DE112012003651T5

DE112012003651T5 - Kompakter Kraftstoffdruckregler

Info

Publication number: DE112012003651T5
Application number: DE112012003651.4T
Authority: DE
Inventors: Mahesh Hanjagi; Stephen Bugos
Original assignee: Continental Automotive Systems US Inc; Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-08-28
Also published as: WO2013033127A1; US9587603B2; US20130056098A1; CN104053896B; CN104053896A

Abstract

Ein kompakter Kraftstoffdruckregler (10) beinhaltet ein Gehäuse (12), welches mit einem Inneren (13) kommuniziert, und eine Einlassöffnung (16) und eine Auslassöffnung (20). Das Gehäuse definiert eine Ventilsitzoberfläche (26) in dem Inneren. Eine Abdeckung (22) ist an einem Ende des Gehäuses bereitgestellt und ist in dem Inneren angeordnet. Die Abdeckung beinhaltet ein Durchgangsloch (24) darin, so dass die Auslassöffnung mit dem Inneren kommuniziert. Eine Ventilstruktur (28) ist beweglich innerhalb des Inneren, um den Kraftstofffluss zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung zu steuern. Eine Feder (30) ist zwischen der Ventilstruktur und der Abdeckung in Eingriff, so dass, wenn der Druck des Kraftstoffs an der Einlassöffnung größer als eine Kraft der Feder ist, der Kraftstoff die Ventilstruktur gegen die Vorspannung der Feder und weg von der Ventilsitzoberfläche drückt, so dass der Kraftstoff um eine Peripherie der Ventilstruktur zu der Auslassöffnung fließt.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffsysteme von internen Verbrennungsmaschinen für Fahrzeuge, und spezieller ausgedrückt auf einen Kraftstoffdruckregler einer kompakten Konfiguration und welcher eine reduzierte Anzahl von Komponenten besitzt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Nahezu alle Kraftstoffliefersysteme für Fahrzeuge, sowohl mit Rücklauf als auch ohne Rücklauf, benützen einen Kraftstoffdruckregler an irgendeiner Schnittstelle in dem System. Gegenwärtig erfordern Kraftstoffdruckregler eine dezidierte Grundfläche, um in dem System angeordnet zu werden. Dieses Raumerfordernis verkompliziert die Systemkonfiguration, indem sie das System weniger flexibel macht. Ebenso sind wegen der Abmessung und der Anzahl der involvierten Komponenten die herkömmlichen Kraftstoffdruckregler teuer.
Deshalb besteht eine Notwendigkeit für einen kompakten, hochleistenden und kosteneffektiven Kraftstoffdruckregler.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben aufgezeigte Notwendigkeit zu erfüllen. Entsprechend der Grundzüge der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch das Bereitstellen eines Kraftstoffreglers für ein Kraftstoffliefersystem einer internen Verbrennungsmaschine erhalten. Der Druckregler beinhaltet: ein Gehäuse, welches eine innere Kommunikation mit den ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden besitzt. Das erste Ende beinhaltet eine Einlassöffnung, und das zweite Ende beinhaltet wenigstens eine Auslassöffnung, so dass der Kraftstoff in die Einlassöffnung eintreten kann, sich durch das Innere bewegen kann und aus der Auslassöffnung in einer Richtung austreten kann. Das Gehäuse definiert eine Ventilsitzoberfläche in dem Inneren. Eine Abdeckung wird an dem zweiten Ende bereitgestellt und ist in dem Inneren des Gehäuses angeordnet. Die Abdeckung beinhaltet wenigstens ein Durchgangsloch darin, so dass die Auslassöffnung mit dem Inneren des Gehäuses kommuniziert. Eine Ventilstruktur ist innerhalb des Inneren beweglich, um den Kraftstofffluss zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung zu steuern. Eine Feder ist zwischen der Ventilstruktur und der Abdeckung im Eingriff. Die Ventilstruktur und die Feder sind angeordnet, so dass, wenn der Druck des Kraftstoffs an der Einlassöffnung größer als eine Kraft ist, welche durch die Feder aufgebracht ist, der Kraftstoff die Ventilstruktur gegen die Vorspannung der Feder und weg von der abgedichteten Bindung bzw. Kupplung mit der Ventilsitzoberfläche drückt, so dass der Kraftstoff um eine Peripherie der Ventilstruktur der Auslassöffnung fließt, bis die Kraft der Feder größer als der Druck des Kraftstoffs ist, wobei die Feder die Ventilstruktur zu der abgedichtete Kupplung mit der Sitzoberfläche zurückbringt, wobei die Einlassöffnung geschlossen wird.
