DE10355124A1 - Druckbegrenzungsventil für Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil für Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen, insbesondere für als Common-Rail-Systeme ausgebildete Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen, mit einem Gehäuse mit einem eingangsseitigen Hochdruckanschluss, mit einem Rücklaufanschluss und mit einer zwischen diesen liegenden Durchflussverbindung, die über ein Ventilelement gesteuert ist, das im Gehäuse verschiebbar geführt und in Richtung auf seine Sperrlage zu einem eingangsseitigen Ventilsitz dichtend federbelastet ist, das ferner über einen eingangsseitig anstehenden Hochdruck anschlagbegrenzt zu öffnen ist, und dessen entgegen der Federkraft druckbeaufschlagte Flächen in der die Durchflussverbindung freigebenden Öffnungslage größer sind als in der Sperrlage. Dadurch, dass das Ventilelement (7) mit einer Kolbenfläche (17) eines im Gehäuse (2) verschiebbaren Kolbens (12) bewegungsmäßig gekoppelt ist, die zum Verschieben des Ventilelements (7) in die Öffnungslage druckbeaufschlagbar ist, kann in bestimmten Betriebszuständen, insbesondere bei abgestelltem Motor, für Wartungszwecke, unabhängig von der Auslegung des Druckbegrenzungsventils, das Ventil geöffnet werden kann, um den Druck in den verbundenen Kraftstoffeinrichtungen auf ein beliebig vorgebbares Niveau abzusenken.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil für Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen, insbesondere für als Common-Rail-Systeme ausgebildete Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen von Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein Druckbegrenzungsventil der vorgenannten Art geht beispielsweise aus der
DE 101 15 162 C1 als bekannt hervor. Zur Steuerung einer zwischen einem eingangsseitigen Hochdruckanschluss und einem Rücklaufanschluss liegenden Durchflussverbindung dient ein nadelförmiges Ventilelement, das mit einem Schaft in der als Schiebeführung ausgebildeten Durchflussverbindung dichtend verschiebbar geführt ist und in Richtung auf seine Sperrlage federbelastet ist. Die Schiebeführung weist einen von der Ventilnadel übersteuerten, im Abstand zum Ventilsitz liegenden Anschlussquerschnitt für den Rücklauf auf. Das dargestellte Druckbegrenzungsventil erlaubt die Absteuerung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffspeicher, wenn der Druck im Kraftstoffspeicher einen vorgegebenen Wert überschreitet. In verschiedenen Betriebszuständen ist es jedoch wünschenswert, den Druck im Kraftstoffspeicher unabhängig von einem durch die Auslegung des Ventils vorgegebenen Wert abzusenken, was mit dem dargestellten Druckbegrenzungsventil nicht möglich ist. - Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, die Funktion des Druckbegrenzungsventils zu erweitern, so dass in bestimmten Betriebszuständen unabhängig von der Auslegung des Druckbegrenzungsventils das Ventil geöffnet werden kann, um den Druck in den verbundenen Kraftstoffeinrichtungen auf ein beliebig vorgebbares Niveau abzusenken.
- Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch Kopplung des Ventilelements mit einer Kolbenfläche, die zum Verschieben des Ventilelements in die Öffnungslage druckbeaufschlagbar ist, kann die Öffnung des Ventils unabhängig von den zu steuernden Kraftstoffdrücken in den verbundenen Kraftstoffeinrichtungen und der Auslegung des Ventils gesteuert werden.
- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass in einfacher Weise eine Entlastung des Kraftstoffsystems vorgenommen werden kann. Eine Systementlastung ist beispielsweise notwendig, wenn im Rahmen der Wartung kraftstoffspeichernde Bauteile auszutauschen oder zu reparieren sind. Nicht zuletzt sind auch Notfälle denkbar, in denen durch eine Notentlastung eine sofortige Absenkung des Kraftstoffdrucks vorgenommen werden muss.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Hier ist eine Fläche eines topfförmigen Kolbens, der zugleich die das Ventilelement in Richtung auf seine Sperrlage belastende Feder aufnimmt, mit einer druckbeaufschlagbaren Kolbenfläche ausgebildet.
- Gemäß Anspruch 3 ist auf der Außenseite des topfförmigen Kolbens ein mit einem Druckanschluss versehenes Ringvolumen vor gesehen, das von einem an dem topfförmigen Kolben angeformten Ringflansch begrenzt ist.
- Gemäß Anspruch 4 erfolgt die Druckbeaufschlagung der Kolbenfläche mit Druckluft.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- Die einzige Figur zeigt eine Querschnittsansicht des Druckbegrenzungsventils.
