird, erhöht sich die Vibration einer Maschine mehr als notwendig, und darüber hinaus bestehen Bedenken wegen einer erhöhten Geräuschentwicklung.

Außerdem verkompliziert ein elektromagnetisches Ventil, für das ein Magnetventil verwendet wird, die Konstruktion der Vorrichtung und erhöht den Preis der Vorrichtung, und ist deswegen ungeeignet, insbesondere wenn eine Preisreduzierung der Vorrichtung gefordert wird.

Die DE 2 308 453 A offenbart ein Ventil zur temperaturmäßigen Steuerung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums. Das Ventil kann beispielsweise zur temperaturabhängigen Kraftstoff-Luft-Gemisch-Steuerung eingesetzt werden, so daß ein Ventilverschlußglied bei niedrigen Motorumgebungstemperaturen, die von einem thermostatischen Betätigungselement getastet werden, von einem Ventilsitz abgehoben ist, so daß Kraftstoff zur Anreicherung des Gemisches zuführbar ist. Im warmen Zustand des Motors wird dann das Ventilverschlußglied auf den Ventilsitz gepreßt, wodurch das Ventil geschlossen wird. Als thermostatisches Betätigungselement ist insbesondere ein Dehnstoffthermostat vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches Druckreduzierventil und ein Verfahren zum Steuern des Kraftstoffdrucks anzugeben, so daß bei einfachem, kostengünstigem Aufbau sowohl gute, als auch stabile Druckreduziereigenschaften in einem niedrigen Temperturzustand erreichbar sind, insbesondere wobei beim Einsatz keine Einstellarbeit erforderlich ist, um Konformität in der Funktionsweise mit einem Einspritzventil für eine gemeinsame Verteilerleiste bzw. ein Common-Rail-Einspritzsystem zu erzielen.

Die obige Aufgabe wird durch ein Druckreduzierventil gemäß Anspruch 1, 5 oder 6 oder durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorschlagsgemäß kann das temperaturabhängige, elastische Element das Ventilelement in den Kraftstoffeinlaß gegen den Druck des Kraftstoffes einsetzen, außer in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand, nämlich im Wesentlichen bei einem Raumtemperaturzustand, wohingegen in dem vor bestimmten, niedrigen Temperaturzustand, das temperaturabhängige, elastische Element dem Druck des Kraftstoffes nicht widerstehen kann, da seine Druckkraft, die auf das Ventilelement ausgeübt wird, niedriger ist, so daß das Ventilelement von dem Kraftstoffeinlaß getrennt werden kann. Diese Konstruktion, bei der ein temperaturabhängiges, elastisches Element, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird, ermöglicht es, ein mechanisches Druckreduzierventil zu schaffen, welches mechanisch und automatisch die Bewegung des Ventilelementes steuern kann, und welches die Eigenschaft der Druckreduzierung in dem niedrigen Temperaturzustand verbessern kann.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine vertikale Schnittansicht eines Druckreduzierventiles in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm eines Common-Rail-Systems, in welchem das Druckreduzierventil der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 eine vertikale Schnittansicht eines Druckreduzierventiles in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine vertikale Schnittansicht, die ein anderes Konstruktionsbeispiel eines Ventilelements darstellt;
5(A) u. (B) vertikale Schnittansichten eines Hauptbereichs eines Druckreduzierventils in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 5(A) eine vertikale Schnittansicht in seinem Schließzustand und 5(B) eine vertikale Schnittansicht in seinem Öffnungszustand zeigt;
6(A) u. (B) vertikale Schnittansichten eines Hauptbereichs eines Druckreduzierventils in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 6(A) eine vertikale Schnittansicht in seinem Schließzustand und 6(B) eine vertikale Schnittansicht in seinem Öffnungszustand zeigt;
7 eine vertikale Schnittansicht eines Druckreduzierventils in seinem Öffnungszustand in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine vertikale Schnittansicht des Druckreduzierventils in seinem Schließzustand in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Umgebungstemperatur gleich einer vorbestimmten Referenztemperatur ist; und
9 eine vertikale Schnittansicht des Druckreduzierventils in seinem Schließzustand in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Umgebungstemperatur höher als die vorbestimmte Referenztemperatur ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Detail mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Es wird vorausgesetzt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Elemente, Anordnungen und dergleichen beschränkt bleiben soll, welche nachfolgend beschrieben werden, sondern verschiedene Veränderungen und Verbesserungen können daran vorgenommen werden, ohne von der Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ein erstes Konstruktionsbeispiel wird zuerst mit Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert.
Zur groben Erklärung der Konstruktion bzw. des Aufbaus eines Druckreduzierventils S1 gemäß diesem ersten Konstruktionsbeispiel sei zuerst gesagt, daß es so konstruiert ist, wie später beschrieben wird, indem es ein Ventilelement 12 umfaßt, das elastisch in einem Ventilgehäuse 1 vorgesehen bzw. gehalten ist, dessen Gesamterscheinung im Wesentlichen zylindrisch ist.
Insbesondere umfaßt das Ventilgehäuse 1, dessen Gesamterscheinung zylindrisch ist, einen Bereich 1a mit großem Durchmesser und einen Bereich 1b mit kleinem Durchmesser. Eine zylindrische Elementaufnahmekammer 2 ist innerhalb dieses Ventilgehäuses 1 gebildet, und ein Endbereich davon in einer längsgerichteten, axialen Richtung (vertikale Richtung in 1) weist einen Öffnungsbereich 3 an einem Endbereich des Ventilgehäuses 1 auf. Der Öffnungsbereich 3 ist mit einer scheibenförmigen Verschlußabdeckung 4 verschlossen. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verschlußabdeckung 4 übrigens so konstruiert, daß sie in die Elementaufnahmekammer 2 eingeschraubt werden kann, so daß eine äußere, umfangseitige Fläche davon mit einer Innenfläche der Elementaufnahmekammer 2, direkt unterhalb des Öffnungsbereiches 3, im Eingriff ist.
Außerdem ist an dem anderen Endbereich der Elementaufnahmekammer 2 ein Bodenbereich 5 ausgestaltet, der auf der Seite der Elementaufnahmekammer 2 des anderen Endbereiches des Ventilgehäuses 1 angeordnet ist, und ein Kraftstoffeinlaß 6 ist durch den mittleren Teil dieses Bodenbereiches 5 gebildet. Dieser Kraftstoffeinlaß 6 verläuft von diesem Bodenbereich 5 zu dem anderen Endbereich des Ventilgehäuses 1, und in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein Bereich davon, der in dem Bodenbereich 5 gebildet ist, ein erster Einlaßbereich 6a mit einem kleinem Durchmesser und dessen anderer Bereich ist ein zweiter Einlaßbereich 6b mit einem großen Durchmesser.
Darüber hinaus weist das Ventilgehäuse 1 Kraftstoffauslässe 8a, 8b auf, die dahindurch in einer senkrechten Richtung zu seiner längsseitigen, axialen Richtung in der Nähe des Bodenbereiches 5 gebildet sind.