Entsprechend einem anderen Gesichtspunkt einer offenbarten Ausführungsform beinhaltet ein Kraftstoffdruckregler für ein Kraftstoffliefersystem einer internen Verbrennungsmaschine ein Gehäuse, welches eine innere Kommunikation mit den ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden besitzt. Das erste Ende beinhaltet eine Einlassöffnung, und das zweite Ende beinhaltet wenigstens eine Auslassöffnung, so dass der Kraftstoff in die Einlassöffnung eintreten kann, sich durch das Innere bewegt und aus der Auslassöffnung in einer einzelnen Richtung austritt. Das Gehäuse definiert eine Ventilsitzoberfläche in dem Inneren. Eine Einrichtung wird für das Abdecken des zweiten Endes bereitgestellt. Die Einrichtung für das Abdecken beinhaltet wenigstens ein Durchgangsloch darin, so dass die Auslassöffnung mit dem Inneren des Gehäuses kommuniziert. Eine Einrichtung, welche innerhalb des Inneren beweglich ist, wird für das Steuern des Kraftstoffflusses zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung bereitgestellt. Eine Einrichtung wird für das Vorspannen der Einrichtung für das Steuern bereitgestellt. Die Einrichtung für das Vorspannen ist zwischen der Einrichtung für das Steuern und der Einrichtung für das Abdecken im Eingriff. Die Einrichtung für das Steuern und die Einrichtung für das Vorspannen sind so aufgebaut und angeordnet, dass, wenn der Druck des Kraftstoffs an der Einlassöffnung größer als eine Kraft ist, welche durch die Einrichtung für das Vorspannen ausgeübt wird, der Kraftstoff die Einrichtung für das Steuern gegen die Vorspannung der Einrichtung für das Vorspannen und weg von der abgedichteten Kupplung mit der Ventilsitzoberfläche drückt, so dass der Kraftstoff um eine Peripherie der Einrichtung für das Steuern zu der Auslassöffnung fließt, bis die Kraft der Einrichtung für das Vorspannen größer als der Druck des Kraftstoffes ist, wobei die Einrichtung für das Vorspannung zu der Einrichtung für das Steuern zu der abgedichteten Kupplung mit der Sitzoberfläche zurückkehrt, wobei die Einlassöffnung geschlossen wird.
Andere Aufgaben, Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung ebenso wie die Verfahren des Betriebes und die Funktionen der diesbezüglichen Elemente der Struktur, die Kombination der Teile und die Ökonomie der Herstellung werden bei der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, von welchen alle einen Teil dieser Spezifikation bilden, offensichtlicher.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen derselben verstanden, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird, wobei gleiche Referenzziffern gleiche Teile bezeichnen, in welchen:
1 eine Ansicht eines kompakten Kraftstoffdruckreglers ist, welcher entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt wird;
2 eine Querschnittsansicht des Kraftstoffdruckreglers ist, welche entlang der Linie 2-2 der 1 aufgenommen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf 1 und 2 wird ein Kompakt-Kraftstoffdruckregler, im Allgemeinen angezeigt als 10, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Druckregler 10 ist für den Gebrauch in einem Kraftstoffliefersystem einer internen Verbrennung konstruiert und angeordnet. Der Druckregler 10 beinhaltet ein kleines Gehäuse 12 in Form eines allgemeinen zylindrischen Rohres, welches ein Inneres 13 besitzt. An einem Ende 14 besitzt das Gehäuse 12 eine Öffnung 16 einer speziellen Form, welche einen Kraftstoffeinlass des Druckreglers 10 definiert. Das gegenüberliegende Ende 18 des Gehäuses 12 beinhaltet eine Öffnung 20, welche einen Kraftstoffauslass des Druckreglers 10 definiert. Die Öffnungen 16 und 20 kommunizieren mit dem Inneren 13, so dass der Druckregler 10 eine Durchflusskonfiguration besitzt, so dass der Kraftstoff in die Einlassöffnung 16 eintreten kann, sich durch das Innere 13 bewegt und aus den Auslassöffnungen 20 in eine einzelne Richtung austritt (z. B. die Richtung des Pfeiles A).