- Mit der Bezugsziffer
1 ist das Druckbegrenzungsventil in seiner Gesamtheit bezeichnet und mit2 dessen Gehäuse. Im Gehäuse2 ist eine Bohrung3 vorgesehen, die koaxial auf eine Bohrung4 ausläuft, die mit einem Hochdruckanschluss5 in Verbindung steht. Im Übergang der Bohrung3 auf die Bohrung4 liegt der Ventilsitz6 , der mit einer Ventilnadel7 zusammenwirkt. Der Ventilsitz6 ist in einer Ventilplatte7 ausgebildet, die zwischen dem Gehäuse3 und dem den Hochdruckanschluss5 beinhaltenden Gehäuseteil8 liegt. Die Ventilplatte7 beinhaltet einen dem Ventilsitz6 zugeordneten Ventilkegel, an dem die Ventilnadel7 in der Sperrstellung mit ihrem abgerundeten Ende anliegt. Die Ventilnadel7 besteht in einem kolbenförmigen Bauteil, das in der Bohrung3 dichtend verschiebbar geführt ist, wobei ein auf den Rücklaufanschluss9 radial ausmündender Anschlussquerschnitt10 überdeckt wird, der im Abstand zum Ventilsitz6 liegt und von der Ventilnadel7 übersteuerbar ist. Um die Ventilnadel7 in Sperrlage zu halten, dient eine vorgespannte Feder11 , die im Innern eines topfförmigen Kolbens12 angeordnet ist. Die Feder11 wird zwischen einem Federteller14 und dem zum Kolben12 gehörigen Kolbenboden13 auf Vorspannung gehalten. Zur Justierung der gewünschten Federkraft dient eine Einstellschraube15 , die am Federteller14 angreift. Der topfförmige Kolben12 ist mit einem Flansch16 ausgebildet, der eine Kolbenfläche17 beinhaltet, die ein Ringvolumen18 auf der Außenseite des topfförmigen Kolbens12 begrenzt, das mit einem Druckluftanschluss19 verbunden ist. - Die Feder und die Flächenverhältnisse sind in bekannter Weise so ausgelegt, dass das Druckbegrenzungsventil öffnet, wenn in den angeschlossenen Kraftstoffeinrichtungen ein Druckwert erreicht wird, der über einem festgelegten Maximalwert liegt. Zum Öffnen wird die Düsennadel
7 unter Kompression der Feder11 verschoben, bis der von der Düsennadel7 übersteuerte Anschlussquerschnitt10 freigegeben wird und durch Absteuerung eine Absenkung des Kraftstoffdrucks in den verbundenen Kraftstoffeinrichtungen, beispielsweise einem Druckspeicher für Kraftstoff, erfolgt. Wird ein durch die Auslegung des Ventils vorgegebener minimaler Grenzdruck erreicht, wird über die Kraft der Feder11 das Druckbegrenzungsventil wieder geschlossen. Öffnungs- und Schließdruck sind unterschiedlich, weil die entgegen der Federkraft druckbeaufschlagte Fläche der Ventilnadel in der die Durchflussverbindung freigebenden Öffnungslage größer gewählt ist als in der Sperrlage. Dadurch lässt sich unerwünschtes Pendeln des Ventilelements bei geringen Druckschwankungen verhindern. - Unabhängig vom Druck in den mit dem Druckbegrenzungsventil
1 verbundenen Kraftstoffeinrichtungen kann eine Druckabsenkung im mit dem Druckbegrenzungsventil1 verbundenen Kraftstoffsystem durch Druckbeaufschlagung des Ringvolumens18 erfolgen. Wird das Ringvolumen18 über den Druckluftanschluss19 mit Druckluft beaufschlagt, wirkt an der Kolbenfläche17 ein Druck, der den Kolben12 unter Kompression der Feder11 in Öffnungsrichtung verschiebt, wobei die Ventilnadel7 mitgenommen wird bzw. durch den anliegenden Kraftstoffdruck nach geführt wird und den Durchgang zum Anschlussquerschnitt10 freigibt. Auf diese Weise kann in beliebigen Betriebszuständen auf Notsituationen reagiert werden und eine Druckabsenkung in den Kraftstoffeinrichtungen über den Rücklaufanschluss9 herbeigeführt werden. Insbesondere kann die Einrichtung dazu genutzt werden, um eine Systementlastung bei der Wartung bei abgestelltem Motor vorzunehmen. - In dem erfindungsgemäßen Ventil ist mit einfachen konstruktiven Mitteln eine weitere Funktion integriert, so dass der Anwendungsbereich des Druckbegrenzungsventils
1 erweitert wurde.
Claims (4)
- Druckbegrenzungsventil für Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen, insbesondere für als Common-Rail-Systeme ausgebildete Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen, mit einem Gehäuse mit einem eingangsseitigen Hochdruckanschluss, mit einem Rücklaufanschluss und mit einer zwischen diesen liegenden Durchflussverbindung, die über ein Ventilelement gesteuert ist, das im Gehäuse verschiebbar geführt und in Richtung auf seine Sperrlage zu einem eingangsseitigen Ventilsitz dichtend federbelastet ist, das ferner über einen eingangsseitig anstehenden Hochdruck anschlagbegrenzt zu öffnen ist, und dessen entgegen der Federkraft druckbeaufschlagte Flächen in der die Durchflussverbindung freigebenden Öffnungslage größer sind als in der Sperrlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (
7 ) mit einer Kolbenfläche (17 ) eines im Gehäuse (2 ) verschiebbaren Kolbens (12 ) bewegungsmäßig gekoppelt ist, die zum Verschieben des Ventilelements (7 ) in die Öffnungslage druckbeaufschlagbar ist. - Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbeaufschlagte Kolbenfläche (
17 ) an einem topfförmigen Kolben (12 ) ausgebildet ist, der auf seiner Innenseite die das Ventilelement (7 ) in Richtung auf seine Sperrlage belastende, einerseits am Topfboden (13 ) und andererseits am Gehäuse (2 ) abgestützte Feder (11 ) aufnimmt. - Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (
2 ) ein auf der Außenseite des topfförmigen Kolbens (12 ) angeordnetes, mit einem Druckanschluss (19 ) versehenes Ringvolumen (18 ) vorgesehen ist, das axial von einem an dem topfförmigen Kolben (12 ) angeformten Ringflansch (16 ) begrenzt ist, der eine druckbeaufschlagbare ringförmige Kolbenfläche (17 ) darstellt. - Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung der Kolbenfläche (
17 ) mit Druckluft erfolgt.
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