DE2441048A1

DE2441048A1 - Membranventil

Info

Publication number: DE2441048A1
Application number: DE2441048A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Phys Dr Knapp; Siegfried Setter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-08-27
Filing date: 1974-08-27
Publication date: 1976-03-18
Also published as: DE2441048C3; JPS5152519A; GB1513753A; FR2283370A1; DE2441048B2; JPS615027B2; US3999528A; FR2283370B1

Description

1.8.197¹I Kh/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Membranventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Membranventil mit einer als bewegliches Ventilteil ausgebildeten, zwei von Druckflüssigkeit durchströmte Kammern trennenden, insbesondere aus Kunststoff gefertigten biegeweichen Membran.

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Membranventile dieser Art finden bereits bei Kraftstoffeinspritzanlagen Verwendung, bei denen der Einfluß von Temperaturänderungen auf die zugemessene Kraftstoffeinspritzmenge durch als Gewebemembrfinen ausgebildete Membranen vermieden wird. Dabe.i ergibt sich 'doch der Nachteil, daß die elastisch ausgebildete Membran pendelt und Undefinierte Öffnungs- und Schließbewegungen um den Ventilsitz durchführt, wodurch es zu unerwünschten Änderungen der zugemessenen Kraftstoffeinspritzmenge kommt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Membranventil der bekannten Art zu entwickeln, das den Anforderungen an ein derartiges Ventil entspricht und trotz Verwendung einer biegeweichen Membran eine möglichst genaue Druckregelung der durchströmenden Druckflüssigkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einem Ventilsitz sine mit der Membran verbundene Ventilplatte zusammenarbeitet, deren Durchmesser möglichst groß im Vergleich zum Einspanndurchmesser der Membran, insbesondere ca. 4/5 des Einspanndurchmessers ist und konzentrisch zum Ventilsitz ein gehäusefester Stützring angeordnet ist, dessen schneidenförmig ausgebildete Stirnseite in einer Ebene mit dem Ventilsitz liegt und einen möglichst großen mit der Ventilplatte zusammenwirkenden Durchmesser aufweist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Stützring an seiner Stirnseite durch Quernuten unterbrochen.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Membranventil als Gleichdruckventil einer Kraftstoffzumeß- und Verteilereinheit ausgebildet ist.

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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß das Membranventil als Differenzdruckventil einer Kraftstoffzumeß- und Verteilereinheit ausgebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage j

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage sind ein Gehäuse I₃ eine Zwischenplatte 2 und ein Bodendeckel 3 durch Schrauben ^ axial zusammengespannt. Zwischen dem Gehäuse 1 und der Zwischenplatte ist eine biegeweiche Membran 5 eingespannt, die imBeiB.cn von gleichmäßig um die Gehäuseachse verteilten Axialbohrungen diese in Kammern teilend, als Membran von Membranventilen dient. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Kraftstoffzumeß- und Verteilereinrichtung für eine Vierzylinderbrennkraftmaschine, also um vier Membranventile, von denen eines als Differenzdrucksteuerventil 6 und die anderen drei als Gleichdruckventile 7 ausgebildet sind. Bei jedem dieser Ventile bildet die Membran mit einem festen Ventilsitz 8 ein Flachsitzventil. Der Ventilsitz 8 wird von einem Ventilsitzträger 9 aufgenommen, der in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist und als Anschlußteil für die Leitungen 10 dient, die zu den Einspritzventilen 11 führen.' Am Ventilsitzträger 9 des Differenzdrucksteuerventils 6 stützt sich eine Schraubenfeder 12 ab, die. eine möglichst flach verlaufende Charakteristik hat. Diese Schraubenfeder 12 belastet die Membran 5 über eine als Federteller ausgebildete und mit der Membran verbundene Ventilplatte 13 in Öffnungsrichtung, so daß das Differenzdrucksteuerventil außer Betrieb geöffnet ist. Die Membran 5 teilt einerseits eine erste Kammer I¹I von einer

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zweiten Kammer 15 des Differenzdrucksteuerventils 6 und andererseits die ersten Kammern 16 von den zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile 7. Von der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventiles 6 führt ein Kanal 18 zu der zweiten Kammer 17 eines Gleichdruckventiles 7. Die zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile 7 sind untereinander durch einen Ringkanal 19 verbunden.