Außerdem ist in der Elementaufnahmekammer 2 eine bewegliche Abdeckung 9 angeordnet, die einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich demjenigen der Elementaufnahmekammer 2 ist. Diese bewegliche Abdeckung 9 ist in der längsseitigen Richtung (die vertikale Richtung in 1) der Elementaufnahmekammer 2 verschiebbar. Eine angemessene Menge einer gelatineartigen Masse 10 ist in der Elementaufnahmekammer 2 angeordnet, die zwischen dieser beweglichen Abdeckung 9 und der Verschlußabdeckung 4 angeordnet ist.
Darüber hinaus ist ein Bereich der Elementaufnahmekammer 2, in welchem diese gelatineartige Masse 10 angeordnet ist, so konstruiert, daß sie mit einer Flüssigkeit in Kontakt kommen kann, welche eine direkte oder indirekte Erfassung der Temperatur eines Kraftstoffs ermöglicht.
Insbesondere ist eine Temperaturfühlerleitung 11 in dem Bereich der Elementaufnahmekammer 2 angeordnet, in dem die gelatineartige Masse 10 angeordnet ist, und führt durch die gelatineartige Masse 10 und das Ventilgehäuse 1. Der Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 21 eines Einspritzventils für ein Common-Rail-System (vgl. 2), in welchem das Druckreduzierventil S1 verwendet wird, wird zirkulierend durch diese Temperaturfühlerleitung 11 gefördert, wie später noch erläutert wird, so daß die Temperatur des Kraftstof fes mittels der Temperaturfühlerleitung 11 zu der gelatineartigen Masse 10 übertragen wird.
Hier weist die gelatineartige Masse 10 Umkehrbarkeit auf, so daß sich die ganze gelatineartige Masse 10 zusammenzieht, wenn sie in einen vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand (beispielsweise einen Temperaturzustand von 10 °C oder niedriger) gelangt, verglichen damit, wenn sie in einem Raumtemperaturzustand ist, und sie kehrt in ihren Originalzustand zurück, wenn sie zu dem Raumtemperaturzustand zurückkehrt.
Das Ventilelement 12 und eine Feder 13 sind zwischen der beweglichen Abdeckung 9 und dem Bodenbereich 5 angeordnet. Das Ventilelement 12 wird nun zuerst erläutert. Das Ventilelement 12 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt einen relativ flachen, säulenartigen Druckabschnitt 12a mit kleineren Durchmesser als derjenige der Elementaufnahmekammer 2 und einen Ventilkörperabschnitt 12b, der im wesentlichen von einem mittleren bzw. mittigen Teil von einer Fläche dieses Druckabschnitts 12a abragt.
Der Ventilkörperabschnitt 12b, dessen Spitzenbereich konisch und als ein Ventilsitzbereich 12c ausgestaltet ist, kann in den Kraftstoffeinlaß 6 schließend eingreifen bzw. auf diesem aufsitzen.
Die Feder 13 ist elastisch zwischen dem Druckabschnitt 12a des Ventilelements 12 und der beweglichen Abdeckung 9 angeordnet, um den Spitzenbereich des Ventilkörperabschnitts 12b in Richtung des Kraftstoffeinlasses 6 vorzuspannen, wenn die vorgenannte gelatineartige Masse 10 im Raumtemperaturzustand ist, in welchem die gelatineartige Masse 10 sich nicht zusammenzieht. Die Vorspannungskraft dieser Feder 13, die auf das Ventilelement 12 ausgeübt wird, ist stark genug eingestellt, um den Ventilkörperabschnitt 12b gegen den Druck des Kraftstoffs, der in den Kraftstoffeinlaß 6 wirkt, auf bzw. in den Kraftstoffeinlaß 6 aufsitzen bzw. aufsetzen zu können, wenn die gelatineartige Masse 10 nicht in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand ist. Außerdem zieht sich die gesamte gelatineartige Masse 10 zusammen, wenn sie in den vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand kommt und ihr Zusammenziehen verursacht, daß sich die Feder 13 in der längsseitigen, axialen Richtung der Elementaufnahmekammer 2 ausdehnen kann, so daß die Vorspannungskraft der Feder 13, die auf das Ventilelement 12 ausgeübt wird, verringert wird, so daß der Druck des Kraftstoffs diese Vorspannungskraft übersteigt. Im Ergebnis drückt der Kraftstoff das Ventilelement 12 nach oben (die vertikale Richtung auf der Zeichnung in 1), um in die Elementaufnahmekammer 2 einzuströmen.
Weiter ist eine Kraftstoffrückführleitung 14 an einer Außenseite des Bereiches 1b mit kleinem Durchmesser außerhalb des Ventilgehäuses 1 angebracht. Diese Kraftstoffrückführleitung 14 ist eine Kraftstoffleitung, um Kraftstoff, der aus den Kraftstoffauslässen 8a, 8b des Druckreduzierventiles S1 ausströmt, zu einer vorbestimmten Stelle zurückzuführen. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffrückführleitung 14 so konstruiert, daß eine gesamte äußere Form eines Bereiches davon, der an der Außenseite des Bereiches 1b mit kleinem Durchmesser befestigt ist, einen größeren Außendurchmesser aufweist als derjenige des Bereiches 1b mit kleinem Durchmesser, und im wesentlichen flach säulenartig ausgestaltet ist, und daß der Bereich 1b mit kleinem Durchmesser so eingefügt wird, daß er durch einen im wesentlichen mittleren Teil des vorgenannten Bereiches der Kraftstoffrückführleitung 14 führt.
Der Endbereich des Ventilgehäuses 1 auf der Seite des Bereiches 1b mit kleinem Durchmesser, ist so konstruiert, daß er in einen entsprechenden Bereich 15 einer Vorrichtung oder dergleichen, in welcher das Druckreduzierventil S1 vorgesehen ist, eingeschraubt werden kann.
Als nächstes wird die Konstruktion des Einspritzventils für ein Common-Rail-System, bei dem das wie vorstehend konstruierte Druckreduzierventil S1 verwendet wird, mit Bezugnahme auf 2 erläutert.
2 zeigt ein Einspritzsystem, nämlich ein ein Common-Rail-System. Das Einspritzsystem ist so konstruiert, daß der Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 21, der den Kraftstoff speichert, mittels einer Hochdruckpumpe 22 zu einer gemeinsamen Verteilerleiste 23 geführt wird und diese gemeinsame Verteilerleiste 23 ist mit zahlreichen Kraftstoffeinspritzventilen 24 verbunden bzw. versehen. Ein nicht dargestelltes Regelelement, welches den Betrieb der Hochdruckpumpe 22 und die zahlreichen Kraftstoffeinspritzventile 24 steuert, steuert die Einspritzzeit, die Einspritzdauer und dergleichen.
In der oben beschriebenen Konstruktion ist das Druckreduzierventil S1, das zuvor erläutert wurde, beispielsweise an der gemeinsamen Verteilerleiste 23 angebracht.
Deswegen ist in diesem Fall der Bereich 1b mit kleinem Durchmesser in die gemeinsame Verteilerleiste 23 eingeschraubt. Ein Endbereich der Kraftstoffrückführleitung 14 (ein Endbereich auf der gegenüberliegenden Seite des Endbereiches, der an dem Bereich 1b mit kleinem Durchmesser des Druckreduzierventil S1 befestigt ist), ist mit dem Kraftstoffbehälter 21 verbunden.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, daß die Temperaturfühlerleitung 11 (vgl. 1) vorgesehen ist, um den Kraftstoff, der in dem Kraftstoffbehälter 21 gespeichert ist, dahindurch zirkulieren zu lassen.
