DE112011100389T5

DE112011100389T5 - Kompakter druckregler für den kraftstoffdurchfluss

Info

Publication number: DE112011100389T5
Application number: DE201111100389
Authority: DE
Inventors: Juvenal Herrera
Original assignee: Continental Automotive Systems US Inc; Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-12-13
Also published as: WO2011094479A3; BR112012018798A2; CN102770661A; US20110186152A1; WO2011094479A2

Abstract

Ein Durchfluss-Druckregler (10') weist einen Körper (20') auf, welcher einen Kraftstoffeinlass (23) und einen Kraftstoffauslass (25) aufweist und wobei eine Kraftstoffkammer (22') dazwischen gebildet ist. Ein Ventilsitz (24') ist in dem Körper an dem Kraftstoffauslass gebildet. Ein Ventilelement (26') ist zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Positionen beweglich und weist eine Auflagefläche (36) auf, die mit dem Ventilsitz in der geschlossenen Position in Eingriff ist. Ein Gehäuse (46) weist ein proximales Ende (56) auf, das mit dem Körper gekoppelt ist, wobei ein distales Ende (58) des Körpers einen Gehäusekraftstoffauslass (60) aufweist. Eine Schraubendruckfeder (40) ist zwischen dem Ventilelement und dem Gehäuse angeordnet und ausgebildet und angeordnet, um das Ventilelement in der geschlossenen Position vorzuspannen. Das Ventilelement weist eine Feder-Kopplungsfläche (50) auf, die mit einem Ende der Feder gekoppelt ist und das Gehäuse weist eine Feder-Haltestruktur (44) auf, die mit dem anderen Ende der Feder gekoppelt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet bezieht sich auf Kraftstoffzuführungssysteme, und insbesondere auf einen kompakten Druckregler für den Kraftstoffdurchfluss zum Leiten eines Kraftstoffflusses innerhalb eines Kraftstoffsystems.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die meisten modernen Fahrzeug-Kraftstoffsysteme verwenden Kraftstoff-Injektoren oder Kraftstoffeinspritzdüsen zum Liefern von Kraftstoff für die Verbrennung an die Motorzylinder. Die Kraftstoff-Injektoren sind an einer Kraftstoffleitung befestigt, welcher durch eine Kraftstoffpumpe Kraftstoff geliefert wird. Der Druck, bei welchem der Kraftstoff der Kraftstoffleitung zugeführt wird, muss gemessen werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Kraftstoff-Injektors bereitzustellen. Das Messen erfolgt durch die Verwendung eines Druckreglers, welcher den Druck des Kraftstoffs in dem System bei jedem Motordrehzahlniveau regelt (engl. controls).
Mit Bezug auf 1 ist ein typischer Aufbau eines Druckreglers gezeigt, welcher allgemein mit 10 bezeichnet ist, und vom Typ ist, wie er in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2006/0108007 A1 offenbart ist. Der Regler 10 weist einen Kraftstoff-Röhrenkörper 20 auf, welcher eine Kraftstoffkammer 22 bildet, die Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe in den Druckregler 10 leitet (nicht dargestellt). Das Gehäuse 20 weist einen Ventilsitz 24 auf, der mit einem Ventilelement 26 zusammenwirkt oder zusammenarbeitet. Das Ventilelement 26 ist zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position beweglich angeordnet. In der geschlossenen Position kommt das Ventilelement in dichtenden Kontakt mit dem Ventilsitz 24 und verhindert dadurch, dass Kraftstoff an dem Ventilsitz vorbeifließen kann. Das Ventilelement 26 ist in der geschlossenen Position durch eine tellerförmige Feder 28 (engl. disk-type spring) vorgespannt, welche durch Umklammern oder Umbördeln mit einer Kante davon an einem Gehäuse 30 am Platz gehalten wird. Unter Druckstehender Kraftstoff fließt in und akkumuliert in dem Röhrenkörper 22 und berührt oder kontaktiert den Boden des Ventilelements. Wenn der Druck des Kraftstoffs ausreichend ist, um die Federkraft der Feder 28 zu überwinden, dann drückt der unter Druck stehende Kraftstoff das Ventilelement 26 aus dem Ventilsitz 24 in die geöffnete Position. Kraftstoff fließt dann an dem Ventilsitz 24 vorbei und durch Kraftstoffauslässe 32 in einem Deckel 34.
