DE10248226A1

DE10248226A1 - Schwingungsdämpfungsventil für Hochdruckspeicherräume

Info

Publication number: DE10248226A1
Application number: DE10248226A
Authority: DE
Inventors: Rolf-Dietrich Ebert; Werner Bruehmann; Kurt Frank; Dietmar Greulich; Georg Wack; Karsten Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-05-06

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwingungsdämpfungsventil (13) mit einem Federelement (16, 50, 60) und einem Schließkörper (17, 30, 51). Es ist einem Hochdruckspeicherraum (1) eines Kraftstoffeinspritzsystems zugeordnet. Am Hochdruckspeicherraum (1) sind Stutzen (5) zur Aufnahme von Hochdruckleitungsanschlüssen (9) angeordnet, über welche den Brennräumen (27) einer Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Kraftstoffinjektoren (26) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt werden. Das Schwingungsdämpfungsventil (13) ist von der Außenseite (4) des Hochdruckspeicherraumes (1) montierbar und in einem Aufnahmeabschnitt (14, 40) aufgenommen. Der Aufnahmeabschnitt (14, 40) ist entweder in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes (1) oder in einem an die Außenseite (4) des Hochdruckspeicherraumes (1) angestellten Gehäuse (70) ausgebildet.

Description

Technisches Gebiet
Bei Einspritzanlagen zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von luftverdichtenden Verbrennungskraftmaschinen kommen heute Hochdruckspeicherräume (Common Rail) zum Einsatz. Die meist rohrförmig in einer stärkeren Wanddicke konfigurierten Hochdruckspeicherräume umfassen Drosselventile, die an Druckrohranschlüssen angeordnet sind. Mittels der Drosselventile werden die am Ende des Einspritzvorganges erzeugten rücklaufenden Druckwellen, die beim Schließen der Düse im Kraftstoffinjektor auftreten können, gedämpft.

DE 196 50 865 A1 offenbart ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes im Steuerdruckraum eines Einspritzventils, beispielsweise im Injektor einer Common-Rail-Einspritzanlage. Über den Kraftstoffdruck im Steuerdruckraum wird die Bewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventiles geöffnet und wieder verschlossen wird. Das Magnetventil weist einen in einem Gehäuseteil angeordneten Elektromagneten, einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes, von einer Schließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Steuerventilglied auf, das mit einem Ventilsitz des Magnetventils zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluß aus dem Steuerdruckraum steuert. Durch die Druckentlastung des Steuerraumes wird eine Bewegung einer Düsennadel innerhalb des Injektorkörpers in Öffnungsrichtung bewirkt, während durch eine Druckbeaufschlagung des Steuerdruckraumes eine Schließbewegung der Düsennadel erfolgt, die ursächlich für die sich einstellenden Druckpulsationen, d.h. die rücklaufenden Druckwellen ist.

DE 197 08 104 A1 zeigt ebenfalls ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes im Steuerdruckraum eines Einspritzventiles. Dieses Ventil wird ebenfalls im Kraftstoffinjektor einer Common-Rail-Einspritzanlage für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Das Magnetventil weist einen in einem Gehäuseteil angeordneten Elektromagneten, einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes, von einer Schließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Steuerventilglied auf, das mit einem Ventilsitz des Magnetventils zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluß aus dem Steuerdruckraum steuert. Gemäß der in DE 197 08 104 A1 offenbarten Lösung ist der Anker des Magnetventils zweiteilig mit einem Ankerbolzen und einer auf dem Ankerbolzen gleitverschiebbar gelagerten Ankerplatte ausgeführt. Die zweiteilige Ausführung des Magnetankers verringert die effektiv abzubremsende Masse und begünstigt damit das Prellverhalten des Ankers günstig. Jedoch kann die relativ zum Ankerbolzen bewegbare Ankerplatte nach dem Schließen des Magnetventils auf dem Ankerbolzen in nachteiliger Weise nachschwingen und auf diese Weise zu sich einstellenden Druckpulsationen, d.h. rücklaufenden Druckwellen beim Schließen des Einspritzventilgliedes führen.

Aus dem Bosch-Handbuch "Dieselmotoren-Management", 2. aktualisierte und erweiterte Auflage; Vieweg 1998, Braunschweig/Wiesbaden ISBN 3-528-03873-X, Seite 231, rechte Spalte, geht ein Rückströmdrosselventil hervor, welches zur Dämpfung von Druckwellen in Kraftstoffeinspritzanlagen eingesetzt wird. Mittels des aus der zitierten Literaturstelle bekannten Rückströmdrosselventiles wird verhindert, daß die am Ende des Einspritzvorganges erzeugten Druckwellen bzw. deren Reflexionen nicht zum erneuten Öffnen der Düsennadel, d.h. eines Einspritzventilgliedes führen können. Ein erneutes, unkontrolliertes Öffnen der Düsennadel und daraus resultierende Nacheinspritzer in die Brennräume der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine hätte sehr negative Auswirkungen auf die Schadstoffe im Abgas der luftverdichtenden Verbrennungskraftmaschine, da der Anteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe beim Auftreten unkontrollierter Nacheinspritzer erheblich ansteigen würde.

Zu Beginn der Kraftstofförderung hebt der federbeaufschlagte Ventilkegel des Rückströmdrosselventils durch den Kraftstoffdruck von seinem Sitz ab. Der Kraftstoff wird nun über einen Druckrohranschluß und die Druckrohrleitung zur Einspritzdüse geführt. Mit dem Ende der Kraftstofförderung fällt der Kraftstoffdruck schlagartig ab. Die Ventilfeder drückt den Ventilkegel wieder auf den Ventilsitz. Beim Schließen der Einspritzdüse im Kraftstoffinjektor entstehende rücklaufende Druckwellen werden über eine in den Ventilkegel eingelassene Drosselstelle soweit reduziert, daß keine schädlichen, ein vorzeitiges Ermüden des Materials des Hochdrucksammelraumes begünstigende Druckwellenreflexionen auftreten können.

Nachteilig beim bekannten Rückströmdrosselventil ist der Umstand, daß diese Rückströmdrosselelemente verhältnismäßig viel Baumraum benötigen. Dies beeinflußt die Montagemöglichkeiten negativ; ferner steht im Zylinderkopfbereich von Verbrennungskraftmaschinen ohnehin nur sehr beschränkter Einbauraum zur Verfügung. Ferner wird durch die Ausführung der Rückströmdrossel als Mehrkomponentenbauteil die Anzahl von Dichtstellen negativ beeinflußt, d.h. erhöht.

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können Schwingungsdämpfungsventile in den Hochdruckspeicherraum (Common Rail) integriert werden und bieten die Möglichkeit, das Druckniveau innerhalb des Hochdruckspeicherraumes weiter zu erhöhen. Die Festigkeit bisher bei Hochdruckspeicherräumen eingesetzter Werkstoffe ist zwar ausreichend, jedoch können schlagartig auftretende Druckwellen bzw. Druckwellenreflexionen, die in das Innere des Hochdruckspeicherraumes zurücklaufen, den Werkstoff des Hochdruckspeicherraumes bis an seine Grenze beanspruchen. Mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventilen können dem Hochdruckleitungssystem, d.h. hier in der Hochdruckleitung vom Hochdruckspeicherraum zum Kraftstoffinjektor auftretende Druckwellen bzw. Druckwellenreflexionen vom Hochdruckspeicherraum (Common Rail) ferngehalten werden.