Der von einer durch einen Elektromotor 22 angetriebenen Kraftstoffpumpe 23 aus einem Kraftstoffbehälter 2k geförderte Kraftstoff gelangt über eine Leitung 25 und ein Anschlußteil 26 in die zweite Kammer 15 des Differenzdrucksteuerventils 6. Von der Leitung 25 zweigt eine Leitung 27 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 28 geschaltet ist, das bei zu großem Systemdruck Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 2k zurückfließen läßt.

In einer Axialbohrung 30 der Verteilereinrichtung ist eine Laufbuchse 31 angeordnet. Diese Laufbuchse ist durch eine elastische Dichtbuchse 32, die aus Gummi bestehen kann, gegen Verschieben und Verdrehen gesichert, wozu die Dichtbuchse durch einen Stopfen 33 gegen eine zwischen dem Bodendeckel 3 und der Zwischenplatte 2 gelagerte Scheibe Ik axial zusammengepreßt wird. Hierdurch wird außerdem erreicht, daß kein Kraftstoff zwischen der Laufbuchse einerseits und dem Gehäuse sowie der Zwischenplatte andererseits durchlecken kann.

In der Laufbuchse 31 gleitet axial gegen die Kraft einer Feder 35 verschiebbar ein Steuerschieber 36, der eine Ringnut hat. Anstelle der Feder 35 könnte auch zur Erzeugung der Rückstellkraft auf den Steuerschieber 36 Druckflüssigkeit dienen, die durch ein nicht dargestelltes hydraulisches Steuerdrucksystem gesteuert den Steuerschieber beaufschlagt.

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In der Laufbuchse 31 befinden sich Längsnuten 38, die durch exakt gleiche achsparallele Längsschlitze 39 (Steuerschlitze) oder Steuerbohrungen mit der Innenbohrung der Laufbuchse verbunden sind. Je nach der Lage des Steuerschiebers 36 steuert somit die Ringnut 37 einen mehr oder weniger langen Abschnitt der Steuerschlitze 39 auf. In der Laufbuchse befinden sich außerdem Radialbohrungen 40, die eine ständige Verbindung zwischen der Ringnut 37 und einem im Bodendeckel angeordneten Ringkanal 4l herstellen. Der Ringkanal 4l ist durch einen Kanal 42 mit der zweiten Kammer 15 des Differenzdrucksteuerventils 6 verbunden. Die Längsnuten 38 der Laufbuchse 31 sind über Kanäle 43 mit der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventiles 6 bzw. den ersten Kammern l6 der Gleichdruckventile 7 verbunden, wobei jedem Ventil eine Längsnut 38 mit ihrem Steuerschlitz 39 zugeordnet ist und die erstenKammern 14 bzw. 16 voneinander getrennt sind. .

Erfindungsgemäß sind konzentrisch zu den Ventilsitzen 8 in den ersten Kammern Ik bzw. l6 gehäusefeste Stützringe 44 angeordnet, deren schneidenförmige Stirnseiten annähernd in einer Ebene mit den Ventilsitzen 8 liegen. Der Durchmesser der schneidenförmigen Stirnseite jedes Stüt-zringes-44 ist annähernd gleich groß, jedoch kleiner als der Durchmesser der Ventilplatte 13, deren Durchmesser möglichst groß im Vergleich zum Einspanndurchmesser der Membran ist und insbesondere ca. 2/3 bis 4/5 des Einspanndurchmessers entspricht. Die Stützringe 44 sind an ihren Stirnseiten durch Quernuten 45 unterbrochen, die einen Druckausgleich in der ersten Kammer 14 bzw. l6 bei am Stützring 44 anliegender Ventilplatte 13 ermöglichen.