Eine allgemeine zylindrische Abdeckung 22 wird an dem Auslassende 18 des Gehäuses 12 bereitgestellt und ist insgesamt in dem Inneren 13 davon angeordnet. Die Abdeckung 22 beinhaltet wenigstens ein Durchgangsloch 24 darin, so dass die Auslassöffnung 20 mit dem Inneren 13 kommuniziert. Sowohl das Gehäuse 12 als auch die Abdeckung 22 definieren zusammen die strukturelle Form des Druckreglers 10 ebenso wie die Einrichtung für eine Schnittstelle zu einem Kraftstoffliefersystem (nicht gezeigt).
Nahe dem Einlassende 14 definiert das Gehäuse 12 in dem Inneren 13 davon eine Ventilsitzoberfläche 26 für das Betätigen einer Ventilstruktur 28. Die Ventilstruktur 28 ist für die Bewegung innerhalb des Inneren 13 des Gehäuses 12 angeordnet, um den Kraftstofffluss von der Einlassöffnung 16 zu der Auslassöffnung 20 zu steuern. Eine im Allgemeinen konische Oberfläche 27 der Ventilstruktur 28 betätigt die Sitzoberfläche 26, um die Einlassöffnung 16 zu schließen. Die Ventilstruktur 28 ist im Allgemeinen kelchförmig, wobei sie eine zylindrische Peripherie 29 besitzt, welche im Allgemeinen benachbart zu einer inneren zylindrischen Wand 31 des Gehäuses 12 ist, um zu gestatten, dass der Kraftstoff dazwischen durchläuft. Die Sitzoberfläche 26 ist integral mit dem Gehäuse 12 und ist näher zu einer zentralen Achse B als die innere zylindrische Wand 31.
Der Regler 10 beinhaltet eine Feder 30, welche eine Vorspannungseinrichtung definiert, welche in dem Inneren 13 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Ein Ende 32 der Feder 30 wird innerhalb eines Kelch- bzw. Tassenteilbereiches 33 der Ventilstruktur 28 betätigt, und das andere Ende 34 der Feder 30 wird mit der Abdeckung 22 betätigt. Die Feder 30 ist vorzugsweise eine Kompressionsfeder mit variabler Geschwindigkeit, welche auch zum Regeln des Kraftstoffflusses durch den Regler 10 beiträgt. Demnach drückt in Betrieb, wenn der Druck des Einlasskraftstoffes größer als die Kraft ist, welche durch die Feder 30 ausgeübt wird, der Kraftstoff die Ventilstruktur 28 in eine axiale Aufwärtsrichtung (Pfeil A) gegen die Vorspannung der Feder 30, und die konische Oberfläche 27 der Ventilstruktur 28 löst sich aus ihrem abgedichteten Bezug zu der Sitzoberfläche 26. Kraftstoff fließt um die Peripherie 29 der Ventilstruktur 28 durch den Durchflussdruckregler 10 zu den Auslassöffnungen, bis die Kraft der Feder 30 größer als der Druck des Kraftstoffes ist, wobei die Feder 30 die Ventilstruktur 28 zur abgedichteten Kupplung mit der Sitzoberfläche 26 zurückbringt, so dass damit die Öffnung 16 geschlossen wird. Demnach ist die Ventilstruktur 28 eine vielfunktionelle Komponente, da sie nicht nur Teil der abdichtenden Anordnung ist, welche als ein Druckbalancepunkt agiert, sondern auch eine variable Abmessung des Kraftstoffflusspfades durch den Regler 10 gestattet. Der Kraftstoffflusspfad mit variabler Abmessung tritt auf, wenn die konische Oberfläche 27 der Ventilstruktur 28 sich von der Sitzoberfläche 26 wegbewegt, so dass die Fluidöffnung zwischen der Ventilstruktur 28 und der Sitzoberfläche 26 größer wird.
Das Gehäuse 12 besitzt auch äußere Merkmale, wie zum Beispiel eine Rille 36, um einen O-Ring 38 aufzunehmen. Der O-Ring 38 dient instrumentell dazu, das Abdichten des Kraftstoffdruckreglers innerhalb des externen Systems zu sichern. Ein Filter 30 ist vorzugsweise an das Einlassende 14 des Gehäuses 12 gekoppelt, um den Kraftstoff vor dem Eintreten in das Gehäuse 12 zu filtern.