Dies ermöglicht es, das mittlere Betriebsdruckniveau im Hochdruckspeicherraum auf Drücke zwischen 1600 bis 1800 bar anzuheben, da nun ein Rückwirken von Druckwellen bzw. Druckwellenreflexionen in den Hochdruckspeicherraum ausgeschlossen werden kann, mithin dessen Werkstoff keinen unzulässig hohen Druckspitzen mehr ausgesetzt ist.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventile können in das Innere des Hochdruckspeicherraumes integriert werden. Darüber hinaus lassen sich unter Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung die an heute eingesetzten Systemen bestehenden Schnittstellen unverändert beibehalten, deren Modifikation bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung entfallen kann. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Schwingungsdämpfungsventil ist weitgehend vormontiert und sicher im Innenraum des Hochdruckspeicherraumes integriert. Ferner sind bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung keine Änderungen/Nacharbeiten an bestehenden Leitungssystemen, sei es zum, sei es vom Hochdruckspeicherraum führend erforderlich und es kann gemäß des Baukastensystems typenunabhängig eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils liegt in seinen im Vergleich zum erwähnten Rückströmdrosselelement der eingangs zitierten Literaturstelle erheblich niedrigeren Herstellkosten.

In einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils ist in die Wandung des Hochdruckspeicherraumes eine Federhülse integriert, die ein Federelement umschließt, welches auf einen beispielsweise kugelförmig konfigurierten Schließkörper einwirkt. Der kugelförmig konfigurierte Schließkörper, das Federelement und die die erwähnten Bauteile umschließende Federhülse können in einer Bohrung in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes vormontiert werden. An der Umfangsfläche des Hochdruckspeicherraumes (Common Rail) kann ein Stutzen aufgeschweißt werden, der in seinem oberen Abschnitt mit einem Außengewinde versehen ist. Das Außengewinde am auf die Mantelfläche des Hochdruckspeicherraumes aufgeschweißten Stutzen dient zum Aufschrauben einer Überwurfmutter. Die Überwurfmutter ihrerseits beaufschlagt eine Hülse, die mit ihrer dem Hochdruckspeicherraum zuweisenden Stirnseite auf einen Druckanschlußleitungsstutzen wirkt. Der Anschlußleitungsstutzen wird mit einem Bund bei Verschrauben der Überwurfmutter am auf den Hochdruckspeicherraum aufgeschweißten Stutzen in einen Aufnahmeabschnitt in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes gedrückt, in der die Federhülse aufgenommen ist, die das erwähnte Federelement und den Schließkörper umgibt. In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils kann anstelle eines kugelförmig konfigurierten Schließelementes eine ebene Druckplatte eingesetzt werden, die durch das Federelement druckbeaufschlagt wird, welches seinerseits von der in einer Bohrung in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes aufgenommenen Federhülse umschlossen ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils kann die Federhülse an der Unterseite des in die Bohrung des Hochdruckspeicherraumes eingepreßten Kraftstoffhochdruckleitungsstutzens aufgenommen sein. In diesem Falle nimmt die Federhülse lediglich die Montagekräfte auf und wird im Betriebsfall durch die Kraftstoffhochdruckleitung, die sich vom Hochdruckspeicherraum (Common Rail) zum Kraftstoffinjektor erstreckt, gehalten. Dies erlaubt im Vergleich zu den beiden vorstehend erwähnten Ausführungsvarianten einen geringeren Bohrungsdurchmesser in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes. Anstelle einer Federhülse, die einen kugel- oder plattenförmig konfigurierten Schließkörper beaufschlagt, kann unterhalb des Kraftstoffhochdruckleitungsstutzens auch eine Tellerfeder eingelassen sein, die ihrerseits ein scheibenförmiges Schließelement beaufschlagt. Diese Ausführungsvariante beansprucht einen minimalen Bauraum und zeichnet sich durch eine geringe Teileanzahl aus. In einer weiteren Ausführungsvariante kann die das Schließelement des Schwingungsdämp fungsventiles beaufschlagende Tellerfeder auch sehr weich ausgebildet werden (kleiner C-Wert). Die sehr weich ausgelegte Tellerfeder kann in den unteren Bereich des Kraftstoffhochdruckanschlusses zum Kraftstoffinjektor aufgenommen sein.

