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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckregler.
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STAND DER TECHNIK
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Das Kraftstoffzufuhrsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, die an einem Fahrzeug montiert ist, ist mit einer Pumpe und einem Druckregler ausgebildet. Die Pumpe führt Kraftstoff einem Kraftstoff-Einspritzventil durch eine Kraftstoffleitung zu, indem sie Kraftstoff aus einem Kraftstofftank pumpt. Der Druckregler verhindert einen übermäßigen Anstieg des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung, der durch den Betrieb der Pumpe geregelt wird. Ein Beispiel dieser Art herkömmlicher Druckregler ist in der
JP 2001-99027 A (siehe Absatz [0026],
2) beschrieben.
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Der Druckregler hat einen Kraftstoffkanal zum Rückführen von Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung zurück zum Kraftstofftank. Daneben hat der Druckregler ferner ein bewegliches Teil, das durch die Kraft versetzt bzw. verschoben wird, die durch den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung erzeugt wird. Der Druckregler variiert die Strömungsrate des Kraftstoffs gemäß der Position des beweglichen Teils, wenn der Kraftstoff von der Kraftstoffleitung zum Kraftstofftank durch den Kraftstoffkanal zurückgeführt wird. Insbesondere wird die Menge des durch die Kraftstoffleitung zum Kraftstofftank durch den Kraftstoffkanal strömenden Kraftstoffs durch eine Verschiebung des beweglichen Teils, die durch eine Zunahme des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung verursacht wird, erhöht.
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Bei einem übermäßigen Anstieg des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung, der durch den Betrieb der Pumpe geregelt wird, dient das Ausbilden des vorgenannten Druckreglers im Kraftstoffzufuhrsystem zum Erhöhen der Strömungsrate des Kraftstoffs, der aus der Kraftstoffleitung durch den Kraftstoffkanal zum Kraftstofftank fließt, in Folge der Verschiebung des beweglichen Teils, die durch die Zunahme des Kraftstoffdrucks verursacht wird, wodurch ein übermäßiger Anstieg des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung verhindert wird.
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Ein Druckregler mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist zudem aus der
EP 2 009 274 A2 bekannt. Ein weiterer Druckregler ist Gegenstand der
JP 2003 -
322 266 A .
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Erfindung zu lösende Aufgabe
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Wenn beabsichtigt ist, die Zerstäubung des Kraftstoffs, der durch das Kraftstoff-Einspritzventil eingesprüht werden soll, um eine zufriedenstellende Verbrennung des Kraftstoffs zu erzielen, zu unterstützen, oder die durch das Kraftstoff-Einspritzventil einzusprühende Menge von Kraftstoff zu erhöhen, um die Ausgangsleistung der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen, ist es bevorzugt, den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung zu erhöhen. Jedoch ist es, selbst wenn versucht wird die Kraftstoffzufuhrrate der Pumpe durch Erhöhen der Betriebsrate der Pumpe zu erhöhen, unmöglich, den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung entsprechend effizient zu erhöhen.
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Dies führt dazu, dass, je höher der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung wird, die Zufuhr von Kraftstoff von der Pumpe zur Kraftstoffleitung umso schwerer wird, und das Fließen von Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung über den Kraftstoffkanal des Druckreglers zum Kraftstofftank umso leichter wird. Hierzu zeigt eine durchgezogene Linie in 7 eine aus dem Stand der Technik bekannte Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung und der Strömungsrate des von der Pumpe zur Kraftstoffleitung zugeführten Kraftstoffs wenn die Betriebsrate der Pumpe konstant ist, wohingegen eine gestrichelte Linie in 7 eine aus dem Stand der Technik bekannte Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung und der Strömungsrate des aus der Kraftstoffleitung durch den Kraftstoffkanal des Druckreglers zum Kraftstofftank zurück fließenden Kraftstoffs zeigt, wenn die Betriebsrate der Pumpe konstant ist.