Während solche Druckregler sich als zufriedenstellend erwiesen haben, benötigen sie entweder eine große Zahl von Teilen oder große Teile.
Daher besteht ein Bedarf einen verbesserten Kraftstoff-Druckregler bereitzustellen, mit weniger und kleineren Teilen als herkömmliche Regler, um die Materialkosten und die Herstellungskosten hierfür zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Bedürfnis, auf das oben Bezug genommen worden ist, zu befriedigen. Gemäß den Prinzipien einer Ausführungsform wird dieses Ziel erreicht durch Bereitstellen eines Durchfluss-Druckreglers, welcher einen Körper mit einem Kraftstoffeinlass und einem Kraftstoffauslass aufweist, wobei eine Kraftstoffkammer dazwischen ausgebildet ist. Ein Ventilsitz ist in dem Körper im Allgemeinen an dem Kraftstoffauslass ausgebildet. Ein Ventilelement ist zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position beweglich. Das Ventilelement weist eine Auflagefläche (engl. seating surface) auf, die mit dem Ventilsitz in der geschlossenen Position in Eingriff oder Kontakt kommt, um zu verhindern, dass Kraftstoff durch den Kraftstoffauslass austritt. Ein Gehäuse weist ein proximales Ende auf, das mit dem Körper gekoppelt ist. Ein distales Ende des Gehäuses weist wenigstens einen Gehäuse-Kraftstoffauslass darin auf. Eine Schraubenfeder (engl. coil compression spring) weist erste und zweite Enden auf. Die Feder ist zwischen dem Ventilelement und dem Gehäuse angeordnet und ausgebildet und angeordnet das Ventilelement in der geschlossenen Position vorzuspannen entgegen dem Druck, der auf das Ventilelement durch Kraftstoff in der Kraftstoffkammer ausgeübt wird. Das Ventilelement weist eine Feder-Kopplungsfläche auf, die mit einem Ende der Feder gekoppelt ist und das Gehäuse weist eine Feder-Haltestruktur auf, die mit dem anderen Ende der Feder gekoppelt ist. Die Feder ist ausgebildet und angeordnet, so dass das Ventilelement, sich aus einer Position, in welcher es mit dem Ventilsitz gekoppelt ist, in eine geöffnete Position bewegen kann, wenn ein vorbestimmter Druck in der Kraftstoffkammer aufgebaut ist, wodurch der Kraftstoffauslass des Körpers mit dem Kraftstoffauslass des Gehäuses kommunizieren oder zusammenwirken kann (engl communicates).
Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, sowie die Betriebsweise und die Funktionsweise der vom Aufbau abhängigen Elemente, die Kombination von Teilen und eine wirtschaftliche Fertigung, werden deutlicher durch die Betrachtung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Ansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, welche alle einen Teil dieser Beschreibung bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann einfacher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform hiervon nachvollzogen werden, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, in welchen:
1 eine Schnittansicht ist eines herkömmlichen Kraftstoff-Druckreglers.