In einer weiteren Ausführungsvariante schließlich kann das Schwingungsdämpfungsventil in einem eigenen Gehäuse außerhalb des Hochdruckspeicherraumes untergebracht werden. Das am Schwingungsdämpfungsventil aufgenommene Gehäuse kann einen konischen Bereich umfassen, der in eine entsprechende Ausnehmung an der Umfangsfläche des Hochdruckspeicherraumes eingepreßt wird. Das Gehäuse, welches das Schwingungsdämpfungsventil aufnimmt, kann seinerseits durch den Kraftstoffhochdruckanschluß, der mittels einer Überwurfmutter mit einem an der Außenseite des Hochdruckspeicherraumes verschweißten Stutzen verschraubt wird, in eine Bohrung des Hochdruckspeicherraumes dichtend angestellt werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter beschrieben.
Es zeigt:
1.1 bis 1.3 eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventiles mit von einer Federhülse umschlossenem, kugelförmig konfigurierten Schließelement,
2.1 bis 2.4 eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventiles mit plattenförmigem Schließelement,
3.1 bis 3.2 eine weitere Ausführungsvariante des Schwingungsdämpfungsventiles gemäß der Erfindung mit vom Kraftstoffhochdruckstutzen aufgenommener Federhülse,
4.1 bis 4.4 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventiles mit Tellerfeder und scheibenförmig ausgebildetem Schließelement,
5.1 bis 5.3 eine Ausgestaltungsvariante einer weichen, das Schließelement des Schwingungsdämpfungsventiles beaufschlagenden Tellerfeder mit kleinem C-Wert und
6.1 bis 6.2 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils mit einem eigenen, an die Umfangsfläche des Hochdruckspeicherraumes angestellten Gehäuse.
Ausführungsvarianten
Den 1.1 bis 1.3 ist eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventiles zu entnehmen, welches einen kugelförmig konfigurierten Schließkörper umfaßt.
Aus 1.1 geht ein rohrförmig konfigurierter Hochdruckspeicherraum 1 hervor, der einen Innenraum 2 umschließt, der in diesem Ausführungsbeispiel eine ovale Form annimmt. Vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 zweigen Bohrungen 3 ab.
Die Anzahl der Bohrungen 3, die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigen, entspricht der Anzahl von Hochdruckleitungsanschlüssen 9, die von einem an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 angebrachten Stutzen 5 umschlossen sind und entsprechend der Zylinderzahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Verbrennungskraftmaschine vorhanden sind. Der Hochdruckleitungsanschluß 9 mündet in eine Hochdruckleitung 25, die ihrerseits mit einem in 1.1 schematisch wiedergegebenen Kraftstoffinjektor 26 in Verbindung steht. Über den Kraftstoffinjektor 26 werden die Brennräume 27 einer mehrzylindrigen, selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt.
An der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 ist ein Stutzen 5 befestigt, der beispielsweise mit der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes verschweißt sein kann. Der Stutzen 5 weist ein Außengewinde für ein als Überwurfmutter beispielsweise beschaffenes Befestigungselement 6 auf. Das Befestigungselement 6 seinerseits umfaßt eine Druckschulter 7, mit der eine den Hochdruckleitungsanschluß 9 umschließende Hülse 8 beaufschlagt wird. Die den Hochdruckleitungsanschluß 9 umschließende Hülse 8 stützt sich auf einem ringförmig konfigurierten Ansatz des Hochdruckleitungsanschlusses 9 ab. Entsprechend des auf das Befestigungselement 6 aufgebrachten Anzugsdrehmomentes wird der Hochdruckleitungsanschluß 9 über die Hülse 8 dichtend an die Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 angestellt. Der sich ergebende Dichtsitz zwischen den Hochdruckleitungsanschluß 9 und dem Hochdruckspeicherraum 1 ist durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Zur Verbesserung der Dichtwirkung des Dichtsitzes 10 ist an der dem Hochdruckspeicherraum 1 zuweisenden Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 ein konischer Umfangsflächenbereich 11 ausgebildet, welcher in eine entsprechende Anformung an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 angestellt wird. Der Hochdruckleitungsanschluß 9 umfaßt eine Durchgangsbohrung 12, über welche vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 über die Bohrung 3 und nach Passage eines Schwingungsdämpfungsventiles 13 Kraftstoff in die Hochdruckleitung 25 zum Kraftstoffinjektor 26 strömt.
In der Ausführungsvariante gemäß 1.1 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils ist in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 ein erster Aufnahmeabschnitt 14 ausgebildet. Im ersten Aufnahmeabschnitt 14 ist eine erste Federhülse 15 aufgenommen. Die Federhülse 15 umschließt ein Federelement 16 – welches beispielsweise als Spiralfeder ausgebildet werden kann – sowie einen Schließkörper 17. In der Ausführungsvariante gemäß 1.1 ist der durch das Federelement 16 beaufschlagte Schließkörper 17 kugelförmig ausgebildet. Der Durchmesser des kugelförmig konfigurierten Schließkörpers 17 ist mit Bezugszeichen 20 bezeichnet. Der kugelförmig ausgebildete Schließkörper 17 befindet sich oberhalb eines Ventilsitzes 18. Der Durchmesser des Ventilsitzes 18, der in die Bohrung 3 zum Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 übergeht, ist mit Bezugszeichen 19 gekennzeichnet. Der Durchmesser 20 des Schließkörpers 17 übersteigt den Durchmesser 19 des Ventilsitzes 18 und der Bohrung 3.
1.2 zeigt das Schwingungsdämpfungsventil in vergrößertem Maßstab.
Die erste Federhülse 15, die im ersten Aufnahmeabschnitt 14 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 aufgenommen ist, kann in diesem beispielsweise über eine Preßpassung oder über eine Übergangspassung 21 fixiert sein. Eine Stirnseite 24 der ersten Fe derhülse 15 stützt sich an einer Ringfläche, die den ersten Aufnahmeabschnitt 14 begrenzt und die Bohrung 3 umgibt, ab. Die erste Federhülse 15 umfaßt einen oder mehrere Abstützflächen 22, an denen sich das in 1.2 als Spiralfeder ausgebildete Federelement 16 abstützt. Das als Spiralfeder ausgebildete Federelement 16 beaufschlagt den kugelförmig ausgebildeten Schließkörper 17 und drückt diesen in seinen Ventilsitz 18 oberhalb der Bohrung 3. Der Durchmesser 20 des kugelförmig ausgebildeten Schließkörpers 17 übersteigt den Durchmesser 19 des Ventilsitzes 18. Am Ventilsitz 18 ist eine als Anprägung ausgebildete Drosselstelle 28 ausgeführt, über welche ein vollständiges Verschließen der Bohrung 3 durch den Schließkörper 17 verhindert wird, so dass rücklaufende Druckwellen abgebaut werden können.
1.3 zeigt die erste Federhülse 15 in perspektivischer Ansicht. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß die erste Federhülse 15 mehrere in einem Winkel um 90° zueinander versetzt angeordnete Abstützflächen 22 für das Federelement 60 aufweist. Die erste Federhülse 15, die sich mit ihrer Stirnseite 24 an einer Begrenzungsfläche des ersten Aufnahmeabschnittes 14 gemäß 1.2 abstützt, umgibt sowohl das als Spiralfeder ausbildbare Federelement 16 als auch den kugelförmig ausgebildeten Schließkörper 17.
Bei Einsatz der in den 1.1 bis 1.3 dargestellten ersten Ausführungsvariante des Schwingungsdämpfungsventils 13 läßt sich dieses von der Außenseite 4 innerhalb der ersten Federhülse 15 vormontiert in den Hochdruckspeicherraum 1 in dessen Wandung integrieren. Dabei können die Schnittstellen heutiger Hochdruckspeicherräume 1 unverändert beibehalten werden. Der Durchmesser des Hochdruckspeicherraumes 1, die Dichtstelle zur Kraftstoffleitung 25 in Gestalt des Stutzens 5, des Befestigungselementes 6 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 sowie die Ausbildung der zwischen dem Befestigungselement 6 und dem Stutzen 5 montierten Hülse 8, können unverändert bleiben. Die Montage des Schwingungsdämpfungsventiles 13 innerhalb des ersten Aufnahmeabschnittes 14 der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 gestattet eine sichere und einfach zu prüfende Montage des Schwingungsdämpfungsventiles 13 von der Außenseite des Hochdruckspeicherraumes 1 her.
Bei Beendigung von Einspritzvorgängen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in den Brennraum 27 der Verbrennungskraftmaschine durch den Kraftstoffinjektor 26 entstehen beim Schließen eines Einspritzventilgliedes des Kraftstoffinjektors 26 Druckschwingungen in der Hochdruckleitung 25. Die Druckschwingungen innerhalb der Hochdruckleitung 25 pflanzen sich bis zum Hochdruckleitungsanschluß 9 fort und können bei Einsatz des Schwingungsdämpfungsventiles 13 vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 ferngehalten werden. Die über die Hochdruckleitung 25 vom Kraftstoffinjektor 26 in den Hochdruckleitungsanschluß 9 rückwirkenden Druckschwingungen wirken über die Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 auf den ersten Aufnahmeabschnitt 14 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 zurück. Die Druckschwingungen drücken den kugelförmig konfigurierten Schließkörper 17 in seinen Ventilsitz 18 und verhindern somit, daß die über die Hochdruckleitung 25 und den Hochdruckleitungsanschluß 9 anstehenden Druckschwingungen im Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 zu einem unzulässig hohen, wenn auch kurzzeitig wirkenden, starken Druckanstieg führen. Die entsprechend der Zylinderzahl der mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu versorgenden Verbrennungskraftmaschine an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 ausgeführten Hochdruckleitungsanschlüsse 9 sind mit dem mit Bezugszeichen 10 bezeichneten Dichtsitz in einer Ausformung (Anfräsung) an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 befestigt. Entsprechend der Auslegung des Federelementes 16, welches in der Ausführungsvariante gemäß der 1.1 bis 1.3 von der ersten Federhülse 15 umschlossen ist, steht der Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 anstehende Druck am Kraftstoffinjektor 26 an, da der Ventilsitz 18 oberhalb der Bohrung 3, die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigt, geöffnet ist und der Kraftstoff über die Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9, die Hochdruckleitung 25 zum Kraftstoffinjektor 26 strömt. Das in Rückströmrichtung auf das als Rückschlagventil wirkende Schwingungsdämpfungsventil 13 wird somit lediglich bei rücklaufenden Druckwellen aktiviert, d.h. in seinen Ventilsitz 18 gedrückt und hält somit Druckspitzen vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 fern.