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Wie aus 7 ersichtlich ist, ist, je höher der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung ist, die Strömungsrate des von der Pumpe zur Kraftstoffleitung zugeführten Kraftstoffs (durchgezogene Linie) umso niedriger, und die Strömungsrate des aus der Kraftstoffleitung durch den Kraftstoffkanal des Druckreglers zum Kraftstofftank zurückgeführten Kraftstoffs (gestrichelte Linie) umso höher, wenn die Betriebsrate der Pumpe konstant ist. In anderen Worten: je höher der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung ist, desto schwieriger wird es, Kraftstoff der Kraftstoffleitung zuzuführen, und desto einfacher wird es, dass Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung durch den Kraftstoffkanal des Druckreglers zum Kraftstofftank zurück strömt, wie vorstehend beschrieben. Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung bereits hoch ist, führt die Erhöhung der Pumpenbetriebsrate somit nicht zu einer wesentlichen Zunahme des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung, selbst wenn die Pumpenbetriebsrate erhöht wird, um den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung zu erhöhen, woraus folgt, dass der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung nicht effizient erhöht werden kann.
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Ein Versuch zum Erhöhen des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung unter derartigen Umständen macht es erforderlich, die Pumpe bei Bedingungen zu betreiben, wo die Betriebsrate der Pumpe noch weiter erhöht wird, was zu einem unvermeidbaren Anstieg des Energieverbrauchs führt. Darüber hinaus kann es auch nötig werden, dass die vorstehend genannte Pumpe vergrößert werden muss, um die Kraftstoffzufuhrrate der Pumpe zu erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der vorgenannten Umstände gemacht. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Druckregler zu schaffen, der es ermöglicht, den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung entsprechend effizient zu erhöhen, wenn versucht wird die Kraftstoffzufuhrrate einer Pumpe durch Erhöhen der Pumpenbetriebsrate zu erhöhen, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung hoch ist.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Druckregler mit einem beweglichen Teil und einem Stopper geschaffen. Das bewegliche Teil ist ein Ventilkörper und wird durch eine Kraft verschoben, die durch einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffleitung erzeugt wird, der durch den Betrieb einer Pumpe geregelt wird. Wenn Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung durch einen Kraftstoffkanal ausgegeben wird, wird die Strömungsrate bzw. Fördermenge des Kraftstoffs gemäß der Position des Ventilkörpers variiert. Der Stopper ist zylindrisch und kann mit dem Ventilkörper in Kontakt gelangen, wenn der Ventilkörper in Folge einer Zunahme des Kraftstoffdrucks verschoben wird. Der Stopper verringert einen Kraftstoffflussbereich des Kraftstoffkanals, wenn der Ventilkörper aufgrund einer Zunahme des Kraftstoffdrucks verschoben wird. Daher wird, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung hoch ist, der Kraftstoffflussbereich des vorstehend genannten Kraftstoffkanals verringert, wie vorstehend beschrieben, wodurch es möglich wird, die Strömungsrate des Kraftstoffs zu verringern, wenn der Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung durch den Kraftstoffkanal ausgegeben wird. In anderen Worten: der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung wird weniger wahrscheinlich durch den Kraftstoffkanal ausgegeben. Da der Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung weniger wahrscheinlich durch den Kraftstoffkanal ausgegeben wird, wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, entsprechend den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung in effizienter Weise zu erhöhen, wenn versucht wird, die Kraftstoffzufuhrrate der Pumpe durch Erhöhen der Betriebsrate der Pumpe zu erhöhen, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung hoch ist.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Druckregler ist eine Leitung, die einen Teil des Kraftstoffkanals bildet, in dem Ventilkörper ausgebildet, und der Stopper ist stromab der Leitung vorgesehen. In diesem Fall verringert der Stopper den Kraftstoffflussbereich eines stromabwärtigen Abschnitts des Kraftstoffkanals, wenn der Ventilkörper aufgrund einer Zunahme des Kraftstoffdrucks verschoben wird. Die Leitung des Ventilkörpers ist mit einer Einschnürung bzw. Engstelle vorgesehen, um den Kraftstoffflussbereich der Leitung des Kraftstoffkanals, durch den Kraftstoff strömt, zu verringern. Aufgrund der in der vorstehend genannten Leitung des Ventilkörpers wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Engstelle nimmt die Strömungsrate des Kraftstoffs, der aus der Kraftstoffleitung durch den Kraftstoffkanal strömt, ab, und der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung steigt daher mit einem guten Antwortverhalten, wenn die Pumpenbetriebsrate erhöht wird.
