DE19936843C2

DE19936843C2 - Druckregelventil für ein Fördermodul

Info

Publication number: DE19936843C2
Application number: DE19936843A
Authority: DE
Inventors: Dieter Schreckenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: JP2001082271A; KR20010021210A; US6378500B1; FR2797310A1; DE19936843A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckregelventil mit einer Ventilkammer (21) und mit einem Vorlauf (1) zum Anschluß einer Druckquelle. Das Druckregelventil umfaßt ein Ventilglied (10), welches von einer Schließfeder (14) mit einstellbarer Federkraft an eine Sitzfläche (5) im Ventilkörper (4) anstellbar ist. Im Ventilkörper (4) ist eine Drosselöffnung (7) zu einer Rücklaufleitung (8) vorgesehen. Das Druckregelventil zeichnet sich dadurch aus, daß das Ventilglied (10) entsprechend des Lastzustands einer Brennkraftmaschine die Drosselöffnung (7) zur Rücklaufleitung (8) entsprechend seines Hubweges (h) freigibt.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckregelventil für ein Fördervolumen, beispielsweise zur Regelung des Systemdrucks entsprechend den Merk malen des Oberbegriffs von Anspruch 1, sowie auf ein Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffördermoduls nach Anspruch 11.

Stand der Technik

Bei einem bereits bekannten Druckregelventil (DE 196 34 899 A1) ist eine Ventilkammer mit einem Zulauf versehen und mit einer mit der Ventilkammer über eine Ventilöffnung verbundenen Absteuerkammer verbunden. Ein Ventilglied ist von einer Ventilschließfeder beaufschlagt, deren Federkraft einstellbar ist. Das Ventilglied ist mittels der Ventilschließfeder auf einen die Ventilöffnung umschließenden Ventilsitz aufgepreßt. Zur Kompensation des Federkraftanstiegs ist bei anwachsender Abströmmenge stromabwärts der Ventilöffnung eine Drosselfläche angeordnet. Die Drosselfläche ist derart angeordnet, daß sich zwischen Ventilglied und Absteuerkammer ein am Ventilglied der Federkraft der Ventilschließfeder entgegenwirkender vom Durchfluß abhängiger Druck aufbaut.

Die bekannte Anordnung beansprucht einen relativ großen Bauraum, wobei die Drosselflächen recht aufwendig gestaltet sind. Dies zieht aufwendigere Fertigungsverfahren nach sich, was die Herstellkosten nicht unerheblich erhöht.

DE 196 18 707 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstromes. Dieser wird einer Hochdruckpumpe von einer Förderpumpe zugeführt, wobei die Hochdruckpumpe an einen Hochdruckspeicher angeschlossen ist. Ab einem Grenzdruck wird vom Hochdruckspeicher über ein Hochdruckventil Kraftstoff abgelassen. Als Funktion der abgelassenen Kraftstoffmenge wird der Kraftstoffvolumenstrom zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe geregelt.

Darstellung der Erfindung

Neben einer kostengünstigeren Realisierung einer Druckregelung an einem Kraftstoffördermodul läßt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung eine flache bis hin zu einer negativen Kennliniensteigung nach dem Öffnungspunkt des Druckregelventils realisieren. Je nach Auslegung der Drosselöffnung im Ventilkörper läßt sich eine flache Kennliniensteigung oder auch eine negative Kennliniensteigung erzielen, was individuelle Kundenanforderungen berücksichtigt.

Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung weist die das Ventilglied beaufschlagende Schließfeder eine Federkraftkennlinie als Funktion des auf das Ventilglied ausgeübten Vorlaufdrucks auf. Die Schließfeder stützt sich einerseits an einem relativ zum Ventilkörper bewegbaren Deckelelement ab und ist andererseits von dem topfförmig ausgebildeten Ventilglied umfangen. Das Ventilglied seinerseits ist in dem becherförmig ausgebildeten Ventilkörper relativ zu diesem bewegbar aufgenommen.

Zur variablen Einstellung der auf das Ventilglied einwirkenden Federkraft kann das Deckelelement relativ zum Ventilkörper bewegt werden. Dadurch läßt sich die Vorspannung der Schließfeder erhöhen oder herabsetzen. Neben einem im Verbindungsbereich zwischen Deckelelement und Ventilkörper vorsehbaren Gewinde, welches eine Drehverbindung zwischen Deckelelement und Ventilkörper ermöglicht, kann ebensogut ein Bajonettverschluß vorgesehen werden, der in verschiedene Rastpositionen am Umfang vom Deckelelement oder Ventilkörper einrasten kann. Neben der Ausbildung eines Gewindes mit stärkerer oder schwächerer Gewindesteigung im Verbindungsbereich, kann auch eine Klemmverbindung vorgesehen werden, die beliebige Relativpositionen zwischen Ventilkörper und Ventilglied ermöglicht.