Aus den Darstellungen gemäß der 2.1 bis 2.4 geht ein Schwingungsdämpfungsventil hervor, welches einen scheibenförmig konfigurierten Schließkörper umfaßt.
An der Außenseite 4 des rohrförmig konfigurierten Hochdruckspeicherraumes 1 ist ein Stutzen 5 befestigt, was beispielsweise über eine Verschweißung möglich ist. Der Stutzen 5 an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 umfaßt einen Außengewindeabschnitt, über welchen eine mit einem entsprechenden Innengewinde versehene, als Befestigungselement dienende Überwurfmutter 6 aufgenommen wird. Die Druckschulter 7 des Befestigungselementes 6 beaufschlagt eine den Hochdruckleitungsanschluß 9 umgebende Hülse 8. Über die Druckschulter 7 wird die Hülse 8 an einen ringförmigen Ansatz am unteren Ende des Hochdruckleitungsanschlusses 9 angestellt. Bei Verschrauben des Befestigungselementes 6 am Stutzen 5 an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 wird der Hochdruckleitungsanschluß 9 mit seinem konischen Umfangsflächenbereich 11 an eine entsprechende Ausformung an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1, einen Dichtsitz 10 bildend, angestellt.
Der Hochdruckspeicherraum 1 umfaßt einen in der Darstellung gemäß 2.1 ausgebildeten Innenraum 2, der über eine Bohrung 3 die Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Von der Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 strömt unter hohem Druck stehender Kraftstoff über die mit dem Hochdruckleitungsanschluß 9 verbundene Hochdruckleitung 25 zum Kraftstoffinjektor 26. Dieser beaufschlagt einen hier nur schematisch angedeuteten Brennraum 27 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Die Hochdruckleitungsanschlüsse 9 sind entsprechend der Zylinderzahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Verbrennungskraftmaschine an der Außenseite 4 des sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden rohrförmig konfigurierten Hochdruckspeicherraumes 1 angeordnet.
Über das Befestigungselement 6, die daran ausgebildete Druckschulter 7 und die Hülse 8 wird der Hochdruckleitungsanschluß 9 mit seinem konischen Umfangsflächenbereich 11 in eine entsprechende Ausformung (Anfräsung) an die Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 angestellt. Der in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 ausgebildete erste Aufnahmeabschnitt 14 wird durch den auf diese Weise gebildeten Dichtsitz 10 nach außen hin abgedichtet. In dem ersten Aufnahmeabschnitt 14 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 ist eine erste Federhülse 15 eingelassen, die beispielsweise über einen Preßsitz im ersten Aufnahmeabschnitt 14 befestigbar ist. Die erste Federhülse 15 umgibt ein als Spiralfeder ausbildbares Federelement 16 sowie einen in dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils 13 plattenförmig ausgebildeten Schließkörper 30.
Analog zur Darstellung gemäß 1.1 ist die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigende Bohrung 3 in einem Durchmesser 19 ausgebildet, der dem Durchmesser des Ventilsitzes 18 an der unteren Begrenzungsfläche des ersten Aufnahmeabschnittes 14 entspricht.
2.2 zeigt das Schwingungsdämpfungsventil gemäß 2.1 in vergrößertem Maßstab.
Aus der Darstellung gemäß 2.2 geht hervor, daß die erste Federhülse 15 mit ihrer Stirnseite 24 auf einer Ringfläche aufsitzt, welche den Ventilsitz 18 oberhalb der vom Innenraum 2 abzweigenden Bohrung 3 umgibt. Die erste Federhülse 15 umschließt sowohl das als Spiralfeder ausbildbare Federelement 16 als auch den plattenförmig ausgebildeten Schließkörper 30. Der plattenförmig ausgebildete Schließkörper 30 umfaßt eine erste Ringfläche 33 sowie eine zweite Ringfläche 34. Die erste Ringfläche 33 des plattenförmig aus gebildeten Schließkörpers 30 ragt teilweise in die Windungen des als Spiralfeder ausgebildeten Federelementes 16 hinein. Die zweite Ringfläche 34 an der Unterseite des plattenförmig ausgebildeten Schließkörpers 30 ragt teilweise in die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigende Bohrung 3 hinein. Der Durchmesser des plattenförmig ausgebildeten Schließkörpers 30, identifiziert durch Bezugszeichen 20, übersteigt den Durchmesser 19 des Ventilsitzes 18, welcher dem Durchmesser der Bohrung 3 entspricht, die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigt. Der platten- oder scheibenförmig ausgebildete Schließkörper 30 enthält eine als Bohrung 35 ausgebildete Drosselstelle, durch die ein vollständiges Schließen des platten- oder scheibenförmigen Schließkörper 30 vermieden wird. Über die Drosselstelle 35 können rücklaufende Druckwellen je nach Dimensionierung des Querschnittes der Drosselstelle 35 abgebaut werden. Die erste Federhülse 15 wird bevorzugt mittels eines Preßsitzes 21 von außen im ersten Aufnahmeabschnitt 14 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 fixiert. Analog zur Darstellung der ersten Federhülse 15 gemäß 1.1 umfaßt die erste Federhülse 15 gemäß 2.2 mehrere Abstützflächen 22, an denen sich das als Spiralfeder ausgeführte Federelement 16 abstützt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2.2 besteht zwischen den Abstützflächen 22 für das Federelement 16 der ersten Federhülse 15 und der dem ersten Aufnahmeabschnitt 14 zuweisenden Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 ein Abstand.
2.3 zeigt die erste Federhülse 15 in perspektivischer Ansicht.
Aus 2.3 geht hervor, daß die Abstützflächen 22 für das Federelement 16 etwa hakenförmig ausgebildet sind und sich paarweise in einem Winkel von 90° gegenüberliegen. Die Innenwandung der ersten Federhülse 15 ist mit Bezugszeichen 23 gekennzeichnet; die auf der unteren Begrenzungsfläche des ersten Aufnahmeabschnittes 14 aufsitzende Stirnfläche der ersten Federhülse 15 ist mit Bezugszeichen 24 bezeichnet.
Aus 2.4 geht eine perspektivische Draufsicht auf den plattenförmig ausgebildeten Schließkörper hervor.
Der plattenförmig ausgebildete Schließkörper 30 umfaßt die bereits erwähnte Ringfläche 33 an seiner Oberseite sowie die zweite Ringfläche 34 an seiner Unterseite, die teilweise in die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigende Bohrung 3 hineinragt. An der Umfangsfläche des plattenförmig ausgebildeten Schließkörpers 30 befinden sich einzelne Vorsprünge 32, die jeweils durch eine Ausnehmung 31 getrennt sind. Die Ausnehmungen 31 und die Vorsprünge 32 sind an der Umfangsfläche des plattenförmig ausge bildeten Schließkörpers 30 alternierend ausgebildet. Die als Bohrung ausgebildete Drosselstelle ist durch Bezugszeichen 35 gekennzeichnet.
Die Funktionsweise der in den 2.1 bis 2.4 dargestellten weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils 13 entspricht im wesentlichen der Funktionsweise, wie sie im Zusammenhang mit den 1.1 bis 1.3 bereits beschrieben wurde. Gemäß der Ausführungsvariante in den 2.1 bis 2.4 ist anstatt eines kugelförmig konfigurierten Schließkörpers 17 ein plattenförmig konfigurierter Schließkörper 30 vorgesehen, der durch ein als Spiralfeder ausbildbares Federelement 16 in seinen Ventilsitz 18 gestellt wird.
Aus den 3.1 und 3.2 geht eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventiles hervor.
An der Außenseite 4 des rohrförmig konfigurierten, sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Hochdruckspeicherraumes 1 ist ein Stutzen 5 befestigt. Der Stutzen 5 kann beispielsweise an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 aufgeschweißt sein. Auf dem Stutzen 5 wird ein als Überwurfmutter ausbildbares Befestigungselement 6 aufgeschraubt, dessen Druckschulter 7 eine Hülse 8 beaufschlagt, die sich wiederum an einem ringförmigen Ansatz am unteren Ende des Hochdruckleitungsanschlusses 9 abstützt. Der Hochdruckleitungsanschluß 9 umfaßt eine Durchgangsbohrung 12. Unterhalb des ringförmigen Ansatzes am Hochdruckleitungsanschluß 9 ist der Hochdruckleitungsanschluß 9 mit einem konischen Umfangsflächenbereich 11 versehen, welcher mit einer oberhalb eines zweiten Aufnahmeabschnittes 40 ausgebildeten Anformung des Hochdruckspeicherraumes 1 den Dichtsitz 10 bildet. Im Unterschied zu den in 1.1 bzw. 2.1 dargestellten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils 13 ist der zweite Aufnahmeabschnitt 41 gemäß 3.1 in einer größeren Länge ausgebildet. Der Schließkörper 17 der in 3.1 dargestellten Ausführungsvariante des Schwingungsdämpfungsventils 13 ist kugelförmig beschaffen und wird durch das Federelement 16 in seinen Ventilsitz 18 gestellt. Der kugelförmig ausgebildete Schließkörper 17 wird durch das als Spiralfeder ausbildbare Federelement 16 in den Ventilsitz 18 gedrückt und verschließt die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigende Bohrung 3, die im Durchmesser 19 ausgebildet ist, der dem Durchmesser des Ventilsitzes 18 entspricht.
Im Unterschied zu den in den 1.1 bzw. 2.1 dargestellten Ausführungsvariante des Schwingungsdämpfungsventiles 13 befindet sich an der dem zweiten Aufnahmeabschnitt 41 zuweisenden Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 eine Ausnehmung 42. In die Ausnehmung 42 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 ist eine zweite Federhülse 41 eingelassen. An der zweiten Federhülse 41 stützt sich das als Spiralfeder ausbildbare Federelement 16, welches seinerseits den kugelförmig konfigurierten Schließkörper 17 beaufschlagt, ab.