Als nächstes wird die Funktionsweise des wie vorstehend konstruierten Druckreduzierventils S1 mit Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert.
Zunächst, wenn der Kraftstoff im Raumtemperaturzustand ist, anders ausgedrückt, wenn die gelatineartige Masse 10 nicht in dem Temperaturzustand ist, in welchem sie sich zusammenzieht (der vorbestimmte, niedrige Temperaturzustand), ist die gelatineartige Masse 10 in einem ausgedehnten Zustand, verglichen damit, wenn sie in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand ist, wodurch die Feder 13 gespannt bzw. zusammengedrückt ist, welche wiederum das Ventilelement 12 preßt, um den Ventilsitzbereich 12c des Ventilelementes 12 gegen den Kraftstoffeinlaß 6 zu drücken.
Deswegen wird der Kraftstoff in diesem Zustand innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 nicht über das Druckreduzierventil S1 zu dem Kraftstoffbehälter 21 zurückgeführt, so daß der Druck des Kraftstoffs innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 auf einem Druck gehalten wird, der im wesentlichen gleich einem Druck ist, wenn der Kraftstoff durch die Hochdruckpumpe 22 dorthin befördert wird.
Wenn die Temperatur des Kraftstoffs in dem Kraftstoffbehälter 21 die vorbestimmte, niedrige Temperatur erreicht, bei welcher die gelatineartige Masse 10 beginnt sich zusammenzuziehen, wird diese Kraftstofftemperatur über die Temperaturfühlerleitung 11 zu der gelatineartigen Masse 10 übermittelt, um das Zusammenziehen der gelatineartigen Masse 10 zu starten, und die gelatineartige Masse 10 zieht sich weiterhin in dem Maße zusammen, wie die Kraftstofftemperatur sinkt. In der längsseitigen, axialen Richtung des Ventilelementes 12, zieht sie sich beispielsweise um ein Maximum von δ (cm) zusammen, verglichen damit wenn sie im Raumtemperaturzustand ist. Die Vorspannungskraft der Feder 13, die auf das Ventilelement 12 ausgeübt wird, nimmt schrittweise mit diesem Zusammenziehen der gelatineartigen Masse 10 ab, damit der Kraftstoffdruck innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 stärker wird als die Vorspannungskraft der Feder 13, so daß der Ventilsitzbereich 12c des Ventilelementes 12 schrittweise von dem Kraftstoffeinlaß 6 getrennt wird bzw. sich abheben kann. Diese Trennung des Ventilelements 12 von dem Kraftstoffeinlaß 6 (anders ausgedrückt, der Öffnungszustand) ermöglicht, daß der Kraftstoff innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 aus dem Kraftstoffeinlaß 6 in die Elementaufnahmekammer 2 einströmt, und darüber hinaus aus den Kraftstoffauslässen 8a, 8b strömt und dann in die Kraftstoffrückführleitung 14 fließt. Der Kraftstoff, der in die Kraftstoffrückführleitung 14 fließt, wird dann zu dem Kraftstoffbehälter 21 zurückgeführt.
Wenn das Druckreduzierventil S1, wie oben beschrieben, geöffnet ist, wird der Druck innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 entsprechend dem Grad dieses Öffnungszustands reduziert. Wenn die Kraftstofftemperatur niedrig ist, kann diese Reduzierung des Drucks die fehlende Druckreduzierung innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 ausgleichen, wobei diese fehlende Druckreduzierung dadurch verursacht werden kann, daß die Verlustmenge von jedem Teil des Einspritzsystem abnimmt, verglichen mit demjenigen im Raumtemperaturzustand, weil die dynamische Viskosität des Kraftstoffs ansteigt. Als ein Ergebnis kann der Einspritzdruck in geeigneter Weise auf einem gewünschten Niveau gehalten werden.
Übrigens erhöht sich schrittweise mit der Trennung des Ventilsitzbereiches 12c von dem Kraftstoffeinlaß 6 ein Bereich einer sogenannten Strömungspassage am Ventilsitz (ein Bereich eines Raums zwischen dem Ventilsitzbereich 12c und dem Kraftstoffeinlaß 6, wenn der Raum in der längsseitigen, axialen Richtung gesehen wird) und dementsprechend steigt mit der Erhöhung des Bereichs dieser Strömungspassage am Ventilsitz die Strömungsmenge des Kraftstoffs, die in die Elementaufnahmekammer 2 einströmt.
Wie allgemein bekannt ist, wird bei der Konstruktion, die in 1 dargestellt wird, die Strömungsmenge des Kraftstoffs für einen bestimmten Trennungsabstand des Ventilsitzbereiches 12c von dem Kraftstoffeinlaß 6 davon bestimmt, welche Größe der Durchmesser des Kraftstoffeinlaß 6 aufweist, nämlich auf welche Größe der Öffnungsdurchmesser eingestellt ist, oder davon bestimmt, auf welchen Neigungsgrad der Ventilsitzbereich 12c eingestellt ist, anders ausgedrückt, welche Größe der Bereich der Strömungspassage am Ventilsitz aufweist.
Darüber hinaus muß das Druckreduzierventil S1, welches in der oben beschriebenen Konstruktion an der gemeinsamen Verteilerleiste 23 befestigt ist, nicht an der gemeinsamen Verteilerleiste 23 befestigt sein, und kann beispielsweise an einer geeigneten Stelle einer Leitung, die die Hochdruckpumpe 22 und die gemeinsame Verteilerleiste 23 miteinander verbindet, vorgesehen sein, oder kann an der Hochdruckpumpe 22 befestigt sein.
Außerdem kann Kühlwasser des Motors (nicht dargestellt) anstatt des Kraftstoffs als eine Flüssigkeit durch die Temperaturfühlerleitung 11 gefördert werden, um eine indirekte Erfassung der Kraftstofftemperatur zu ermöglichen, so daß das Kühlwasser als Ersatz beim Erfassen der Kraftstofftemperatur verwendet wird. Außerdem kann die gelatineartige Masse 10 der Umgebungstemperatur ausgesetzt werden.
Als nächstes wird ein Druckreduzierventil S2 als zweites Konstruktionsbeispiel mit Bezugnahme auf 3 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß dieselben Bezugszeichen und Symbole verwendet werden, um dieselben Elemente zu bezeichnen, wie die Elemente, die in 1 dargestellt werden, wobei deren detaillierte Erklärung unterlassen wird, und in der folgenden Erklärung primär die Unterschiede herausgestellt werden.
Das Druckreduzierventil S2 ist konstruiert, um eine Feder 31, die aus einer Formgedächtnismetalllegierung hergestellt ist, als ein temperaturabhängiges, elastisches Element zu verwenden.