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Der Ventilkörper ist an einem mittleren Teil einer Membran fixiert, die einen Innenraum eines Gehäuses in eine Hochdruckkammer und eine Niederdruckkammer unterteilt, wobei die Leitung die Hochdruckkammer und die Niederdruckkammer verbindet. Der vorstehend beschriebene Stopper ist, mittels Presspassen einer Außenfläche des Stoppers, in dem Gehäuse in einem Abschnitt des Gehäuses fixiert, der in der Niederdruckkammer angeordnet ist und dem Ventilkörper gegenüber liegt, und weist eine Stirnfläche auf, die einer stromabwärtigen Öffnung der Leitung gegenüber liegt. In diesem Fall nimmt der Abstand zwischen der stromabwärtigen Öffnung der Leitung und der Stirnfläche ab, wenn der Ventilkörper in Folge einer Zunahme des Kraftstoffdrucks verschoben wird, wodurch der Kraftstoffflussbereich eines stromabwärtigen Abschnitts der Leitung des Kraftstoffkanals verringert wird. Mit dieser Anordnung wird der Kraftstoffflussbereich des stromabwärtigen Abschnitts der vorstehend genannten Leitung des Kraftstoffkanals bei der vorgenannten Verschiebung des Ventilkörpers zuverlässig verringert.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Kraftstoffzufuhrsystem zeigt, bei dem ein Druckregler gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, sowie eine Verbrennungskraftmaschine, bei welcher das Kraftstoffzufuhrsystem Anwendung findet;
- 2 ist eine schematische Darstellung, welche die Struktur des Druckreglers zeigt;
- 3 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Ventilkörper des Druckreglers verschoben ist;
- 4 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Ventilkörper des Druckreglers verschoben ist;
- 5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung und der Strömungsrate des durch den Kraftstoffkanal des Druckreglers zum Kraftstofftank zurück geführten Kraftstoffs zeigt;
- 6 ist ein Graph, der eine Differenz in der Beziehung zwischen der Strömungsrate des durch den Kraftstoffkanal des Druckreglers aus der Kraftstoffleitung zum Kraftstofftank zurück geführten Kraftstoffs und dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung zeigt, die durch das Vorhandensein/Fehlen einer Engstelle verursacht wird; und
- 7 ist ein Graph, der eine aus dem Stand der Technik bekannte Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung und der Strömungsrate des von einer Pumpe zur Kraftstoffleitung zugeführten Kraftstoffs zeigt, sowie eine aus dem Stand der Technik bekannte Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung und der Strömungsrate des aus der Kraftstoffleitung durch den Kraftstoffkanal des Druckreglers zum Kraftstofftank zurück geführten Kraftstoffs zeigt.
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BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Druckregler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben. Der Druckregler ist in einem Kraftstoffzufuhrsystem für eine Verbrennungskraftmaschine für ein Automobil vorgesehen.
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Bei einer in 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine 1 fließt eine Mischung aus Luft bzw. ein Luftgemisch durch eine Ansaugleitung 2 und Kraftstoff, der durch einen Injektor (Kraftstoff-Einspritzventil) 6 eingespritzt wird, wird in eine Brennkammer 3 eingebracht, wobei eine Kurbelwelle 14 in Reaktion auf das auf und ab bewegen eines Kolbens 13 in Folge der Verbrennung dieser Mischung rotiert. Anschließend wird diese Mischung nach der Verbrennung als Abgas in eine Abgasleitung 15 ausgegeben. Die Verbrennungskraftmaschine 1 ist zudem mit einem Kraftstoffzufuhrsystem 7 zum Zuführen von Kraftstoff zum vorstehend genannten Injektor 6 ausgebildet. Das Kraftstoffzufuhrsystem 7 ist mit einer Förderpumpe 9 zum Pumpen von in einem Kraftstofftank 8 gespeicherten Kraftstoff, einer Kraftstoffleitung 31 zum Führen des von der Förderpumpe 9 gepumpten Kraftstoffs zum Injektor 6 sowie einen Druckregler 32 zum Vermeiden eines übermäßigen Anstiegs des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung 31 ausgebildet.