3.2 zeigt das Schwingungsdämpfungsventil, welches gemäß 3.1 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 aufgenommen ist, in vergrößertem Maßstab.
Die zweite Federhülse 41 ist topfförmig konfiguriert und weist einen ringförmig angeformten Abschnitt 24 auf. Dieser ringförmige Abschnitt 24 der zweiten Federhülse 41 wird zwischen der Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 und der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 fixiert, so daß die zweite Federhülse 41 aufgrund der Vorspannung des Hochdruckleitungsanschlusses 9 innerhalb des Hochdruckspeicherraumes 1 fixiert ist. Die zweite Federhülse 41 nimmt in vorteilhafter Weise lediglich die Montagekräfte auf und wird im Betriebsfall durch den Hochdruckleitungsanschluß 9, der an die Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 angestellt ist, gehalten. Mit dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils 13 kann der Durchmesser des zweiten Aufnahmeabschnittes 40 im Vergleich zum Durchmesser des ersten Aufnahmeabschnittes 14 gemäß der 1.1 bzw. 2.1 geringer gehalten werden. Am Ventilsitz 18 ist eine als Ansprägung ausgeführte Drosselstelle 28 vorhanden, die ein vollständiges Verschließen der Bohrung 3 verhindert, so dass Druckwellen entsprechend der Dimensionierung der Drosselstelle 28 abgebaut werden können.
Die Wirkungsweise des Schwingungsdämpfungsventils 13 gemäß der Ausführungsvarianten nach den 3.1 und 3.2 ist identisch mit der Wirkungsweise des Schwingungsdämpfungsventils 13, welche im Zusammenhang mit der Figurensequenz 1.1 bis 1.3 bereits beschrieben wurde.
Die 4.1 bis 4.4 zeigen eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils ohne Federhülse.
An der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 ist der Stutzen 5 aufgenommen, an welchem mittels eines als Überwurfmutter ausgebildeten Befestigungselement 6 unter Zwischenschaltung einer Hülse 8 der Hochdruckleitungsanschluß 9 befestigt wird. Der Hochdruckleitungsanschluß 9 weist an seiner dem Hochdruckspeicherraum 1 zuweisenden Stirnseite einen konischen Umfangsflächenbereich 11 auf. Der konische Umfangsflächenbereich 11 wird bei Anziehen des als Überwurfmutter ausbildbaren Befestigungselements 6 in eine entsprechende Ausformung an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 angestellt und bildet dort den Dichtsitz 10.
Der Innenraum 2 – hier von ovaler Gestalt – des Hochdruckspeicherraumes 1 umfaßt entsprechend der Zylinderzahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Verbrennungskraftmaschine mehrere Bohrungen 3. Gemäß 4.1 umfaßt das Schwingungsdämpfungsventil 13 einen scheibenförmig ausgebildeten Schließkörper 51, der durch eine erste Tellerfeder 50 beaufschlagt ist. Die erste Tellerfeder 50 liegt mit ihrer Planfläche an der dem ersten Aufnahmeabschnitt 14 zuweisenden Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 an. Der von der Durchgangsbohrung 12 durchzogene Hochdruckleitungsanschluß 9 geht in eine Hochdruckleitung 25 über, die den in 4.1 schematisch dargestellten Kraftstoffinjektor 26 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Über den Kraftstoffinjektor 26 wird den Brennräumen 27 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine unter hohem Druck stehender Kraftstoff zugeführt.
4.2 zeigt das Schwingungsdämpfungsventil 13 gemäß der in 4.1 dargestellten Ausführungsvariante in vergrößertem Maßstab.
Aus 4.2 geht hervor, daß die Planfläche der ersten Tellerfeder 50 an der Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 anliegt. Der Hochdruckleitungsanschluß 9 weist einen konisch konfigurierten Umfangsflächenbereich 11 auf, der mit einer Ausformung an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 den Dichtsitz 10 bildet. Die in 4.2 dargestellte erste Tellerfeder 50 weist eine hohe Federkonstante auf, wodurch sich in Kombination mit einem scheibenförmig ausgebildeten Schließkörper 51 eine extrem niedrige Bauhöhe eines in die Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 integrierten Schwingungsdämpfungsventils 13 erzielen läßt. Die Umfangsfläche des scheibenförmig ausgebildeten Schließkörpers 51 ist mit Bezugszeichen 52 gekennzeichnet und berührt die Wandung des ersten Aufnahmeabschnittes 14 gerade nicht. Der scheibenförmig ausgebildete Schließkörper 51 wird durch die erste Tellerfeder 50 in den Ventilsitz 18 gestellt und verschließt die Bohrung 3, die vom in 4.2 nicht dargestellten Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigt. Die Bohrung 3 ist analog zu den in den 1.1, 2.1 und 3.1 dargestellten Ausführungsvarianten im Bohrungsdurchmesser 19 ausgeführt, welcher dem Durchmesser des Ventilsitzes 18 entspricht. Der in 4.2 in vergrößertem Maßstab dargestellte, scheibenförmig ausgebildete Schließkörper 51 umfaßt eine Durchgangsbohrung 55, die als Drossel wirkt. Die Durchgangsbohrung 55 verhindert ein vollständiges Verschließen der Bohrung 3 und ermöglicht dadurch den Abbau von Druckwellen entsprechend ihrer Dimensionierung. Unterhalb der an der Stirnseite des Hochdruck leitungsanschlusses 9 anliegenden Planfläche der ersten Tellerfeder 50 sind einzelne Stege 50.2 angeordnet (vgl. 4.3).
4.3 zeigt die Draufsicht auf die erste Tellerfeder.
Aus der Darstellung gemäß 4.3 geht hervor, daß die erste Tellerfeder 50 einen Strömungsquerschnitt 50.1 umfaßt, über welchen Kraftstoff von der Bohrung 3 über die in 4.2 dargestellte Bohrung 55 im scheibenförmig ausgebildeten Schließkörper 51 in die Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 in Richtung auf den Kraftstoffinjektor 26 strömt. Die erste Tellerfeder 50 umfaßt darüber hinaus mehrere federnd ausgebildete Stege 50.2, die in einem Winkel von 90° zueinander orientiert sind und den Strömungsquerschnitt 50.1 begrenzen.
4.4 zeigt die Draufsicht auf den scheibenförmig konfigurierten Schließkörper 51. Dieser umfaßt mehrere nasenförmig konfigurierte Vorsprünge 53, die jeweils durch eine Ausnehmung 54 voneinander getrennt sind. Die nasenförmigen Vorsprünge 53 und die Ausnehmungen 54 sind in alternierender Reihenfolge am Außenumfang 52 des scheibenförmig ausgebildeten Schließkörpers 51 angeordnet.
Der im Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 anstehende hohe Druck steht über die Bohrung 3, die Bohrung 55 im scheibenförmig ausgebildeten Schließkörper 51 und dem Strömungsquerschnitt 50.1 in der ersten Tellerfeder 50 in der Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 und damit in der Hochdruckleitung 25 zum Kraftstoffinjektor 26 an. Kommt es beim Schließen des Einspritzventilgliedes des Kraftstoffinjektors 26 zum Aufbau von Druckschwingungen, so verlaufen diese über die Hochdruckleitung 25, die Durchgangsbohrung 12 im Hochdruckleitungsanschluß 9 in Richtung auf das Schwingungsdämpfungsventil 13. Da das Schwingungsdämpfungsventil 13 gemäß der in den 4.1 bis 4.4 dargestellten Ausführungsvariante einen scheibenförmig ausgebildeten Schließkörper 51 umfaßt, der eine als Drosselstelle wirkende Bohrung 55 umfaßt, wirken die Druckpulsationen bzw. Druckwellenreflexionen, die beim Schließen des Einspritzventiles des Kraftstoffinjektors 26 auftreten können, nicht über die Bohrung 3 in den Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 zurück. Über die als Drosselstelle fungierende Bohrung 55 im scheibenförmig ausgebildeten Schließkörper 51 werden unzulässig hohe, auf den Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 rückwirkende Druckspitzen abgebaut.
Aus den 5.1 bis 5.3 geht eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils näher hervor.
Auch gemäß dieser Ausführungsvariante sind an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 eine der Anzahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Kraftstoffinjektoren 26 entsprechende Anzahl Stutzen 5 vorgesehen. An den Stutzen 5 wird ein als Überwurfmutter ausgebildetes Befestigungselement 6 aufgenommen, das die Druckschulter 7 umfaßt. Die Druckschulter 7 des Befestigungselementes 6 wirkt auf die Hülse 8, die ihrerseits einen ringförmigen Ansatz am unteren Ende des Hochdruckleitungsanschlusses 9 beaufschlagt. Der Hochdruckleitungsanschluß 9 ist von einer Durchgangsbohrung 12 durchzogen, die in die Hochdruckleitung 25 übergeht. Die Hochdruckleitung 25 ihrerseits ist mit dem Kraftstoffinjektor 26 verbunden, über welchen unter hohem Druck stehender Kraftstoff in den Brennraum 27 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird.
Im Unterschied zu den Ausführungsvarianten gemäß der 1.1, 2.1, 3.1 und 4.1 umfaßt das Schwingungsdämpfungsventil 13 gemäß der Ausführungsvariante in den 5.1 bis 5.3 eine mit einer niedrigen Federkonstante versehene zweite Tellerfeder 60. Die zweite Tellerfeder 60 ragt teilweise in die Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 hinein und weist eine weiche Federcharakteristik auf. Die zweite Tellerfeder 60 beaufschlagt den kugelförmig konfigurierten Schließkörper 17 und stellt diesen an den Ventilsitz 8 am unteren Ende des ersten Aufnahmeabschnittes 14 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 an. Unterhalb des Ventilsitzes 18 erstreckt sich die Bohrung 3, die in den Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 mündet. Auch in dieser Ausführungsvariante ist der Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 von ovaler Gestalt.