Der Druckregler 10 revolutioniert die Art und Weise, wie ein Druckregler konzipiert und betrieben wird. Der Druckregler 10 eliminiert das Gebrauchen eines Gummi-Diaphragmas und aller Komponenten, welche zu der Diaphragma-Anordnung gehören. Er reduziert auch die Anzahl der Komponenten, welche in einem Regler gebraucht werden. Der ingenieurmäßig konstruierte Flusspfad und die radikal kleine Konfiguration stellen den Druckregler 10 weg von den herkömmlichen, platzraubenden und teuren Konfigurationen. Die Ventilstruktur 28 besitzt eine einzigartige Konfiguration und kombiniert drei bis vier Teile eines herkömmlichen Kraftstoffdruckreglers in einer einzelnen Komponente. Die Anordnung des Reglers 10 ist sehr effizient, wobei wenige Schritte involviert sind. Der Druckregler 10 besitzt höchstens ein Drittel der Größe eines herkömmlichen Reglers. Der Druckregler 10 kann in ein Kraftstoffsystem (Kraftstoffleitrohr, Kraftstofffilter und Kraftstoffpumpe-Modul) für ein internes Verbrennungsmaschinensystem angewendet werden. Er kann auch in einem direkten Einspritzsystem für Zwei- und Dreiradanwendungen ebenso wie für Gelände- und andere Nicht-Automobilanwendungen, wie zum Beispiel Wasserfahrzeuge, ATVs bzw. Geländewagen und Nutzfahrzeuge benutzt werden.
Der kompakte Druckregler 10 liefert eine äquivalente oder bessere Funktionsleistungsfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Reglern, wobei nahezu die Hälfte der Anzahl von Komponenten, als ein herkömmlicher Regler benutzt wird, so dass dies den Regler kostengünstig macht.
Die vorausgegangenen bevorzugten Ausführungsformen wurden zum Zwecke des Erläuterns der strukturellen und funktionellen Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben, ebenso um die Verfahren des Anwendens der bevorzugten Ausführungsformen darzustellen, und können verändert werden, ohne von derartigen Prinzipien abzuweichen. Deshalb beinhaltet diese Erfindung alle Modifikationen, welche vom Geist der folgenden Ansprüche umfasst sind.

Claims

Kraftstoffdruckregler für ein Kraftstoffliefersystem einer internen Verbrennungsmaschine, wobei der Druckregler aufweist: ein Gehäuse, welches ein Inneres besitzt, welches mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden kommuniziert, wobei das erste Ende eine Einlassöffnung beinhaltet, und das zweite Ende wenigstens eine Auslassöffnung beinhaltet, so dass der Kraftstoff in die Einlassöffnung eintreten kann, sich durch das Innere bewegt und aus der Auslassöffnung in eine einzelne Richtung austritt, wobei das Gehäuse eine Ventilsitzoberfläche in dem Inneren definiert, eine Abdeckung, welche an dem zweiten Ende bereitgestellt ist und in dem Inneren des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Abdeckung wenigstens ein Durchgangsloch darin beinhaltet, welches mit der Auslassöffnung mit dem Inneren des Gehäuses kommuniziert, eine Ventilstruktur, welche innerhalb des Inneren beweglich ist, um den Kraftstofffluss zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung zu steuern, und eine Feder, welche zwischen der Ventilstruktur und der Abdeckung im Eingriff ist bzw. betätigt wird, wobei die Ventilstruktur und die Feder konstruiert und angeordnet sind, so dass, wenn der Druck des Kraftstoffs der Einlassöffnung größer als eine Kraft ist, welche durch die Feder ausgeübt wird, der Kraftstoff die Federstruktur gegen die Vorspannung der Feder und weg von der abgedichteten Kupplung mit der Ventilsitzoberfläche drückt, so dass der Kraftstoff rund um eine Peripherie der Ventilstruktur zu der Auslassöffnung fließt, bis die Kraft der Feder größer als der Druck des Kraftstoffs ist, wobei die Feder die Ventilstruktur zu der abgedichteten Kupplung mit der Sitzoberfläche zurückbringt, wobei die Einlassöffnung geschlossen wird.
Regler nach Anspruch 1, wobei die Feder eine Kompressionsfeder mit variabler Geschwindigkeit ist.
Regler nach Anspruch 1, welcher ferner ein Filter aufweist, welches an das erste Ende des Gehäuses gekoppelt ist und konstruiert und angeordnet ist, um den Kraftstoff vor dem Eintreten in das Gehäuse zu filtern.
Regler nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse ein allgemeines zylindrisches Rohr ist, welches eine innere Zylinderwand besitzt.
Regler nach Anspruch 4, wobei die Ventilstruktur eine zylindrische Peripherie besitzt, welche im Allgemeinen benachbart zu der inneren zylindrischen Wand des Gehäuses ist.