Insbesondere wird die Feder 31, in der längsseitigen, axialen Richtung (die vertikale Richtung auf der Zeichnung in 3) der Elementaufnahmekammer 2 elastisch zwischen dem Ventilelement 12 und der Verschlußabdeckung 4 innerhalb der Elementaufnahmekammer 2 eingefügt. Diese Feder 31, ähnlich wie die gelatineartige Masse 10, die in dem Druckreduzierventil S1 in dem ersten Konstruktionsbeispiel verwendet wird, das zuvor beschrieben wurde, zieht sich in längsseitiger, axialer Richtung der Elementaufnahmekammer 2 zusammen, wenn sie einen vorbestimmten niedrigen Temperaturzustand erreicht.
Deswegen muß die Vorspannungskraft der Feder 31, die auf das Ventilelement 12 ausgeübt wird, stark genug eingestellt sein, um den Ventilsitzbereich 12c des Ventilelementes 12 gegen den Kraftstoffdruck im Raumtemperaturzustand, in welchem die Feder 31 sich nicht zusammenzieht, ausreichend zum in den Kraftstoffeinlaß 6 vorzuspannen.
Der Durchmesser des Druckabschnitts 12a des Ventilelements 12 in diesem zweiten Konstruktionsbeispiel ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Elementaufnahmekammer 2, so daß eine Federaufnahmekammer 32, die zwischen der Verschlußabdeckung 4 und dem Druckabschnitt 12a gebildet ist, von einem Bereich der Elementaufnahmekammer 2 isoliert ist, in der das Ventilelement 12 angeordnet ist. Der Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter 21 (vergleiche 2), welcher in 3 weggelassen ist, wird zirkulierend durch diese Federaufnahmekammer 32 gefördert, so daß die Feder 31 die Kraftstofftemperatur erfassen kann.
Als nächstes wird die Funktionsweise des wie vorstehend konstruierten Druckreduzierventiles S2 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß angenommen wird, daß das Druckreduzierventil S2 in dem Einspritzsystem mit gemeinsamer Verteilerleiste verwendet werden soll, das die Konstruktion, die in 2 dargestellt ist, aufweist und daß es an der gemeinsamen Verteilerleiste 23 in ähnlicher Weise, wie das Druckreduzierventil S1 in dem ersten Konstruktionsbeispiel, befestigt ist.
Zunächst, wenn der Kraftstoff im Raumtemperaturzustand ist, anders ausgedrückt, wenn die Feder 31 nicht in dem Temperaturzustand ist, der ihr Zusammenziehen verursacht (vorbestimmter, niedriger Temperaturzustand), ist die Feder 31 in ihrem ausgedehnten Zustand, verglichen mit ihrem Zustand in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand, so daß das Ventilelement 12 gepreßt wird, um den Ventilsitzbereich 12c des Ventilelementes 12 in den Kraftstoffeinlaß 6 zu drücken.
Deswegen wird in diesem Zustand der Kraftstoff innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 nicht mittels des Druckreduzierventiles S2 zu dem Kraftstoffbehälter 21 zurückgeführt, so daß der Kraftstoffdruck innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 auf einem Druck gehalten wird, der im wesentlichen gleich dem Druck ist, wenn der Kraftstoff nur durch die Hochdruckpumpe 22 gefördert wird.
Wenn die Temperatur des Kraftstoffs in dem Kraftstoffbehälter 21 die vorbestimmte, niedrige Temperatur erreicht, bei welcher das Zusammenziehen der Feder 31 beginnt, zieht sich die Feder 31 um ein vorbestimmtes Maß zusammen. Dieses Zusammenziehen der Feder 31 verursacht, daß das Ventil 12 durch den Kraftstoffdruck innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 nach oben gepreßt wird, so daß der Ventilsitzbereich 12c des Ventilelementes 12 von dem Kraftstoffeinlaß 6 getrennt wird. Diese Trennung des Ventilelements 12 von dem Kraftstoffeinlaß (anders ausgedrückt, der Öffnungszustand) ermöglicht, daß der Kraftstoff innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 aus dem Kraftstoffeinlaß 6 in die Elementaufnahmekammer 2 einströmt und darüber hinaus aus den Kraftstoffauslässen 8a, 8b strömt und dann in die Kraftstoffrückführleitung 14 fließt. Demzufolge wird der Kraftstoff, der in die Kraftstoffrückführleitung 14 fließt, zu dem Kraftstoffbehälter 21 zurückgeführt.
Wenn das Druckreduzierventil S2, wie oben beschrieben, geöffnet ist, wird der Druck innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 entsprechend dem Grad dieses Öffnungszustands reduziert. Wenn die Kraftstofftemperatur nied rig ist, kann diese Reduzierung des Drucks die fehlende Druckreduzierung innerhalb der gemeinsamen Verteilerleiste 23 ausgleichen, wobei diese fehlende Druckreduzierung dadurch verursacht wird, daß die Verlustmenge von jedem Teil des Einspritzsystem mit gemeinsamer Verteilerleiste abnimmt, verglichen mit demjenigen im Raumtemperaturzustand, weil die dynamische Viskosität des Kraftstoffs ansteigt. Als ein Ergebnis kann der Einspritzdruck in geeigneter Weise auf einem gewünschten Niveau gehalten werden.
Übrigens kann in der oben beschriebenen Konstruktion, in welcher Kraftstoff durch die Federaufnahmekammer 32 strömt, Kühlwasser eines Motors (nicht dargestellt) anstatt des Kraftstoffs verwendet werden, so daß die Temperatur des Kühlwassers als Temperatur des Kraftstoffs angesehen wird. Alternativ kann Umgebungsluft in die Federaufnahmekammer 32 eingeführt werden, um die Feder 31 der Umgebungsluft auszusetzen, so daß die Temperatur der Umgebungsluft als Kraftstofftemperatur angesehen wird.
Sowohl in dem ersten als auch dem zweiten oben beschriebenen Konstruktionsbeispiel kann die Strömungsmenge des Kraftstoffes, die aus dem Kraftstoffeinlaß 6 in die Elementaufnahmekammer 2 einströmt, eingestellt werden, indem der Bereich der Strömungspassage am Ventilsitz oder der Öffnungsdurchmesser verändert wird, aber die Einstellmethode ist selbstverständlich nicht darauf beschränkt. Als eine andere Einstellmethode kann beispielsweise die sogenannte Abstandsregulierung gewählt werden, bei der ein Ventilelement 33 mit der folgenden Konstruktion verwendet wird.
Das Ventilelement 33, das für die sogenannte Abstandsregulierung verwendet wird, ist dasselbe, wie das Ventilelement 12, das in 1 oder 3 dargestellt wird, insofern es hauptsächlich einen Druckabschnitt 33a und einen Ventilkörperabschnitt 33b umfaßt, wie in 4 dargestellt, aber dieser Ventilkörperabschnitt 33b unterscheidet sich dadurch, daß er die folgende Konstruktion aufweist.
Insbesondere umfaßt dieser Ventilkörperabschnitt 33b einen ersten säulenartigen Ventilkörperabschnitt 33c mit einem größeren Durchmesser als der des Kraftstoffeinlasses 6, einen zweiten säulenartigen Ventilkörperabschnitt 33e mit einem kleineren Durchmesser als der des Kraftstoffeinlasses 6 und einen sich verjüngenden Ventilsitzbereich 33d, durch welchen der erste Ventilkörperabschnitt 33c und der zweite Ventilkörperabschnitt 33e miteinander verbunden sind (vergleiche 4).