In vorteilhafter Weise kann die Drosselöffnung schlitzförmig ausgebildet werden. Sie könnte ebensogut als eine Bohrung im Ventilkörper ausgebildet sein. Neben der Ausführung der Drosselöffnung als ein Schlitz oder eine Bohrung kann die Drosselöffnung auch aus zwei oder mehreren nebeneinander liegenden Schlitzen oder Bohrungen bestehen. An der Drosselöffnung im Abströmbereich des Druckregelventils ist die Rücklaufleitung angeschlossen, die den Kraftstoff wieder in den Vorratstank zurückfördert.

In vorteilhafter Ausgestaltung der der Erfindung zugrundeliegenden Lösung ist die Ventilkörper das Ventilglied topfförmig umgebend ausgeführt, so daß sich eine sehr kompakte Bauweise des Druckregelventils erzielen läßt.

Mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Druckregelung eines Kraftstoffördermoduls läßt sich durch vorlaufdruckabhängige Betätigung eines Ventilglieds der Hubweg des Ventilglieds derart variieren, daß der Querschnitt der Drosselöffnung je nach Lastzustand der Brennkraftmaschine freigegeben wird, nach dem der Öffnungspunkt des Druckregelventils überschritten ist und somit eine flache Kennliniensteigung oder auch - je nach Auslegung der Drosselöffnung - eine negative Kennliniensteigung resultiert.

Die Drosselung an der Drosselöffnung fällt um so geringer aus, je höher die Fördermenge durch den Druckregler bei Leerlauf bemessen ist; die Drosselung an der Drosselöffnung ist um so stärker, je geringer die Fördermenge durch das Druckregelventil bei Vollast der Brennkraftmaschine ist, da nur eine geringe Menge Kraftstoff durch die Drosselöffnung in den Vorratstank abströmt.

Zeichnung

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Druckregelventil, welches mit einer Druckquelle verbunden ist.

Ausführungsbeispiel

In der Figur ist ein Querschnitt durch das erfindungsgemäße Druckregelventil dargestellt, welches mit einer Druckquelle verbunden ist.

Die hier nicht näher dargestellte Druckquelle fördert Kraftstoff über einen Vorlauf 1 in das Druckregelventil. Der unter dem Vorlaufdruck 3 stehende Kraftstoff tritt über die Vorlaufleitung 2 in das Druckregelventil ein. Das Druckregelventil umfaßt einen Ventilkörper 4, der mit einem relativ zu diesem bewegbaren Deckelelement 15 abgeschlossen ist. Der becherförmig ausgeführte Ventilkörper 4 nimmt ein Stellglied 10 auf, das hier beispielsweise als Kolben ausgebildet ist. Im Ventilkörper 4 ist im Abströmbereich oberhalb der Sitzfläche 5 für das Stellglied 10 die Drosselöffnung 7 vorgesehen. Von der Drosselöffnung 7 aus erstreckt sich seitlich eine Rücklaufleitung 8, die hier nicht näher dargestellt ist.

Zwischen Kolbenboden 12 des Stellglieds 10 und der Sitzfläche 5 ist ein Spalt 6 dargestellt, der durch den unter dem Vorlaufdruck 3 stehenden, durch die Vorlaufleitung 2 einströmenden Kraftstoff ausgefüllt ist. Der Kraftstoff strömt entlang der Kolbenwand 11 in die Ventilkammer 21 ein und tritt von dort durch die Öffnung 18 wieder aus.

Der in den becherförmig ausgestalteten Ventilkörper 4 eingelassene, als Stellglied 10 ausgebildete Kolben ist seinerseits topfförmig ausgebildet. An seiner Innenseite fungiert die Kolbenwand 11 als Führung für die Schließfeder 14, deren Federkennlinie eine Funktion des Drucks, d. h. F = f(p) ist. Die Schließfeder 14 wird auf einem Großteil ihrer Längserstreckung von der Kolbenwand 11 des Stellglieds 10 umschlossen, so daß sie nicht seitlich ausweichen kann und die Knickgefahr reduziert wird. Die Schließfeder 14 stützt sich einerseits am Boden des Stellglieds 10 ab und ist andererseits am Deckelelement 15 in einem Federsitz 16 aufgenommen. Das Deckelelement 15 schließt den Ventilkörper 4 nach oben hin ab und ist im Verbindungsbereich 9 am oberen Ende des Ventilkörpers 4 relativ zu diesem bewegbar aufgenommen. Im Deckelelement 15 ist die Öffnung 18 - beispielsweise als Bohrung ausgeführt - enthalten. An der Innenseite des Deckelelements 15 befindet sich der Federsitz 16. Das Deckelelement 15 ist schirmartig ausgebildet, wobei sich die Deckelwand 17 um das obere Ende des Ventilkörpers 4 beidseitig erstreckt.