Der die zweite Tellerfeder 60 teilweise umschließende Hochdruckleitungsanschluß 9 umfaßt an seiner dem ersten Aufnahmeabschnitt 14 zuweisenden Stirnseite ebenfalls einen konischen Umfangsflächenbereich 11. Dieser bildet mit einer entsprechenden Ansformung an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 den Dichtsitz 10. Über den Dichtsitz 10 ist der erste Führungsabschnitt 14 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 nach außen hin abgedichtet. Die Stirnfläche des Hochdruckleitungsanschlusses 9 – in der 5.1 mit Bezugszeichen 61 näher bezeichnet – drückt eine ringförmig ausgebildete Stützfläche 62 der zweiten Tellerfeder 60 an einen den ersten Aufnahmeabschnitt 14 begrenzenden Bund der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 an.
5.2 zweigt das Schwingungsdämpfungsventil 13 gemäß der Ausführungsvariante in 5.1 in einem vergrößertem Maßstab.
Eine Stirnfläche 61 der Hülse 8 liegt am ringförmig ausgebildeten Ansatz des Hochdruckleitungsanschlusses 9 an und drückt diesen mit seiner konisch ausgebildeten Umfangsflä che 11 in eine entsprechende Ausformung an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 an. Dadurch stellt sich einerseits ein Dichtsitz 10 ein; andererseits wird die zweite Tellerfeder 60 durch die Stirnfläche 62 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1, d.h. oberhalb des ersten Aufnahmeabschnittes 14, fixiert. Die zweite Tellerfeder 60 umfaßt mehrere zueinander versetzt angeordnete Federarme 65, die teilweise in die Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 hineinragen. Die Federarme 65 umfassen jeweils an ihrer dem Schließkörper 17 zuweisenden Seite mit einer Krümmung 63 ausgebildete Anlageflächen. Durch die zweite Tellerfeder 60 wird der kugelförmig ausgebildete Schließkörper 17 in seinen Ventilsitz 18 gestellt. Der Ventilsitz 18 ist an der Mündungsstelle der Bohrung 3 in den ersten Aufnahmeabschnitt 14 ausgebildet. Am Ventilsitz 18 ist ebenfalls eine als Anprägung 28 ausgebildete Drosselstelle vorhanden, die ein vollständiges Verschließen der Bohrung 3 verhindert, so dass Druckwellen zwischen dem Hochdruckspeicherraum 1 und dem Kraftstoffinjektor 26 über diese Drosselstelle 28 abgebaut werden können. Der Durchmesser des kugelförmig ausgebildeten Schließkörpers 17 ist mit Bezugszeichen 20 gekennzeichnet und übersteigt den Durchmesser 19 der Bohrung 3, die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigt.
5.3 zeigt die zweite Tellerfeder 60 in perspektivischer Ansicht. Aus der Darstellung gemäß 5.3 geht hervor, daß die zweite Tellerfeder 60 jeweils um 90° zueinander orientierte Federarme 65 aufweist. Die Federarme 65 der zweiten Tellerfeder 60 laufen jeweils in mit einer Krümmung 63 ausgebildeten Anlagebereichen aus, mit welchen die zweite Tellerfeder 60 den kugelförmig ausgebildeten Schließkörper 17 beaufschlagt. Mit Bezugszeichen 64 ist eine ringförmig an der zweiten Tellerfeder 60 ausgebildete Einspannfläche bezeichnet. Die Einspannfläche 64 wird über die Stirnseite 62 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 bei dessen Anstellung an die Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 an einen Bund, der die Oberseite des ersten Aufnahmeabschnittes 14 begrenzt, angestellt.
Die zweite Tellerfeder 60 des Schwingungsdämpfungsventils 13 gemäß der Ausführungsvariante nach 5.1 bis 5.3 zeichnet sich durch eine niedrigere Federkonstante aus. Aufgrund der Aufnahme der Federarme 65 in der Durchgangsbohrung 12 des Hochdruckleitungsanschlusses 9 bleibt die Bauhöhe des Schwingungsdämpfungsventils 13 in Bezug auf die Länge des ersten Führungsabschnittes 14 innerhalb des Hochdruckspeicherraumes 1 gering und ist der Bauhöhe des Schwingungsdämpfungsventils 13 gemäß der Ausführungsvariante in 4.2 vergleichbar, jedoch mit einer anderen Federcharakteristik ausgestattet.
Den 6.1 und 6.2 ist eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventiles 13 zu entnehmen, welche im Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsvarianten des Schwingungsdämpfungsventiles 13 in einem an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 vorgesehenen Gehäuse 70 untergebracht ist.
Auch gemäß dieser Ausführungsvariante sind an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 mehrere Stutzen 5 befestigt, so zum Beispiel verschweißt. Die Anzahl der Stutzen 5 sowie die Anzahl der vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigenden Bohrungen 3 entspricht der Anzahl der Kraftstoffinjektoren 26, welche die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgen. An den Stutzen 5 wird mittels eines als Überwurfmutter ausbildbaren Befestigungselementes 6 jeweils ein Hochdruckleitungsanschluß 9 befestigt, der von einer Durchgangsbohrung 12 durchzogen ist, die ihrerseits in die Hochdruckleitung 25 zum Kraftstoffinjektor 26 übergeht. Der Hochdruckleitungsanschluß 9 wird über die Druckschulter 7 des Befestigungselementes 6 und eine Hülse 8 an das Gehäuse 70 des Schwingungsdämpfungsventils 13 angestellt. An der dem Gehäuse 70 zuweisenden Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 ist ein konischer Umfangsflächenbereich 11 ausgebildet, der mit einer entsprechenden Ausformung an der Oberseite des Gehäuses 70 zusammenwirkt und dort den Dichtsitz 10 darstellt.
Das Gehäuse 70 wird durch die Anstellung des Hochdruckleitungsanschlusses 9 mittels des Befestigungselementes 6 an die Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 in eine Ausformung 72 an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 angedrückt. Auch das Gehäuse 70 umfaßt einen konisch ausgebildeten Umfangsflächenbereich 41, der mit der Ausformung 72 an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 einen weiteren Dichtsitz 75 bildet. Im Unterschied zu den bereits beschriebenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils 13 ist in dem Gehäuse 70 der erste Aufnahmeabschnitt 14 ausgebildet, der die erste Federhülse 15 aufnimmt. Die erste Federhülse 15 ist analog zu den Darstellungen gemäß der 1.3 und 2.3 ausgebildet. Die erste Federhülse 15 läßt sich beispielsweise mittels eines Preßsitzes im ersten Aufnahmeabschnitt 14 fixieren und umschließt ein als Spiralfeder ausbildbares Federelement 16 sowie einen kugelförmig ausbildbaren Schließkörper 17. Mittels des Federelementes 16, welches sich an der ersten Federhülse 15 abstützt, wird der kugelförmig ausgebildete Schließkörper 17 an den Ventilsitz 18 gedrückt, der im Gehäuse 70 ausgebildet ist. Unterhalb des Ventilsitzes 18 im Gehäuse 70 befindet sich in diesem eine Durchgangsbohrung, welche zur Bohrung 3, die vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigt, fluchtet. Zur Aufnahme des das Schwingungsdämpfungsventil 13 aufnehmenden Gehäuses 70 gemäß der Ausführungsvariante in 6.1 umfaßt der an der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 fixierte Stutzen 5 einen verlängerten Stutzenhals 73, an dessen Oberseite ein Außengewindeabschnitt ausgebildet, auf welchen das als Überwurfmutter ausbildbare Befestigungselement 6 mit entsprechendem Anzugsdrehmoment befestigbar ist.
6.2 zeigt das Schwingungsdämpfungsventil 13 gemäß 6.1 in vergrößertem Maßstab.
Das Gehäuse 70 umfaßt den ersten Aufnahmeabschnitt 14, in welchem die erste Federhülse 15 mittels eines Preßsitzes 21 aufgenommen ist. Die Stirnseite 24 der ersten Federhülse 15 liegt an einer Begrenzungsfläche des ersten Aufnahmeabschnittes 14 an, welche den Ventilsitz 18 umgibt. Auch gemäß dieser Ausführungsvariante befindet sich am Ventilsitz 18 eine als Drosselstelle fungierende Anprägung 28, die ein vollständiges Verschliessen der Bohrung 3 zum Hochdruckspeicherraum 1 verhindert. Dies ermöglicht den Abbau von Druckwellen zwischen dem Hochdruckspeicherraum 1 und dem Kraftstoffinjektor 26. Die erste Federhülse 15 umfaßt mehrere Abstützflächen 22, an welchen sich das als Spiralfeder ausbildbare Federelement 16 abstützt. Das Federelement 16 seinerseits beaufschlagt den hier kugelförmig ausgebildeten Schließkörper 17, der in einem Durchmesser 20 beschaffen ist. Der Durchmesser 20 des Schließkörpers 17 übersteigt den Durchmesser 19 der Bohrung 3, die vom Innenraum 2 (in 6.2 nicht dargestellt) des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigt. Der kugelförmig ausgebildete Schließkörper 17 berührt die Innenwandung 23 der ersten Federhülse gerade nicht.
Im oberen Bereich der Darstellung gemäß 6.2 ist der Dichtsitz 10 angedeutet, welcher durch den konischen Umfangsflächenbereich 11 an der Unterseite des Hochdruckleitungsanschlusses 9 mit der entsprechenden Ausformung am Gehäuse 70 gebildet wird.
Im Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsvarianten gemäß der 1.1, 2.1, 3.1, 4.1 bzw. 5.1 ist das Schwingungsdämpfungsventil 13 gemäß der Ausführungsvariante nach 6.1 und 6.2 in einem separaten Gehäuse 70 ausgebildet. Die in den 1.1, 2.1, 3.1, 4.1 bzw. 5.1 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils 13 können sämtlich ebenfalls in einem separaten, an die Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 anstellenbaren Gehäuse 70 aufgenommen sein. Dabei ist unerheblich, ob der Schließkörper 17 als kugelförmiger Schließkörper, als plattenförmiger Schließkörper 30 bzw. scheibenförmiger Schließkörper 51 ausgebildet ist und über eine Spiralfeder 16, die erste Tellerfeder 50 bzw. die zweite Tellerfeder 60 in seinen Ventilsitz 18 gedrückt wird.
Sämtlichen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungsdämpfungsventils 13 ist gemeinsam, daß dieses von der Außenseite 4 des Hochdruckspeicherraumes 1 entweder in einem Gehäuse 70 vormontierbar oder in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes 1 montierbar ist, bevor der Hochdruckleitungsanschluß 9 mittels des Befestigungselementes 6 am Stutzen 5 montiert wird. Dadurch läßt sich eine prozeßsichere Montage sowie eine insbesondere hinsichtlich der Dichtigkeit leichter prüfbare Unterbringung eines Schwingungsdämpfungsventils 13 erreichen. Die bisher vorhandenen Schnittstellen wie die Stutzen 5, Bohrungsdurchmesser 19 der vom Innenraum 2 des Hochdruckspeicherraumes 1 abzweigenden Bohrungen 3, Leitungsdurchmesser etc. lassen sich in unveränderter Form beibehalten.