2 eine Schnittansicht eines Kraftstoffdruckreglers ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bezug nehmend auf 2 ist ein Kraftstoff-Druckregler gezeigt, allgemein bezeichnet mit 10', gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Regler 10 wird vorzugsweise in Kraftstoffsystemen von Fahrzeugen verwendet, insbesondere in Kraftstoffzuführungsmodulen. Der Regler 10' weist im Allgemeinen einen zylindrischen, rohförmigen Körper oder Röhrenkörper 20' auf, welcher eine Kraftstoffkammer 22' aufweist, die Kraftstoff aufnimmt, welcher durch eine Kraftstoffpumpe geliefert wird und durch einen Kraftstoffeinlass 23 des Körpers 20 eintritt (nicht gezeigt). Der Körper 20' weist einen Ventilsitz 24' an einem Kraftstoffauslass 25 des Körpers 20' auf. Der Ventilsitz 24' wirkt mit einem Ventilelement 26' zusammen.
Das Ventilelement 26' ist vorzugsweise ein halbkugelförmiges Element, welches eine konvexe Auflagefläche 36 aufweist, die selektive mit dem Ventilsitz 24 in Eingriff oder Kontakt kommt. Insbesondere ist die Dichtungsfläche 38, die den Ventilsitz 24 bildet, als eine konkave, ringförmige Fläche in den Körper 20' durch ein Formelement oder durch das Ventilelement 26' geprägt (engl. coined). Die Dichtungsfläche 38 ist mit der konvexen Auflagefläche 36 des Ventilelements 26' in einer geschlossenen Position gepaart und verhindert dadurch, dass Kraftstoff an dem Ventilsitz 24 vorbeifließt. Das Ventilelement 26' ist in der geschlossenen Position durch eine Druckfeder 40, vorzugsweise eine Schraubenfeder, vorgespannt, die an einem Ende 42 davon durch eine Feder-Haltestruktur am Platz gehalten wird, vorzugsweise in der Form einer Arretierung 44 in einem Gehäuse 46 des Reglers 10'. Die Arretierung 44 erstreckt sich in Richtung des Ventilelements 26'.
Wie in 2 gezeigt weist das halbkugelförmige Ventilelement 26' eine im Wesentlichen zylindrische Aussparung 48 auf, welche eine flache Oberfläche 50 als eine Federkopplungsfläche (engl. spring engaging surface) bildet. Das Ende 52 der Feder 40 ist mit der flachen Oberfläche 50 gekoppelt. Eine Seitenwand 54 und die flache Oberfläche 50 bilden einen Innenabschnitt 51 des Ventilelements 26' und helfen den Abschnitt der Feder 40, welcher sich in dem Innenabschnitt 51 befindet, auszurichten und zu führen. Die flache Oberfläche 50 kann zur Reduzierung der Herstellungskosten unbearbeitet bleiben (keine Oberflächenbearbeitung aufweisen). Wie in 2 gezeigt ist, sind die Arretierung 44, die Feder 40 und das Ventilelement 26 entlang einer gemeinsamen Achse A ausgerichtet.
Das im Wesentlichen zylindrische Gehäuse 46 ist an einem Ende 56 davon mit einem äußeren Umfang des Röhrenkörpers 20' fest verbunden oder gekoppelt. Infolgedessen sind der Körper 20' und das Gehäuse 46 entlang der gemeinsamen Achse A ausgerichtet. Das proximale Ende 56 des Gehäuses 46 ist ein offenes Ende. Ein distales Ende 58 des Gehäuses 46 ist ein im Wesentlichen geschlossenes Ende, das wenigstens einen Gehäuse-Kraftstoffauslass 60 darin aufweist. Infolgedessen bildet das Gehäuse 46 eine Kammer 57, die die Feder 40 umgibt oder umschließt. Die Kammer 57 kommuniziert mit der Kraftstoffkammer 22', wenn das Ventilelement 26' in der geöffneten Position ist.
Unter Druck stehender Kraftstoff fließt in die Kraftstoffkammer 22' und sammelt sich dort an und kontaktiert die Oberfläche 36 des Ventilelements 26'. Wenn der Kraftstoffdruck ausreichend ist, um die Vorspannkraft der Feder 40 zu übersteigen, drückt der unter Druck stehende Kraftstoff das Ventilelement 26' aus dem Ventilsitz 24' in die geöffnete Position. Kraftstoff fließt dann durch den Kraftstoffauslass 25 des Körpers 20' und durch die Gehäuse-Kraftstoffauslässe 60 in dem Gehäuse 46.