Darüber hinaus sind der erste Ventilkörperabschnitt 33c und der zweite Ventilkörperabschnitt 33e koaxial ausgestaltet.
Die Strömungsmenge des Kraftstoffs, die aus dem Kraftstoffbehälter 6 in die Elementaufnahmekammer 2 einströmt, wird durch eine Größe L eines Raums (Spiels) CL bestimmt, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Ventilkörperabschnittes 33e und einer inneren Umfangsfläche des Kraftstoffeinlasses 6 gebildet ist. Anders ausgedrückt, die Größe des Raumes CL wird dadurch bestimmt, auf welche Größe der Durchmesser des zweiten Ventilkörperabschnittes 33e eingestellt ist und davon wird die Strömungsmenge des Kraftstoffs bestimmt, die aus dem Kraftstoffeinlaß 6 in die Elementaufnahmekammer 2 einströmt.
Als nächstes wird ein Druckreduzierventil S3 gemäß einem dritten Konstruktionsbeispiel mit Bezugnahme auf 5(A) und 5(B) erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß dieselben Bezugszeichen und Symbole verwendet werden, um dieselben Elemente zu bezeichnen wie die Elemente, die in 1 dargestellt sind, wobei deren detaillierte Erklärung weggelassen wird und in der folgenden Erklärung primär die Unterschiede herausgestellt werden. 5(A) und 5(B) zeigen hauptsächlich die Unterschiede in Bezug auf das Druckreduzierventil S1, das in 1 dargestellt weg, und lassen die Teile weg, die dieselbe Konstruktion aufweisen.
Das Druckreduzierventil S3 in diesem dritten Konstruktionsbeispiel ist mit einem tellerförmigen Element 34 versehen, für das ein Bimetall anstatt der gelatineartigen Masse 10 verwendet wird, die in dem Druckreduzierventil S1 in dem ersten Konstruktionsbeispiel vorgesehen ist.
Insbesondere ist das tellerförmige Element 34 ein Bimetall, das gebildet wird, indem ein erstes tellerförmiges Element 34a (anders ausgedrückt, ebenförmiges) und ein zweites ebenfalls tellerförmiges Element 34b, deren Ausdehnungskoeffizienten sich voneinander unterscheiden, verbunden werden, wobei deren beide Endbereiche in ihrer längsseitigen, axialen Richtung (einer horizontalen Richtung in 5) an einer Innenwand der Elementaufnahmekammer 2 mittels Stützelementen 35a, 35b befestigt werden.
Das tellerförmige Element 34 hat eine Eigenschaft, daß es sich zu einem relativ großen Ausmaß im Raumtemperaturzustand wölbt bzw. biegt, während sein Biegungsgrad in einem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand abnimmt.
Das tellerförmige Element 34 ist in einer Weise angeordnet, daß eine Wölbungsseite davon im Raumtemperaturzustand mit der beweglichen Abdeckung 9 in Kontakt kommt, um die bewegliche Abdeckung 9 gegen die Feder 9 zu drücken und darüber hinaus das Ventilelement 12 mittels dieser Feder 13 so zu pressen bzw. vorzuspannen, daß der Ventilsitzbereich 12c (vergleiche 1) des Ventilelements 12 in den Kraftstoffeinlaß 6 gedrückt wird (vergleiche 5(A)).
Wenn die Temperatur des Kraftstoffs, welcher zum Erfassen der Kraftstofftemperatur verwendet wird, der zwischen der beweglichen Abdeckung 9 und der Verschlußabdeckung 4 strömt, unter die vorbestimmte, niedrige Temperatur fällt, nimmt der Biegungsgrad des tellerförmigen Elementes 34 ab und mit dieser Abnahme des Biegungsgrads wird die elastische Kraft der Feder 13 stärker als die Druckkraft des tellerförmigen Elements 34, so daß die bewegliche Abdeckung 9 nach oben in Richtung der Seite des tellerförmigen Elementes 34 gedrückt wird. Zu derselben Zeit wird die Druckkraft des tellerförmigen Elements 34, die auf das Ventilelement 12 mittels der beweglichen Abdeckung 9 und der Feder 13 ausgeübt wird, schwächer als die Kraft des Kraftstoffdrucks, welcher das Ventilelement 12 nach oben preßt, so daß das Ventilelement 12 von dem Kraftstoffeinlaß 6 getrennt wird (vergleiche 1), damit der Kraftstoff in die Elementaufnahmekammer 2 einströmen kann.
Wenn der Kraftstoff innerhalb der Federaufnahmekammer 32 im Raumtemperaturzustand ist, unterscheidet sich die Position der beweglichen Abdeckung 9, beispielsweise um ein Maximum von δ (cm), von derjenigen, als wenn dieser Kraftstoff in dem niedrigen Temperaturzustand ist (vergleiche 5(B)).
Übrigens kann Kühlwasser eines Motors anstatt des Kraftstoffs zwischen der bewegliche Abdeckung 9 und der Verschlußabdeckung 4 durchgeleitet werden, so daß die Temperatur des Kühlwassers als Temperatur des Kraftstoffs angesehen wird. Darüber hinaus kann auch Umgebungsluft zwischen die bewegliche Abdeckung 9 und die Verschlußabdeckung 4 strömen, so daß die Temperatur der Umgebungsluft als Temperatur des Kraftstoffs angesehen wird.
Als nächstes wird ein Druckreduzierventil S4 gemäß einem vierten Konstruktionsbeispiel mit Bezugnahme auf 6(A) und 6(B) erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß dieselben Bezugszeichen und Symbole verwendet werden, um dieselben Elemente zu bezeichnen wie die Elemente, die in 1 oder 5(A), 5(B) dargestellt werden, wobei deren detaillierte Erklärung unterlassen wird, und in der folgenden Erklärung primär die Unterschiede herausgestellt werden. 6(A) und 6(B) zeigen hauptsächlich die Unterschiede in Bezug auf das Druckreduzierventil S1, das in 1 dargestellt ist, und lassen die Teile weg, die dieselbe Konstruktion aufweisen.
Das Druckreduzierventil S4 gemäß diesem vierten Konstruktionsbeispiel ist dasselbe wie das Druckreduzierventil S3 in dem oben beschriebenen dritten Konstruktionsbeispiel, insofern, daß das tellerförmige Element 34, das aus Bimetall hergestellt ist, verwendet wird, aber sich von dem Druckreduzierventil S3 in seiner Anordnung der Konstruktion unterscheidet.
Insbesondere ist das tellerförmige Element 34 derart in der Konstruktion, die in 3 dargestellt ist, angeordnet, daß das tellerförmige Element 34, in Abhängigkeit von dem unterschiedlichen Biegezustand aufgrund der Kraftstofftemperatur, den Kraftstoffeinlaß 6 direkt öffnet und schließt, anstatt den Kraftstoffeinlaß 6 über die Feder 31 und das Ventilelement 12 zu öffnen/schließen.
In der oben beschriebenen Konstruktion, in welcher die Elementaufnahmekammer 2 durch das tellerförmige Element 34 in zwei Bereiche unterteilt ist, ist es wünschenswert, daß der Kraftstoff oder Kühlwasser eines nicht dargestellten Motors durch einen dieser beiden Bereiche strömt, nämlich einen Be reich 2a auf der gegenüberliegenden Seite des Kraftstoffeinlasses 6, damit das tellerförmige Element 34 die Kraftstofftemperatur erfassen kann.