1: Hochdruckspeicherraum (Common Rail)
2: Innenraum
3: Bohrung
4: Außenseite
5: Stutzen
6: Befestigungselement
7: Druckschulter
8: Hülse
9: Hochdruckleitungsanschluß
10: Dichtsitz
11: konischer Umfangsflächenbereich
12: Durchgangsbohrung
13: Schwingungsdämpfungsventil
14: erster Aufnahmeabschnitt
15: erste Federhülse
16: Federelement
17: Schließkörper
18: Ventilsitz
19: Ventilsitzdurchmesser
20: Durchmesser Schließkörper
21: Preßsitz Federhülse
22: Abstützflächen Federelement
23: Wandung Federhülse
24: Stirnfläche Federhülse
25: Hochdruckleitung
26: Kraftstoffinjektor
27: Brennraum
28: Anprägung (Drosselstelle)
30: plattenförmiger Schließkörper
31: Ausnehmung
32: Vorsprung
33: erste Ringfläche
34: zweite Ringfläche
35: Bohrung (Drosselstelle)
40: zweiter Aufnahmeabschnit
41: zweite Federhülse
42: Ausnehmung für zweite Federhülse
50: erste Tellerfeder
50.1: Strömungsquerschnitt
50.2: federnder Steg
51: scheibenförmiger Schließkörper
52: Schließkörperumfang
53: Vorsprung
54: Ausnehmung
55: Bohrung (Drosselstelle)
60: zweite Tellerfeder
61: Stirnfläche Hülse 8
62: Stützfläche Hochdruckleitungsanschluß 9
63: Krümmung
64: Einspannfläche zweite Tellerfeder
65: Federarm
70: Gehäuse für Schwingungsdämpfungsventil 13
71: konischer Umfangsflächenbereich
72: Anformung
73: Stutzenhals
74: Anlagefläche
75: weiterer Dichtsitz