Der Druckregler 10' benötigt keinen Federdeckel wie der Regler 10 gemäß 1. Ferner verwendet der Regler 10' eine kompakte, einfache Schraubenfeder, statt einer großen Tellerfeder, wie der Regler 10. Infolgedessen ist der Regler 10' kompakter und weniger aufwendig in der Herstellung als Regler 10.
Die vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen wurden gezeigt und beschrieben zum Zwecke der Darstellung der strukturellen und funktionellen Prinzipien der vorliegenden Erfindung, sowie zur Darstellung der Verfahren des Entwickelns der bevorzugten Ausführungsformen und können Änderungen unterworfen werden, ohne von diesen Prinzipien abzuweichen. Daher umfasst diese Erfindung alle Modifikationen, die vom Gegenstand der nachfolgenden Ansprüche umfasst sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2006/0108007 A1 [0003]

Claims

Ein Durchfluss-Druckregler aufweisend: einen Körper, welcher einen Kraftstoffeinlass und einen Kraftstoffauslass aufweist und wobei eine Kraftstoffkammer dazwischen gebildet wird, einen Ventilsitz, welcher in dem Körper im Wesentlichen an dem Kraftstoffauslass ausgebildet ist, ein Ventilelement, welches zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Positionen beweglich ist, wobei das Ventilelement eine Auflagefläche aufweist, die mit dem Ventilsitz in der geschlossenen Position in Eingriff ist, um zu verhindern, dass Kraftstoff durch den Kraftstoffauslass austritt, ein Gehäuse, welches ein proximales Ende aufweist, das mit dem Körper gekoppelt ist, und wobei ein distales Ende des Gehäuses wenigstens einen Gehäusekraftstoffauslass aufweist, und eine Schraubendruckfeder, welche erste und zweite Enden aufweist, wobei die Feder zwischen dem Ventilelement und dem Gehäuse angeordnet ist und ausgebildet und angeordnet ist, um das Ventilelement in der geschlossenen Position vorzuspannen gegen den Druck, der auf das Ventilelement durch den Kraftstoff in der Kraftstoffkammer ausgeübt wird, wobei das Ventilelement eine Feder-Kopplungsfläche aufweist, die mit einem Ende der Feder gekoppelt ist und das Gehäuse eine Feder- Haltestruktur aufweist, die mit dem anderen Ende der Feder gekoppelt ist, wobei die Feder derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Ventilelement sich von einer Position, in welcher es mit dem Ventilsitz in Eingriff ist, in die geöffnete Position bewegen kann, wenn ein vorbestimmter Druck in der Kraftstoffkammer aufgebaut ist, wodurch der Kraftstoffauslass des Körpers mit dem Kraftstoffauslass des Gehäuses zusammenwirkt.
Der Regler nach Anspruch 1, wobei das Ventilelement die Feder und die Feder-Haltestruktur entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.
Der Regler nach Anspruch 1, wobei das Ventilelement ein halbkugelförmiges Element ist mit einer Auflagefläche, welche eine konvexe Fläche aufweist, wobei das halbkugelförmige Element einen Ausschnitt darin aufweist, der eine Feder-Kopplungsfläche mit einer flachen Oberfläche bildet.
Der Regler nach Anspruch 3, wobei der Ausschnitt im allgemeinen zylindrisch ausgebildet ist, mit einer Seitenwand, die zusammen mit der flachen Oberfläche einen Innenabschnitt des Ventilelements bildet, wobei ein Abschnitt der Feder in dem Innenabschnitt angeordnet ist.
Der Regler nach Anspruch 2, wobei die Feder-Haltestruktur als eine Arretierung in dem Gehäuse ausgebildet ist.