Wenn in der oben beschriebenen Konstruktion der Kraftstoff im Raumtemperaturzustand ist, biegt sich das tellerförmige Element 34 in einem großen Ausmaß, verglichen mit seinem Biegungsgrad in einem niedrigen Temperaturzustand, so daß sein Wölbungsbereich den Kraftstoffeinlaß 6 verschließt (vergleiche 6(A)).
Wenn die Kraftstofftemperatur niedriger als eine vorbestimmte, niedrige Temperatur ist, nimmt der Biegungsgrad des tellerförmigen Elementes 34 ab, so daß das tellerförmige Element 34 von dem Kraftstoffeinlaß 6 getrennt wird, damit Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinlaß 6 in die Elementaufnahmekammer 2 einströmen kann (vergleiche 6(B)).
Übrigens kann der Bereich 2a auf der gegenüberliegenden Seite des Kraftstoffeinlasses 6 auch der Umgebungsluft anstelle einer Flüssigkeit ausgesetzt werden, um eine indirekte Erfassung der Kraftstofftemperatur zu ermöglichen.
Als nächstes wird ein Druckreduzierventil S5 eines fünften Konstruktionsbeispiels mit Bezugnahme auf 7 bis 9 erläutert.
Das Druckreduzierventil S5 ist so konstruiert, daß das Schließen bzw. Aufsitzen eines Ventilelements 43 durch Ausdehnung/Zusammenziehung eines Ventilbolzens 48, der an dem Ventilelement 43 befestigt ist, in einer axialen Richtung durch die Temperatur gesteuert werden kann.
Um nachfolgend eine konkrete Erklärung zu geben, umfaßt zunächst ein Ventilgehäuse 40 des Druckreduzierventils S5 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Durchgang bildendes Element 41 und einen Ventilelementlagerbereich 42, welcher auf einem ebenen Flächenbereich dieses Durchgang bildenden Elementes 41, vorgesehen ist (vergleiche 7).
Das Durchgang bildende Element 41 weist einen ebenen Flächenbereich auf, und an einem geeigneten Bereich davon ist eine Ventilelementaufnahmekammer 44, in welcher das Ventilelement 43 angeordnet ist, gebildet, um den ebe nen Flächenbereich zu öffnen. In diesem Durchgang bildenden Element 41 ist ein Kraftstoffeinlaß 45 gebildet, der einen Sitzbereich 45a in einem Bodenbereich dieser Ventilelementaufnahmekammer 44 aufweist, und ein Kraftstoffauslaß 46 ist in einer Wandfläche in der Nähe des Bodenbereiches der Ventilelementaufnahmekammer 44 gebildet (vergleiche 7). Übrigens ist die Ventilelementaufnahmekammer 44 in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als ein säulenartiger Raum gebildet.
Dieses Durchgang bildende Element 41 kann ein Teil einer Vorrichtung, Leitung oder dergleichen sein, in welcher das Druckreduzierventil S5 vorgesehen ist, nämlich beispielsweise ein Teil der gemeinsamen Verteilerleiste 23 (vergleiche 2), oder das Durchgang bildende Element 41 kann ein vollständig unabhängiges Element sein und an der gemeinsamen Verteilerleiste 23 oder dergleichen befestigt sein. Die eine oder andere Konstruktion kann bedarfsweise eingesetzt werden.
Der Ventilelementlagerbereich 42 umfaßt eine bodensäulenförmige Abdeckung 47 und eine Öffnungsseite der Abdeckung 47 ist an dem Durchgang bildenden Element 41 in einer Weise befestigt, daß die Ventilelementaufnahmekammer 44, die in dem zuvor genannten Durchgang bildenden Element 41 gebildet ist, innerhalb bzw. unter der Abdeckung 47 angeordnet ist. Innerhalb des Ventilelementlagerbereiches 42 sind eine Feder 50, ein Federlagerelement 49 und das Ventilelement 43 angeordnet, wie später beschrieben (7). Übrigens ist es wünschenswert, daß die Abdeckung 47 so ausgestaltet ist, daß ein Material benutzt wird, das einen kleinstmöglichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, und Stahl ist beispielsweise als ein solches Material geeignet.
Insbesondere umfaßt zunächst das Ventilelement 43 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen ersten säulenartigen Ventilkörperabschnitt 43a, einen zweiten Ventilkörperabschnitt 43b, der koaxial mit der Mittelachse dieses ersten Ventilkörperabschnittes 43a ausgebildet ist und einen kleineren Durchmesser aufweist, als derjenige des ersten Ventilkörperabschnittes 43a, und einen sich verjüngenden Verbindungsbereich 43c, der zwischen dem ersten Ventilkörperabschnitt 43a und dem zweiten Ventilkörperabschnitt 43b ausgestaltet ist. Ein Spitzenbereich 43d des zweiten Ventilkörperabschnittes 43b weist eine konische Form auf, so daß er auf den Sitzbereich 45a, der in dem Kraftstoffeinlaß 45 ausgestaltet ist, aufgesetzt werden kann.
Es ist wünschenswert, daß ein Material mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten für das Ventilelement 43 verwendet wird, und Stahl ist beispielsweise als ein solches Material geeignet.
Ein säulenartiger Ventilbolzen 48 als temperaturabhängig ausdehnbares/zusammenziehbares Element ist an einem ebenen Flächenbereich des ersten Ventilkörperabschnittes 43a des Ventilelements 43, nämlich einem Endbereich des ersten Ventilkörperabschnitts 43a auf der gegenüberliegenden Seite des Spitzenbereichs 43d des zweiten Ventilkörperabschnitts 43b auf solch eine Weise befestigt, daß der erste Ventilkörperabschnitt 43a (vergleiche 7) und der Ventilbolzen 48 koaxial miteinander angeordnet sind. Es ist insbesondere wünschenswert, daß dieser Ventilbolzen 48 so ausgestaltet ist, daß ein Material mit einem großen linearen Ausdehnungskoeffizienten verwendet wird, und Aluminium ist beispielsweise als ein solches Material geeignet. Übrigens ist es wünschenswert, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient des Ventilbolzens 48 im wesentlichen zweimal so groß oder größer ist als derjenige anderer Elemente, wie beispielsweise das Ventilelement 43.
Das Federlagerelement 49 ist an einem Endbereich des Ventilbolzens 48 befestigt, um diesen Ventilbolzen 48 abzudecken. Insbesondere umfaßt das Federlagerelement 49 in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen zylinderbodenförmigen Körperabschnitt 49a und einen Flansch 49b, der sich von einer umfangseitigen Peripherie dieses Körperabschnitts 49a auf seiner Öffnungsseite erstreckt. Die Länge dieses Körperabschnitts 49a in einer längsseitigen, axialen Richtung (eine vertikale Richtung in 7) ist im wesentlichen gleich der Länge des Ventilbolzens 48 in der axialen Richtung, und der Körperabschnitt 49a ist auf dem Endbereich des Ventilbolzens 48 in solch einer Weise angeordnet, daß eine Innenfläche des Bodenbereichs des Körperabschnitts 49a mit dem Endbereich des Ventilbolzens 48 in Kontakt kommt (vergleiche 7).