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Bei dem vorstehend genannten Kraftstoffzufuhrsystem 7 wird der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 durch gesteuertes Betreiben der Förderpumpe 9 mittels einer elektronische Steuereinheit 16 geregelt. Mit der elektronische Steuereinheit 16 ist ein Drucksensor 23 verbunden, der den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 erfasst. Die elektronische Steuereinheit 16 steuert den Betrieb der Förderpumpe 9 derart, dass der Kraftstoffdruck, der durch den Drucksensor 23 erfasst wird, mit einem Solldruck übereinstimmt, der entsprechend Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine und der gleichen eingestellt wird. Insbesondere wird der gesteuerte Betrieb der Förderpumpe 9 durch variieren der Betriebsrate der Förderpumpe 9 ausgeführt, um dadurch die Kraftstoffzufuhrrate der Pumpe 9 zu steuern.
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Nachfolgend werden, unter Bezugnahme auf die 2 bis 4, der detaillierte Aufbau des Druckreglers 32 des Kraftstoffzufuhrsystem 7 und der Betrieb des Druckreglers 32 beschrieben.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Druckregler 32 mit einer Membran 36 ausgebildet, die einen Innenraum eines Gehäuses 33 in eine Hochdruckkammer 34 und eine Niederdruckkammer 35 unterteilt. An einem mittleren Teil der Membran 36 ist ein Ventilkörper 37 fixiert, der als ein bewegliches Teil dient, das in Folge einer elastischen Verformung der Membran 36 bewegt bzw. verschoben werden kann. Eine Leitung 37a ist im Ventilkörper 37 ausgebildet, um die Hochdruckkammer 34 und die Niederdruckkammer 35 zu verbinden.
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In einem Abschnitt des Gehäuses 33, der in der Hochdruckkammer 34 angeordnet ist und dem vorstehend genannten Ventilkörper 37 gegenüber liegt, ist ein zylindrisches Element 38 im Gehäuse 33 mittels Presspassung einer Außenfläche des zylindrischen Elements 38 in das Gehäuse 33 fixiert. Ein Endabschnitt des zylindrischen Elements 38 außerhalb des Gehäuses 33 bildet einen Einlassanschluss 38a, der mit der Kraftstoffleitung 31 kommuniziert. In einem Abschnitt des vorstehend genannten zylindrisches Elements 38, der im Gehäuse 33 angeordnet ist, sind Öffnungen 38b ausgebildet, die sich in radiale Richtung des zylindrischen Elements 38 erstrecken. Ein Innenraum des zylindrischen Elements 38 wird durch diese Öffnungen 38b mit der Hochdruckkammer 34 verbunden. Aus diesem Grund wird ein Teil des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 31 durch den Einlassanschluss 38a und die Öffnungen 38b des zylindrischen Elements 38 in die Hochdruckkammer 34 eingebracht.
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Ein Endabschnitt des zylindrischen Elements 38, der im Gehäuse 33 angeordnet ist, befindet sich in einem Zustand, bei welchem der Endabschnitt durch einen Ventilsitz 39 verschlossen ist, der mit dem Ventilkörper 37 in Kontakt steht. Der vorstehend genannte Ventilkörper 37 wird durch eine Druckkraft einer Spiral- bzw. Schraubenfeder 40, die in der Niederdruckkammer 35 vorgesehen ist, sowie eine elastische Kraft der vorstehend genannten Membran 36 gegen den Ventilsitz 39 gedrückt. Wenn der Ventilkörper 37 mit den Ventilsitz 39 in Kontakt steht, wird der Kraftstoff in der Hochdruckkammer 34 daran gehindert, in die Leitung 37a im Ventilkörper 37 zu strömen. Der Ventilkörper 37 wird durch eine Kraft betätigt, die durch einen Kraftstoffdruck in der Hochdruckkammer 34 erzeugt wird (der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31). Wenn die durch den vorstehend genannten Kraftstoffdruck erzeugte, auf den Ventilkörper 37 wirkende Kraft höher als ein Gesamtwert der Druckkraft der Schraubenfeder 40 und der elastischen Kraft der Membran 36 wird, wird der Ventilkörper 37 in Richtung zur Niederdruckkammer 35 aufgrund der durch den vorstehend genannten Kraftstoffdruck erzeugten Kraft verschoben, und löst sich vom Ventilsitz 39, wie beispielsweise in 3 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Kraftstoff in der Hochdruckkammer 34 in die Leitung 37a im Ventilkörper 37 strömen. Folglich strömt der Kraftstoff aus der Hochdruckkammer 34 in die Niederdruckkammer 35 durch die vorgenannte Leitung 37a. In dieser Leitung 37a im Ventilkörper 37 ist eine Einschnürung bzw. Engstelle 30 zum Verringern eines Flussbereichs, durch welchen der Kraftstoff fließt, ausgebildet.