Der Regler nach Anspruch 5, wobei die Arretierung sich in Richtung des Ventilelements erstreckt.
Der Regler nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse und der Körper im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.
Der Regler nach Anspruch 1, wobei das proximale Ende des Gehäuses ein offenes Ende ist und das distale Ende des Gehäuses ein im Wesentlichen geschlossenes Ende ist.
Der Regler nach Anspruch 1, wobei der Ventilsitz als eine konkave Dichtungsfläche ausgebildet ist, die mit der konvexen Auflagefläche des Ventilelements in der geschlossenen Position gepaart ist.
Ein Durchfluss-Druckregler aufweisend: einen Körper, welcher einen Kraftstoffeinlass und einen Kraftstoffauslass aufweist und wobei eine Kraftstoffkammer dazwischen ausbildet ist, einen Ventilsitz, welcher in dem Körper im Wesentlichen an dem Kraftstoffauslass ausgebildet ist, ein Ventilelement, das zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Positionen beweglich ist, wobei das Ventilelement eine Auflagefläche aufweist, die mit dem Ventilsitz in der geschlossenen Position in Eingriff ist, um zu verhindern, dass Kraftstoff durch den Kraftstoffauslass hindurchtreten kann, ein Gehäuse, welches ein proximales Ende, das mit dem Körper gekoppelt ist, aufweist und, wobei ein distales Ende des Gehäuses, wenigstens einen Gehäusekraftstoffauslass aufweist, und eine Schraubendruckfeder, welche erste und zweite Enden aufweist, wobei die Feder zwischen dem Ventilelement und dem Gehäuse angeordnet ist und ausgebildet und angeordnet ist, um das Ventilelement in der geschlossenen Position vorzuspannen gegen einen Druck, der auf das Ventilelement durch den Kraftstoff in der Kraftstoffkammer ausgeübt wird, wobei das Ventilelement eine flache Feder-Kopplungsfläche aufweist, die mit einem Ende der Feder gekoppelt ist und wobei das Gehäuse eine Arretierung aufweist, die mit dem anderen Ende der Feder gekoppelt ist, wobei die Feder derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Ventilelement sich aus dem Eingriff mit dem Ventilsitz in die geöffnete Position bewegen kann, wenn ein vorbestimmter Druck in der Kraftstoffkammer aufgebaut ist, wodurch der Kraftstoffauslass des Körpers mit dem Kraftstoffauslass des Gehäuses kommuniziert.
Der Regler nach Anspruch 10, wobei das Ventilelement, die Feder und die Arretierung entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.
Der Regler nach Anspruch 10, wobei das Ventilelement ein halbkugelförmiges Element mit einer Auflagefläche ist, welches eine konvexe Fläche ist, wobei das halbkugelförmige Element einen Ausschnitt aufweist, der eine flache Feder-Kopplungsfläche bildet.
Der Regler nach Anspruch 12, wobei der Ausschnitt im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, mit einer Seitenwand, welche zusammen mit der flachen Feder-Kopplungsfläche einen Innenabschnitt des Ventilelements bildet, wobei ein Abschnitt der Feder in dem Innenabschnitt angeordnet ist.
Der Regler nach Anspruch 10, wobei die Arretierung sich in Richtung des Ventilelements erstreckt.
Der Regler nach Anspruch 10, wobei beide, das Gehäuse und der Körper, im Wesentlichen zylindrisch und entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.
Der Regler nach Anspruch 10, wobei das proximale Ende des Gehäuses ein offenes Ende und das distale Ende des Gehäuses ein im Wesentlichen geschlossenes Ende ist.
Der Regler nach Anspruch 10, wobei der Ventilsitz als eine konkave Dichtungsfläche ausgebildet ist, die mit der konvexen Auflagefläche des Ventilelements in der geschlossenen Position gepaart ist.