Die Feder 50 ist elastisch zwischen dem Flansch 49b des Federlagerelements 49 und einem Bodenbereich 47a der Abdeckung vorgesehen. Übrigens ist eine ringförmige Scheibe 51 zwischen dem Bodenbereich 47a der Abdeckung 47 und der Feder 50 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Es ist wünschenswert, daß das Federlagerelement 49 und die Feder 50 beide aus einem Material ausgestaltet sind, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient so klein wie möglich sein sollte, ähnlich wie bei der Abdeckung 47, und Stahl ist beispielsweise als ein solches Material geeignet.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Druckreduzierventils S5 nach der obigen Konstruktion erläutert.
Zunächst wird darauf hingewiesen, daß angenommen wird, daß das Druckreduzierventil S5 in dem Einspritzsystem mit gemeinsamer Verteilerleiste verwendet wird, das die Konstruktion aufweist, die in 2 gezeigt ist, und beispielsweise an der gemeinsamen Verteilerleiste 23 befestigt ist. Insbesondere wird angenommen, daß das Druckreduzierventil S5 auf solch eine Weise angeordnet ist, daß jeweils der Kraftstoffeinlaß 45, der in dem Durchgang bildenden Element 41 gebildet ist, mit einer Hochdruckkammer (nicht dargestellt) der gemeinsamen Verteilerleiste 23 kommuniziert und der Kraftstoffauslaß 46 mit dem Kraftstoffbehälter 21 kommuniziert.
Unter dieser Voraussetzung ist das Druckreduzierventil S5 in seinem geschlossenen Zustand (vergleiche 8), wenn eine Umgebungstemperatur gleich einer vorbestimmten Referenztemperatur ist, da eine Druckkraft der Feder 50, welche stärker als der Druck des Kraftstoffs ist, der in den Kraftstoffeinlaß 45 bei dieser Referenztemperatur einströmt, den Ventilbolzen 48 ausreichend in Richtung zum Kraftstoffeinlaß 45 mittels des Federlagerelementes 49 preßt, um den Spitzenbereich 43d des zweiten Ventilkörperabschnittes 43b in den Sitzbereich 45a einzudrücken bzw. aufsitzen zu lassen. In diesem Zustand ist die Länge des Ventilbolzens 48 in einer längsseitigen, axialen Richtung auf solch einen Wert eingestellt, um den Flansch 49b des Federlagerelements 49 im wesentlichen mit dem Durchgang bildenden Element 41 in Kontakt zu bringen.
Wenn die Umgebungstemperatur in dem vorbestimmten niedrigen Temperaturzustand ist, nämlich, wenn sie niedriger als die vorbestimmte Referenztemperatur ist, zieht sich der Ventilbolzen 48 zusammen, so daß seine gesamte Länge in der längsseitigen, axialen Richtung kürzer wird, als in dem Fall von 8, wenn die Umgebungstemperatur gleich der vorbestimmten Referenztemperatur ist. Übrigens werden für die Feder 50 und das Federlagerelement 49 Materialien verwendet, die einen ausreichend geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, verglichen mit dem Ventilbolzen 48, so daß ihre Formen und Größen sich nicht wesentlich genug verändern, um die Funktionsweise des Druckreduzierventils S5 zu beeinflussen.
Infolge der verkürzten Gesamtlänge des Ventilbolzens 48 in der längsseitigen, axialen Richtung werden das Ventilelement 43 und der Ventilbolzen 48 durch den Druck des Kraftstoffs, der auf den Kraftstoffeinlaß 45 wirkt, nach oben gepreßt (nach oben in 7), so daß der Spitzenbereich 43d von dem Sitzbereich 45a getrennt bzw. abgehoben wird, um den Öffnungszustand herbeizuführen (vergleiche 7). Im Ergebnis wird Kraftstoff in die Ventilelementaufnahmekammer 44 eingespritzt und strömt dann aus dem Kraftstoffauslaß 46, um in den Kraftstoffbehälter 21 zurückgeführt zu werden (vergleiche 2).
Wenn die Umgebungstemperatur wieder ansteigt, um die vorbestimmte Referenztemperatur in ausreichendem Maße zu überschreiten, wird der Ventilbolzen 48 in seiner längsseitigen, axialen Richtung länger, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Fall, um das Federlagerelement 49 gegen die Druckkraft der Feder 50 nach oben zu drücken, so daß das Federlagerelement 49 von dem Durchgang bildenden Element 41 getrennt wird (vergleiche 9).
Die Feder 50 wird in diesem Zustand weiter zusammengepreßt, um ihre Druckkraft zu erhöhen, die mittels des Federlagerelements 49 auf den Ventilbolzen 48 und auf das Ventilelement 43 ausgeübt wird, so daß der Spitzenbereich 43d stärker in Richtung des Sitzbereiches 45a gepreßt wird.
Die hier beschriebene Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung, in der das Ventilelement unter Ausnutzung des temperaturabhängigen, elastischen Elementes vorgespannt wird, um die Trennung des Ventilelementes von dem Kraftstoffeinlaß in dem niedrigen Temperaturzustand zu ermöglichen, kann auf stabile und sichere Art den Öffnungszustand in dem niedrigen Temperaturzustand gewährleisten, und es ist demzufolge möglich, ein mechanisches Druckreduzierventil zu schaffen, welches relativ kostengünstig ist und eine gute druckreduzierende Eigenschaft im niedrigen Temperaturzustand aufweist. Im Ergebnis wird eine derartige Wirkung erzielt, daß die vorliegende Erfindung zu der Herstellung eines Einspritzsystems mit gemeinsamer Verteilerleiste beitragen kann, das eine gute und stabile druckreduzierende Eigenschaft aufweist.
Darüber hinaus wird eine derartige Wirkung erzielt, daß keine Einstellarbeit am Druckreduzierventils für den Gebrauch erforderlich ist, um betriebsmäßige Konformität mit einer Vorrichtung zu erbringen, in welcher das Druckreduzierventil verwendet wird, beispielsweise kann ein Einspritzsystem gemeinsamer Verteilerleiste geschaffen werden, weil die vorliegende Erfindung nur aus mechanischen Teilen besteht, im Gegensatz zu einem elektromagnetischen Ventil bzw. Magnetventil.
Das temperaturabhängige Element kann auch der temperaturabhängigen Festlegung der Öffnungs- bzw. Schließkraft des Druckreduzierventils dienen.
Es wird ein ausschließlich mechanisch arbeitendes Druckreduzierventil mit einem temperaturabhängig elastisch bzw. sich ausdehnenden Element für ein Common-Rail-Einspritzsystem vorgeschlagen, um den Kraftstoffabfluß temperaturabhängig zu steuern.