Claims

Schwingungsdämpfungsventil mit einem Federelement (16, 50, 60) und einem Schließelement (17, 30, 51) für einen Hochdruckspeicherraum (1) eines Kraftstoffeinspritzsystems, an dessen Außenseite (4) Stutzen (5) zur Aufnahme von Hochdruckleitungsanschlüssen (9) angeordnet sind, über welche Brennräume (27) einer Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Kraftstoffinjektoren (26) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungsdämpfungsventil (13) von der Außenseite (4) des Hochdruckspeicherraumes (1) montierbar ist und in einem Aufnahmeabschnitt (14, 40) aufgenommen ist, der entweder in der Wandung des Hochdruckspeicherraumes (1) oder in einem an die Außenseite (4) des Hochdruckspeicherraumes (1) angestellten Gehäuse (70) ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hochdruckspeicherraum (1) zuweisenden Ende des Aufnahmeabschnittes (14, 40) ein Ventilsitz (18) für das Schließelement (17, 30, 51) ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeabschnitt (14, 40) für das Schwingungsdämpfungsventil (13) durch den Hochdruckleitungsanschluß (9) abgedichtet ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckleitungsanschluß (9) an dem dem Aufnahmeabschnitt (14, 40) zuweisenden Ende einen konischen Umfangsflächenbereich (11) aufweist, der mit dem Aufnahmeabschnitt (14, 40) einen Dichtsitz (10) bildet.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckleitungsanschluß (9) über einen sich an diesem abstützende Hülse (8) an den Aufnahmeabschnitt (14, 40) angestellt ist, wobei die Hülse (8) über eine Druckschulter (7) eines Befestigungselementes (6) beaufschlagt ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckleitungsanschluß (9) einen ringförmigen Ansatz aufweist, der oberhalb des konischen Umfangsflächenbereiches (11) liegt.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement als Kugelkörper (17) ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement als plattenförmiger Schließkörper (30, 51) ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Spiralfeder (16) ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Tellerfeder (50, 60) ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (50) als flachbauende Tellerfeder mit einer hohen Federkonstanten ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (60) eine niedrige Federkonstante aufweist und Federarme (65) enthält, die teilweise in eine Durchgangsbohrung (12) des Hochdruckleitungsanschlusses (9) hineinragen.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufnahmeabschnitt (14, 40) eine das Federelement (16) und das Schließelement (17) umschließende erste Federhülse (15) eingelassen ist, die Abstützflächen (22) für das Federelement (16) aufweist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Federhülse (15) mit einer Übergangspassung oder einer Preßpassung (21) in dem Aufnahmeabschnitt (14, 40) aufgenommen ist und mit ihrer Stirnfläche (24) auf einer Begrenzungsfläche des Aufnahmeabschnittes (14, 40) aufsitzt.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ausnehmung (42) am Hochdruckleitungsanschluß (9) eine zweite Federhülse (41) eingelassen ist, an der sich das Federelement (16) abstützt.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Federhülse (41) an der Stirnseite (62) des Hochdruckleitungsanschlusses (9) abstützt.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Tellerfeder (50) an der dem Aufnahmeabschnitt (14, 40) zuweisenden Stirnseite des Hochdruckleitungsanschlusses (9) abstützt.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tellerfeder (60) eine Einspannfläche (64) aufweist, die zwischen dem Aufnahmeabschnitt (14, 40) und der diesem zuweisenden Stirnseite (62) des Hochdruckleitungsanschlusses (9) eingespannt ist.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (70) des Schwingungsdämpfungsventils (13) einen konischen Umfangsflächenbereich (71) aufweist, der mit einer Anformung (72) an der Außenseite (4) des Hochdruckspeicherraumes (1) einen weiteren Dichtsitz (75) bildet.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (18) eine Drosselstelle (28), über welche Druckwellen abgebaut werden, umfasst.
Schwingungsdämpfungsventil gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (30, 51) eine als Bohrung ausgeführte Drosselstelle (35, 55), über die Druckwellen abgebaut werden, umfasst.