Das Deckelelement 15 kann beispielsweise mit einem Innengewinde versehen sein, welches mit einem Außengewinde im Verbindungsbereich 9 am Ventilkörper 4 zusammenwirkt. Eine Verdrehung des Deckelelements 15 führt damit zu einer Veränderung der Federcharakteristik dergestalt, daß die Schließfeder 14 stärker oder weniger stark vorgespannt wird. Dies beeinflußt den vom Stellglied 10 bei Einwirkung des Kraftstoffdrucks 3 auf die Kolbenfläche 12 zurückzulegenden Hubweg h. Dadurch wird die Drosselöffnung 7 in ihrem Querschnitt mehr oder weniger freigegeben, je nach zurückgelegtem Stellweg h. Neben einer Innen-/Außengewindepaarung ließe sich im Verbindungsbereich 9 zwischen Deckelelement 15 und Ventilkörper 4 auch ein Bajonettverschluß ausbilden, wobei am Umfang vom Deckelelement 15 und Ventilkörper 4 im Verbindungsbereich 9 mehrere Rastpositionen vorgesehen werden könnten. Je nach gewählter Rastposition zwischen Deckelelement 15 und Ventilkörper 4 ist die Schließfeder 14 mehr oder wenige vorgespannt, wodurch die Federkraft variabel einstellbar ist. Neben den skizzierten Ausführungsformen für die bewegbare Deckelelement 15-Ventilkörper 4-Kombination ist auch eine Klemmverbindung denkbar, die je nach gewählter Position von Deckelelement 15 relativ zum Ventilkörper 4 festlegbar ist.

Im Ventilkörper 4 ist eine Drosselöffnung 7 vorgesehen, durch welche im Abströmbereich des Druckregelventils austretender Kraftstoff in den Vorratstank zurückströmt. Die Drosselöffnung 7 kann schlitzförmig ausgeführt sein. Anstelle eines Schlitzes können auch mehrere Schlitze nebeneinander ausgebildet sein, an die sich die Rücklaufleitung 8 zum Vorratstank hin anschließt, der hier nicht näher dargestellt ist. Neben der Ausführung der Drosselöffnung 7 als schlitzförmige Öffnungen, können diese auch als Bohrungen, eine oder mehrere nebeneinander liegend, in der Seitenwand des Ventilkörpers 4 ausgeführt sein, je nach Vorgabe des Kunden.

Die Funktionsweise des sehr einfach aufgebauten Druckregelventils, bestehend aus nur wenigen Bauteilen, stellt sich wie folgt dar: Strömt beispielsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine eine große Fördermenge von Kraftstoff durch die Vorlaufleitung 2 mit Vorlaufdruck 3 in die Ventilkammer 21 ein, so wird die Kolbenfläche 12 des Stellglieds 10 nach oben in die obere Richtung des Doppelpfeils h gedrückt. Je nach durch die Vorwahl der Verdrehposition des Deckelelements 15 relativ zum Ventilkörper 4 eingestellter Federkraft der Schließfeder 14 fährt das Stellglied 10 nach oben, wobei die Kolbenwand 11 die Drosselöffnung 7 mehr oder weniger freigibt. In diesem Lastzustand der Brennkraftmaschine, d. h. dem Leerlauf herrscht eine nur geringe Drosselwirkung an der Drosselöffnung 7. Mithin herrscht ein relativ geringer Systemdruck nach dem Druckregelventil, es tritt eine relativ große Kraftstoffmenge durch die Drosselöffnung 7 hindurch in die Rücklaufleitung 8 zum Vorratstank ein.

Bei Vollast der Brennkraftmaschine tritt eine vergleichsweise geringe Fördermenge von Kraftstoff in die Ventilkammer 21 ein, das Stellglied 10 wird nur wenig nach oben bewegt. Dadurch wird auch nur eine geringe Querschnittsfläche an der Drosselöffnung 7 freigegeben, wodurch eine stärkere Drosselwirkung eintritt; im System nach dem Druckregelventil baut sich somit ein höherer Systemdruck, verglichen mit den oben skizzierten Leerlaufzustand, auf.

Je nach Auslegung der Drosselöffnung 7 kann entsprechend den Kundenanforderungen, eine flache Kennliniensteigung realisiert werden. Je nach Kennlinienforderung durch den Kunden, kann auch eine negative Kennliniensteigung herbeigeführt werden. Dies wird durch die Auslegung und Dimensionierung der Drosselöffnung 7 erzielt.

Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Druckregelung eines Kraftstoffördermoduls entsprechend des jeweiligen Lastzustands einer Brennkraftmaschine, läßt sich das Ventilglied 10 derart abhängig vom Vorlaufdruck 3 steuern, daß die Querschnittsfläche der Drosselöffnung 7 im Abströmbereich des Druckregelventils nach dem Öffnungspunkt des Druckregelventils derart freigebbar ist, daß sich eine flache Kennliniensteigung oder gar eine negative Kennliniensteigung ergibt. Weitere Parameter zur Abstimmung des Regelverhaltens des erfindungsgemäßen Druckregelventils können beispielsweise die Länge der Kolbenwand 11 bis zum Anschlag an der Innenfläche des Federsitzes 16 sein oder die Länge der eingebauten Schließfeder 14 zwischen Kolbenboden des Stellglieds 10 und dem Federsitz 16 sein.

Mittels der Federcharakteristik F = f(p), der Länge der Kolbenwände 11 und der Position des Deckelelements 15 relativ zum Ventilkörper 4 lassen sich die unterschiedlichsten Federcharakteristiken einstellen, je nach Anforderungen. Die Kennliniensteigung - ob flach oder negativ - ist über die Dimensionierung der Drosselöffnung 7 je nach Kundenanforderung auszulegen, was eine große Einsatzflexibilität des erfindungsgemäßen Druckregelventils erlaubt.

Bezugszeichenliste

1

Vorlauf

2

Vorlaufleitung

3

Vorlaufdruck

4

Ventilkörper

5

Sitzfläche

6

Spalt

7

Öffnung

8

Rücklaufleitung

9

Verbindungsbereich

10

Stellglied

11

Kolbenwand

12

Kolbenfläche

13

Federführung

14

Feder

15

Deckelelement

16

Federsitz

17

Deckelwand

18

Öffnung

19

Innenfläche

20

Einstellung

21

Kammer
h Hubweg

Claims

1. Druckregelventil (20) für eine Brennkraftmaschine mit einer Ventilkammer (21) und mit einem Vorlauf (1) zum Anschluß einer Kraftstoff fördernden Druckquelle und mit einem Stellglied (10), welches mit einstellbarer Federkraft einer Schließfeder (14) in einem Ventilkörper (4) an eine Sitzfläche (5) angestellt ist, wobei an dem Stellglied (10) durch einen Spalt (6) der Kraftstoff vorbeifließt, wobei im Ventilkörper (4) eine Drosselöffnung (7) zu einer Kraftstoff-Rücklaufleitung (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Federkraft, die auf das Stellglied (10) wirkt, als Funktion F = f(p) des Vorlaufdruckes (3) verläuft, und daß das Stellglied (10) abhängig vom Lastzustand der Brennkraftmaschine entsprechend seines Hubweges (h) die Drosselöffnung (7) freigibt.

2. Druckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (14) zwischen einem einstellbaren Deckelelement (15) und dem im Ventilkörper (4) geführten Stellglied (10) angeordnet ist.

3. Druckregelventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelelement (15) relativ zum Ventilkörper (4) bewegbar ist.

4. Druckregelventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Deckelelement (15) und Ventilkörper (4) im Verbindungsbereich (9) über ein Gewinde miteinander verbunden sind.

5. Druckregelventil gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich (9) zwischen Deckelelement (15) und Ventilkörper (4) mehrere Rastpositionen für Bajonettverschlüsse angeordnet sind.

6. Druckregelventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Deckelelement (15) und Ventilkörper (4) eine in verschiedenen Positionen verklemmbare Klemmverbindung ausgebildet ist.

7. Druckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (7) schlitzförmig ausgebildet ist.

8. Druckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (7) als Bohrung ausgebildet ist.

9. Druckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (7) aus nebeneinander liegenden Schlitzen bzw. Bohrungen gebildet ist.

10. Druckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (4) das Stellglied (10) topfförmig umschließt.

11. Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffördermoduls in einer Brennkraftmaschine entsprechend dem jeweiligen Lastzustand der Brennkraftmaschine, wobei ein Stellglied (10), dessen durch eine Schließfeder (14) erzeugte Schließkraft als Funktion F = f(p) des Kraftstoff-Vorlaufdruckes (3) verläuft, den Querschnitt einer Drosselöffnung (7) im Kraftstoff-Abströmbereich durch den Hubweg (h) des Stellgliedes (10) derart freigibt, daß sich im Leerlauf der Brennkraftmaschine eine geringe und bei Vollast der Brennkraftmaschine eine starke Drosselwirkung einstellt.