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In einem Abschnitt des Gehäuses 33, der in der Niederdruckkammer 35 angeordnet ist und dem vorstehend genannten Ventilkörper 37 gegenüber liegt, ist ein zylindrischer Stopper 41 mittels Presspassen einer Außenfläche des Stoppers 41 in dem Gehäuse 33 fixiert. Ein Endabschnitt des Stoppers 41, der außerhalb des Gehäuses 33 liegt, bildet einen Auslassanschluss 41a, der mit dem Kraftstofftank 8 kommuniziert (siehe 1). In einem Abschnitt des vorstehend genannten Stoppers 41, der im Gehäuse 33 liegt, sind Öffnungen 41b ausgebildet, die sich in radiale Richtung des Stoppers 41 erstrecken. Ein Innenraum des Stoppers 41 ist durch diese Öffnungen 41b mit der Niederdruckkammer 35 verbunden. Aus diesem Grund wird der Kraftstoff in der Niederdruckkammer 35 durch die Öffnungen 41b und den Auslassanschluss 41a des Stoppers 41 zum Kraftstofftank 8 zurückgeführt. Ein Endabschnitt des zylindrischen Elements 38 im Gehäuse 33 ist in einem geschlossenen Zustand. An diesem Endabschnitt ist eine Stirnfläche 42 ausgebildet, die einer stromabwärtigen Öffnung der Leitung 37a im Ventilkörper 37 gegenüber liegt. Wenn der Ventilkörper 37 durch die durch den Kraftstoffdruck in der Hochdruckkammer 34 erzeugte Kraft verschoben wird, wie beispielsweise in 3 dargestellt, verändert sich der Abstand zwischen dem Ventilkörper 37 und der Stirnfläche 42 zu diesem Zeitpunkt.
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Dann, wenn der Ventilkörper 37 in eine Richtung weg vom Ventilsitz 39 verschoben wird, und der Abstand zwischen dem Ventilkörper 37 und der Stirnfläche 42 des Stoppers 41 aufgrund der durch den Kraftstoffdruck in der Hochdruckkammer 34 erzeugten Kraft 0 wird, gelangt der Ventilkörper 37 mit der Stirnfläche 42 in Kontakt, wie in 4 dargestellt. In so einem Zustand, bei welchem der Ventilkörper 37 mit der Stirnfläche 42 in Kontakt steht, wird Kraftstoff daran gehindert, aus der Leitung 37a im Ventilkörper 37 zur Niederdruckkammer 35 zu strömen. Zudem wird, während eines Prozesses (siehe 3), in welchem der Ventilkörper 37 sich vom Ventilsitz 39 löst und mit der Stirnfläche 42 aufgrund eines Anstiegs des Kraftstoffdrucks in der Hochdruckkammer 34 in Kontakt gelangt, ein Teil des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 31 durch den Einlassanschluss 38a und die Öffnungen 38b im zylindrischen Element 38, die Hochdruckkammer 34, die Leitung 37a im Ventilkörper 37, die Niederdruckkammer 35 und die Öffnungen 41b sowie den Auslassanschluss 41a des Stoppers 41 zum Tank 8 zurückgeführt. Daher dienen der Einlassanschluss 38a, die Öffnungen 38b, die Hochdruckkammer 34, die Leitung 37a, die Niederdruckkammer 35, die Öffnungen 41b, der Auslassanschluss 41a und dergleichen des Druckreglers 32 als Kraftstoffskanäle (der Kraftstoffkanal) zum Zurückführen (Freigegeben) von Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 zum Kraftstofftank 8.