Claims

Druckreduzierventil (S1–S5), mit: einem Ventilelement (12), das in einem Ventilgehäuse (1) vorgesehen ist, in welchem ein Kraftstoffeinlaß (6) und ein Kraftstoffauslaß (8a, 8b) gebildet sind; und einem temperaturabhängigen, elastischen Element, das ebenfalls in dem Ventilgehäuse (1) vorgesehen ist, um das Ventilelement (12) in Richtung des Kraftstoffeinlasses (6) vorzuspannen, und das mit einer Flüssigkeit zur direkten oder indirekten Erfassung der Kraftstofftemperatur in Kontakt setzbar ist; wobei, außer in einem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand des Kraftstoffs, das temperaturabhängige, elastische Element das Ventilelement (12) in und/oder gegen den Kraftstoffeinlaß (6) gegen den Druck von in den Kraftstoffeinlaß strömendem Kraftstoff preßt oder vorspannt, wohingegen in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand des Kraftstoffs die Vorspannungskraft des temperaturabhängigen, elastischen Elementes niedriger als der Druck des Kraftstoffs ist, der in den Kraftstoffeinlaß (6) einströmt, um das Ventilelement (12) durch den Druck des Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinlaß (6) zu trennen oder abzuheben und den Druck des Kraftstoffs zu regulieren.
Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige, elastische Element eine gelatineartige Masse (10) ist, die sich in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand zusammenzieht, wobei die gelatineartige Masse (10) in einen Bereich innerhalb des Ventilgehäuses (1) auf der gegenüberliegenden Seite des Kraftstoffeinlasses (6) über dem Ventilelement (12) zwischen einer beweglichen Abdeckung (9), die verschiebbar in dem Ventilgehäuse (1) angeordnet ist, und einem Endbereich des Ventilgehäuses eingefüllt ist, und eine Feder (13) elastisch zwischen der beweglichen Abdeckung (9) und dem Ventilelement (12) angeordnet ist, um die Übertragung einer Druckkraft der gelatineartigen Masse (10) mittels der beweglichen Abdeckung und der Feder auf das Ventilelement zu ermöglichen, und wobei ein Bereich, in welchen die gelatineartige Masse eingefüllt ist, mit einer Flüssigkeit in Kontakt kommen kann, welche eine direkte oder indirekte Erfassung einer Kraftstofftemperatur ermöglicht.
Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige, elastische Element eine Feder (31) ist, die insbesondere aus einer Formgedächtnismetalllegierung hergestellt ist, die sich in einer längsseitigen, axialen Richtung des Ventilgehäuses (1) in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand zusammenzieht, wobei die Feder (31) in einer Federaufnahmekammer (32) angeordnet ist, die innerhalb des Ventilgehäuses (1) gebildet ist, insbesondere wobei eine Flüssigkeit, welche eine direkte oder indirekte Erfassung einer Kraftstofftemperatur ermöglicht, durch die Federaufnahmekammer (32) strömen kann.
Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige, elastische Element ein tellerförmiges Element (34), insbesondere aus Bimetall, ist, das in einem Bereich des Ventilgehäuses (1) auf der gegenüberliegenden Seite des Kraftstoffeinlasses (6) über dem Ventilelement (12) zwischen einer beweglichen Abdeckung (9), die verschiebbar in dem Ventilgehäuse (1) angeordnet ist, und einem Endbereich des Ventilgehäuses (1) derart angeordnet ist, daß ein sich wölbender Bereich des tellerförmigen Elements (34) mit der beweglichen Abdeckung (9) in Kontakt ist, außer in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand, wobei eine Feder (13) elastisch zwischen der beweglichen Abdeckung (9) und dem Ventilelement (12) angeordnet ist, um eine Übertragung einer Druckkraft des tellerförmigen Elementes (34) mittels der beweglichen Abdeckung (9) und der Feder (13) auf das Ventilelement (12) zu ermöglichen, wobei die Flüssigkeit, welche eine direkte oder indirekte Erfassung der Kraftstofftemperatur ermöglicht, einen Bereich durchströmen kann, in dem das tellerförmige Element (34) angeordnet ist.
Druckreduzierventil (S1–S5) mit einem tellerförmigen Element (34), das in einem Ventilgehäuse (1) angeordnet ist, in welchem ein Kraftstoffeinlaß (6) und ein Kraftstoffauslaß (8a, 8b) gebildet sind, und das aus einem Bimetall hergestellt ist, um das Öffnen/Schließen des Kraftstoffeinlasses (6) zu ermöglichen, wobei, außer in einem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand des Kraftstoffs, sich das tellerförmige Element (34) biegt bzw. wölbt und ein Wölbungsbereich des tellerförmigen Elementes (34) den Kraftstoffeinlaß (6) verschließt, wohingegen in dem vorbestimmten, niedrigen Temperaturzustand des Kraftstoffs der Biegungsgrad des tellerförmigen Elementes (34) abnimmt, um den Kraftstoffeinlaß (6) zu öffnen, und wobei eine Flüssigkeit, welche eine direkte oder indirekte Erfassung einer Kraftstofftemperatur ermöglicht, durch einen Bereich (2a) innerhalb des Ventilgehäuses (1) auf der gegenüberliegenden Seite des Kraftstoffeinlasses (6) über das tellerförmige Element (34) strömen kann.
Druckreduzierventil (S1–S5) mit einem Ventilelement (43), das in einem Ventilgehäuse (40) angeordnet ist, in welchem ein Kraftstoffeinlaß (45) und ein Kraftstoffauslaß (46) gebildet sind, und das einen Spitzenbereich (43d) aufweist, welcher auf einem Sitzbereich (45a), der in dem Kraftstoffeinlaß (45) gebildet ist, aufsitzen kann; und einem temperaturabhängigen, ausdehnbaren/zusammenziehbaren Element (48), das ebenfalls in dem Ventilgehäuse (40) angeordnet ist und an einem Endbereich des Ventilelemente (43) auf der gegenüberliegenden Seite des Spitzenbereiche (43d) befestigt oder angeordnet ist, wobei das Ventilelement (40) angeordnet ist, so daß es durch ein elastisches Element (50) an einer Endbereichsseite des temperaturabhängigen, ausdehnbaren/zusammenziehbaren Elemente (48) gepreßt bzw. vorgespannt ist, um den Spitzenbereich (43d) des Ventilelemente (43) in bzw. gegen den Sitzbereich (45a) zu pressen bzw. vorzuspannen, und wobei sich das temperaturabhängige ausdehnbare/zusammenziehbare Element (48) in seiner axialen Richtung zusammenzieht, wenn die Kraftstofftemperatur niedriger ist als eine vorbestimmte Referenztemperatur und durch das Zusammenziehen des temperaturabhängigen ausdehnbaren/zusammenziehbaren Elements (48) der Druck von Kraftstoff, der in den Kraftstoffeinlaß (45) einströmt, die Druckkraft des elastischen Elements (50) übersteigt bzw. übersteigen kann, um einen Öffnungszustand herbeizuführen und den Druck des Kraftstoffs zu regulieren.
Verfahren zum Steuern des Kraftstoffdrucks in einem Common-Rail-Einspritzsystem, wobei mittels eines temperaturabhängig elastischen und/oder sich temperaturabhängig ausdehnenden bzw. zusammenziehenden Elements ein Kraftstoffdurchlaß in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur geöffnet und/oder geschlossen wird, um eine Abflußmenge von Kraftstoff aus dem Common-Rail-Einspritzsystem zur Regulierung des Kraftstoffdrucks zu steuern.