Regler nach Anspruch 4, wobei die Ventilsitzoberfläche integral mit dem Gehäuse ist und näher zu einer zentralen Achse des Reglers ist als es die innere zylindrische Wand des Gehäuses ist.
Regler nach Anspruch 1, wobei die Ventilstruktur eine allgemein konische Oberfläche besitzt, welche mit der Ventilsitzoberfläche in Eingriff geht, um die Einlassöffnung zu schließen.
Regler nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung im Allgemeinen zylindrisch ist und eine Vielzahl von Durchlasslöchern darin beinhaltet.
Regler nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung insgesamt innerhalb des Inneren des Gehäuses angeordnet ist.
Regler nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Rille in einer Peripherie davon besitzt und der Regler ferner einen O-Ring in der Rille aufweist.
Kraftstoffdruckregler für ein Kraftstoffliefersystem einer inneren Verbrennungsmaschine, wobei der Druckregler aufweist: ein Gehäuse, welches eine innere Kommunikation mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden besitzt, wobei das erste Ende eine Einlassöffnung beinhaltet und das zweite Ende wenigstens eine Auslassöffnung beinhaltet, so dass der Kraftstoff in die Einlassöffnung eintreten kann, sich durch das Innere bewegt und aus der Auslassöffnung in eine einzelne Richtung austritt, wobei das Gehäuse eine Ventilsitzoberfläche in dem Inneren definiert, eine Einrichtung, um das zweite Ende abzudecken, wobei die Einrichtung für das Abdecken wenigstens ein Durchgangsloch darin beinhaltet, so dass die Auslassöffnung mit dem Inneren des Gehäuses kommuniziert, eine Einrichtung, welche innerhalb des Inneren beweglich ist, um den Kraftstofffluss zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung zu steuern, und eine Einrichtung, um die Einrichtung für das Steuern vorzuspannen, wobei die Einrichtung für das Vorspannen zwischen der Einrichtung für das Steuern und der Einrichtung für das Abdecken betätigt wird, wobei die Einrichtung für das Steuern und die Einrichtung für das Vorspannen konstruiert und angeordnet sind, so dass, wenn der Druck des Kraftstoffs an der Einlassöffnung größer als eine Kraft ist, welche durch die Einrichtung für das Vorspannen ausgeübt wird, der Kraftstoff die Einrichtung für das Steuern gegen die Vorspannung der Einrichtung für das Vorspannen und weg von der abgedichteten Kupplung mit der Ventilsitzoberfläche drückt, so dass der Kraftstoff um eine Peripherie der Einrichtung für das Steuern zu der Auslassöffnung strömt, bis die Kraft der Einrichtung für das Vorspannen größer ist als der Druck des Kraftstoffs, wobei die Einrichtung für das Vorspannen die Einrichtung für das Steuern zu der abgedichteten Kupplung mit der Sitzoberfläche zurückbringt, wobei die Einlassöffnung geschlossen wird.
Regler nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung für das Vorspannen eine Kompressionsfeder mit variabler Geschwindigkeit ist.
Regler nach Anspruch 11, welcher ferner ein Filter aufweist, welches an das erste Ende des Gehäuses gekoppelt ist und konstruiert und angeordnet ist, um den Kraftstoff vor dem Eintreten in das Gehäuse zu filtern.
Regler nach Anspruch 11, wobei das Gehäuse im Allgemeinen ein zylindrisches Rohr ist, welches eine innere Zylinderwand besitzt.
Regler nach Anspruch 14, wobei die Einrichtung für das Steuern eine Ventilstruktur ist, welche eine zylindrische Peripherie allgemein benachbart zu der inneren zylindrischen Wand des Gehäuses besitzt.
Regler nach Anspruch 14, wobei die Ventilsitzoberfläche integral mit dem Gehäuse ist und näher zu einer zentralen Achse des Reglers ist, als es die innere zylindrische Wand des Gehäuses ist.
Regler nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung für das Steuern eine Ventilstruktur ist, welche eine im Allgemeinen konische Oberfläche besitzt, welche die Ventilsitzoberfläche betätigt, um die Einlassöffnung zu schließen.
Regler nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung für das Abdecken ein im Allgemeinen zylindrisches Glied ist, welches eine Vielzahl von Durchgangslöchern darin besitzt.
Regler nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung für das Abdecken insgesamt innerhalb des Inneren des Gehäuses angeordnet ist.
Regler ach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Rille in einer Peripherie davon beinhaltet und der Regler ferner einen O-Ring in der Rille aufweist.