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Nachfolgend wird die Strömungsrate des Kraftstoffs, die durch die vorstehend genannten Kraftstoffskanäle des Druckreglers 32 zum Kraftstofftank 8 zurückgeführt wird, beschrieben.
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Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31, das bedeutet der Kraftstoffdruck in der Hochdruckkammer 34, steigt wenn der Ventilkörper 37 des Druckreglers 32 an einer in 2 gezeigten Position ist, wird der Ventilkörper 37 aufgrund der durch den Kraftstoffdruck erzeugten Kraft sukzessive zu Positionen, die in den 3 und 4 gezeigt sind, verschoben. Die Strömungsrate des aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 ausgegebenen Kraftstoffs, oder anders ausgedrückt, die Strömungsrate des aus der Kraftstoffleitung 31 zum Kraftstofftank 8 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zurückgeführten Kraftstoffs, variiert entsprechend der Position des Ventilkörpers 37, der auf diese Weise verschoben wird.
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5 zeigt die Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 und der Strömungsrate des durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, nimmt, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 höher als oder gleich einem Wert P1 wird, die Strömungsrate des zum Kraftstofftank 8 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zurückgeführten Kraftstoffs allmählich zu. Dann erreicht, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 bis zu einem Wert P2 steigt, der höher ist als der Wert PI, die Strömungsrate des durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs einen Maximalwert. Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 in Folge höher als oder gleich dem Wert P2 wird, nimmt die Strömungsrate des durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs allmählich ab. Dann, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 höher als oder gleich einem Wert P3 wird, der höher ist als der Wert P2, wird die Strömungsrate des durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs auf 0 gesetzt.
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Während eines Prozesses, bei welchem der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 vom Wert P1 zum Wert P2 gelangt, wird der Ventilkörper 37 des Druckreglers 32 von der Position, bei welcher der Ventilkörper 37 mit dem Ventilsitz 39 in Kontakt steht (siehe 2), in eine Position verschoben, die zwischen dem Ventilsitz 39 und dem Stopper 41 (der Stirnfläche 42) liegt (siehe 3). In diesem Fall nimmt der Kraftstoffflussbereich in einem stromaufwärtigen Bereich der Leitung 37a der vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 aufgrund der vorgenannten Verschiebung des Ventilkörper allmählich zu, wodurch die Strömungsrate des durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs allmählich zunimmt. Zudem wird, während eines Prozesses, bei welchem der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 vom Wert P2 zum Wert P3 geht, der Ventilkörper 37 des Druckreglers 32 von einer Mittelstellung zwischen dem Ventilsitz 39 und dem Stopper 41 (der Stirnfläche 42) (siehe 3) zu einer Position verschoben, bei welcher der Ventilkörper 37 mit der Stirnfläche 42 in Kontakt gelangt (siehe 4). In diesem Fall nimmt der Kraftstoffflussbereich eines stromabwärtigen Abschnitts der Leitung 37a der vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 aufgrund der vorgenannten Verschiebung des Ventilkörpers 37 allmählich ab, wodurch die Strömungsrate des durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs allmählich abnimmt, bis die Strömungsrate 0 erreicht.
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Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 hoch ist, insbesondere wenn der Kraftstoffdruck höher als oder gleich dem Wert P2 ist, wie in 5 gezeigt ist, wird daher der Kraftstoffflussbereich der vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32, wie vorstehend beschrieben, verringert, wodurch es möglich ist, die Strömungsrate des von der Kraftstoffleitung 31 durch die vorgenannten Kraftstoffkanäle zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs zu verringern. In anderen Worten: es wird möglich, die Strömungsrate des Kraftstoffs zu verringern, wenn der Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle ausgegeben wird. Als Ergebnis wird es weniger wahrscheinlich, dass Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle ausgegeben wird. Wenn das Ausgeben von Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32, wie vorstehend beschrieben, weniger wahrscheinlich wird, ist es möglich, entsprechend den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 in effizienter Weise zu erhöhen, wenn versucht wird, die Kraftstoffzufuhrrate der Förderpumpe 9 durch Erhöhen der Betriebsrate der Pumpe 9 zu erhöhen, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 hoch ist.
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Zudem ist die Engstelle 30 in der Leitung 37a im Ventilkörper 37 des Druckreglers 32 zum Verringern des Flussbereichs, durch welchen der Kraftstoff strömt, ausgebildet. Wenn die vorstehend genannte Engstelle 30 nicht in der Leitung 37a im Ventilkörper 37 ausgebildet ist, wird eine Situation geschaffen, bei welcher die Strömungsrate des aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs und der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 eine Beziehung haben, die durch die gestrichelte Linie von 6 gezeigt ist, wenn die Betriebsrate der Förderpumpe 9 erhöht wird. In diesem Fall steigt die Strömungsrate des Kraftstoffs, der aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 fließt, an, und der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 steigt daher nicht mit einem guten Antwortverhalten selbst wenn die Betriebsrate der Förderpumpe 9 erhöht wird. Wenn dagegen die vorstehend beschriebene Engstelle 30 in der Leitung 37a im Ventilkörper 37 ausgebildet ist, wird eine Situation geschaffen, bei welcher die Strömungsrate des aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend beschriebenen Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 zum Kraftstofftank 8 zurückgeführten Kraftstoffs und der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 eine Beziehung haben, die durch eine durchgezogene Linie in 6 gezeigt ist. In diesem Fall nimmt die Strömungsrate des Kraftstoffs, der aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 strömt, ab, und der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 steigt daher mit einem guten Antwortverhalten, wenn die Betriebsrate der Förderpumpe 9 erhöht wird.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, so weit im Detail beschrieben, ist es möglich, die folgenden Vorteile zu erzielen:
- (1) Der Druckregler 32 ist mit dem Stopper 41 ausgebildet, der mit dem Ventilkörper 37 Kontakt gelangen kann, wenn der Ventilkörper 37 in Folge eines Anstiegs des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung 31 verschoben wird. Der Stopper 41 ist so ausgebildet, um den Kraftstoffflussbereich der vorstehend beschriebenen Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32 in Folge einer Verschiebung des Ventilkörpers 37, die durch den Anstieg des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung 31 verursacht wird, zu reduzieren. Daher wird, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 hoch ist, der Kraftstoffflussbereich der vorstehend beschriebenen Kraftstoffkanäle wie vorstehend erläutert verringert, wodurch es möglich wird, die Strömungsrate des Kraftstoffs zu reduzieren, wenn der Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorgenannten Kraftstoffkanäle ausgegeben wird. In anderen Worten: der Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 wird weniger wahrscheinlich durch die vorstehend beschriebenen Kraftstoffkanäle ausgegeben. Da der Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 weniger wahrscheinlich durch die vorstehend beschriebenen Kraftstoffkanäle ausgegeben wird, wie obenstehend erläutert, ist es möglich, den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 entsprechend in effizienter Weise zu erhöhen, wenn versucht wird, die Kraftstoffzufuhrrate der Förderpumpe 9 durch Erhöhen der Betriebsrate der Pumpe 9 zu erhöhen, wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 hoch ist. Daher wird es möglich, einen Anstieg im Energieverbrauch zu verhindern, wenn versucht wird, den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 durch Betätigen der Förderpumpe 9 zu erhöhen, wenn Bedingungen vorliegen, wonach der Kraftstoffdruck hoch ist. Zudem ist es nicht länger nötig, die Größe der Förderpumpe 9 zu erhöhen, um die Kraftstoffzufuhrrate derselben, zum Zwecke des Erhöhens des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung 31, zu erhöhen, wenn der Kraftstoffdruck hoch ist.
- (2) Im Ventilkörper 37 des Druckreglers 32 ist die Leitung 37a ausgebildet, die einen Teil der vorstehend genannten Kraftstoffkanäle bildet, und der vorstehend beschriebene Stopper 41 ist stromab der Leitung 37a vorgesehen. Zudem ist in der vorgenannten Leitung 37a des Ventilkörpers 37 die Engstelle bzw. Einschnürung 30 zum Reduzieren des Flussbereichs, durch welchen der Kraftstoff strömt, ausgebildet. Aufgrund der in der vorgenannten Leitung 37a des Ventilkörpers 37 ausgebildeten Engstelle 30 nimmt, wie vorstehend beschrieben, die Strömungsrate des Kraftstoffs, der aus der Kraftstoffleitung 31 durch die vorstehend genannten Kraftstoffkanäle strömt, ab, wodurch der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31 mit einem guten Antwortverhalten ansteigt, wenn die Betriebsrate der Förderpumpe 9 erhöht wird.
- (3) Der Stopper 41 ist stromab der Leitung 37a des Ventilkörpers 37 vorgesehen und derart ausgebildet, um die Stirnfläche 42 zu umfassen, welche der stromabwärtigen Öffnung der Leitung 37a gegenüber liegt. Wenn der Abstand zwischen der stromabwärtigen Öffnung der vorgenannten Leitung 37a und der vorstehend genannten Stirnfläche 42 verringert wird, wenn der Ventilkörper 37 in Folge einer Zunahme des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung 31 verschoben wird, dient der Stopper 41 zum Verringern des Kraftstoffflussbereichs des stromabwärtigen Abschnitts der vorgenannten Leitung 37a der vorstehenden Kraftstoffkanäle des Druckreglers 32. Mit dieser Anordnung wird der Kraftstoffflussbereich des stromabwärtigen Abschnitts der vorstehenden Leitung 37a der vorgenannten Kraftstoffkanäle zuverlässig verringert, wenn der Ventilkörper 37 wie vorstehend beschrieben verschoben wird.
- (4) Das zylindrische Element 38 und der Stopper 41 des Druckreglers 32 sind jeweils mittels Presspassung im Gehäuse 33 fixiert. Aus diesem Grund ist es möglich, die Position des Ventilsitzes 39 des zylindrischen Elements 38 und die der Stirnfläche 42 des Stoppers 41 in einer Verschiebungsrichtung des Ventilkörpers 37 durch Einstellen der Größe bzw. Lage der Presspassung (Presspassungsposition) des zylindrischen Elements 38 und des Stoppers 41 bezüglich des Gehäuses anzupassen. Daher ist es möglich, den Wert der P1 (siehe 5) des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung 31, der wirkt, wenn der Ventilkörper 37 vom Ventilsitz 39 gelöst wird, durch Einstellen der Position des vorstehend beschriebenen Ventilsitzes 39 zu bestimmen. Es ist auch möglich, den Wert P3 (siehe 5) des Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 31, der wirkt, wenn der Ventilkörper 37 mit der Stirnfläche 42 in Kontakt gelangt, durch Einstellen der Position der vorstehend beschriebenen Stirnfläche 42 zu bestimmen.
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Es ist möglich, die vorstehend beschriebene Ausführungsform, beispielsweise wie nachfolgend dargestellt, zu modifizieren.
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So muss die Engstelle 30 nicht in der Leitung 37a im Ventilkörper 37 ausgebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung kann zudem auch für einen Druckregler verwendet werden, der in einem Kraftstoffzufuhrsystem vorgesehen ist, dass an anderer Stelle als der Verbrennungskraftmaschine 1 für das Automobil verwendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 2
- Ansaugleitung
- 3
- Brennkammer
- 6
- Injektor
- 7
- Kraftstoffzufuhrsystem
- 8
- Kraftstofftank
- 9
- Förderpumpe
- 13
- Kolben
- 14
- Kurbelwelle
- 15
- Abgasleitung
- 16
- elektronische Steuereinheit
- 23
- Drucksensor
- 30
- Engstelle
- 31
- Kraftstoffleitung
- 32
- Druckregler
- 33
- Gehäuse
- 34
- Hochdruckkammer
- 35
- Niederdruckkammer
- 36
- Membran
- 37
- Ventilkörper
- 37a
- Leitung
- 38
- zylindrisches Element
- 38a
- Einlassanschluss
- 38b
- Öffnungen
- 39
- Ventilsitz
- 40
- Schraubenfeder
- 41
- Stopper
- 41a
- Auslassanschluss
- 41b
- Öffnungen
- 42
- Stirnfläche