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Die Wirkungsweise der beschriebenen Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Der von der Kraftstoffpumpe 23 geförderte Kraftstoff gelangt über die Leitung 25 und das Anschlußteil 26 in die zweite Kammer 15 des Differenzdrucksteuerventils 6 und strömt von dort über einen Kanal 42, einen Ringkanal ^Jll und Radialbohrungen 40 in die Ringnut 37 des Steuerschiebers J>6. Der Steuerschieber 36 kann z.B.von einem nicht dargestellten Luftmeßorgan, das im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet ist, in axialer Richtung verschoben werden, so daß die Ringnut 37 die Steuerschlitze 39 mehr oder weniger öffnet. Von der Ringnut 37 strömt der Kraftstoff durch die Steuerschlitze 39 zugemessen.in die Längsnuten 38 und von dort über Kanäle H3 in die erste Kammer Ik des Differenzdrucksteuerventils 6 bzw. die ersten Kammern 16 der Gleichdruckventile 7. Die erste Kammer I^ des Differenzdrucksteuerventils 6 ist über den Kanal 18 mit den zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile verbunden, die untereinander durch den Ringkanal 19 in Verbindung stehen.

Die Kraft der Feder 12 des Differenzdrucksteuerventils 6 ist so ausgelegt, daß bei Änderung des vorgesehenen Druckgefälles zwischen der ersten Kammer 14 und der zweiten Kanuner 15 sich der Durchströmquerschnitt zwischen Membran und Ventilsitz so lange ändert, bis dieses Druckgefälle wieder erreicht ist. Bei dem dargestellten Plachsitzventil ist dieses in außerordentlich kurzer Zeit erreichbar, da schon bei geringem Hub der Membran der Durchströmquerschnitt stark geändert wird. Die Federkraft hingegen wird aufgrund dieses geringen Hubes nur gering geändert, so daß die Regelung sehr genau arbeiten kann, d.h. dai

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Druckgefälle unabhängig von den strömenden Mengen nahezu konstant ist.

Die Kraftstoffdrosselung an den Steuerschlitzen 39 ist nahezu gleich, so daß in der ersten Kammer 1.4 des Differenzdrucksteuerventils 6 und den ersten Kammern 16 der Gleichdruckventile ein annähernd gleicher Kraftstoffdruck herrscht. Durch die Verbindung der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 mit den zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile 7 herrscht dort ebenfalls im eingeregelten Zustand annähernd der gleiche Kraftstoffdruck wie in den ersten Kammern. Die Verwendung von Gleichdruckventilen bietet den Vorteil, daß für die gewünschte Druckdifferenz am Zumeßventil 37,39 nur die Feder 12 des Differenzdrucksteuerventils abgestimmt werden muß, während eine derartige Abstimmung an den einzelnen Gleichdruckventilen entfällt.

Jede Membran 5 ist an ihrem Einspannumfang mit einer Sicke ^6 versehen, wodurch die Membran biegeweich arbeitet und keine eigene Kraft auf das Ventil ausübt. Die Membran 5 wird mit ihrer Ventilplatte 13 während des Betriebszustandes an irgendeiner Stelle der Stirnseite des Stützringes 44 aufliegen. Diese Stelle wirkt als Scharnier und ermöglicht eine reibungsfreie Beweglichkeit der Membran zum Ventilsitz 8 unter Vermeidung einer Pendelbewegung der Membran.

Die erfindungsgemäß mit einem Stützring ausgebildeten Membranventile bieten den Vorteil, daß auch bei mit elastischen Membranen ausgestalteten Membranventilen definierte Öffnungsund Schließbewegungen erreichbar sind und damit eine hohen Ansprüchen genügende Regelung erzielt werden kann.

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Claims

~8~ 2 2 5 Ansprüche

1.)Membranventil mit einer als bewegliches Ventilteil ausgebildeten, zwei von Druckflüssigkeit durchströmte Kammern trennenden, insbesondere aus Kunststoff gefertigten biegeweichen Membran, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Ventilsitz (8) eine mit der Membran (5) verbundene Ventilplatte (13) zusammenarbeitet, deren Durchmesser möglichst groß im Vergleich zum Einspanndurchmesser der Membran (5), insbesondere ca. 4/5 des Einspanndurchmessers ist und konzentrisch zum Ventilsitz (8) ein gehäusefester Stützring (44) angeordnet ist, dessen schneidenförmig ausgebildete Stirnseite in einer Ebene mit dem Ventilsitz (8) liegt und einen möglichst großen mit der Ventilplatte (13) zusammenwirkenden Durehmesser aufweist.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (44) an seiner Stirnseite durch Quernuten (45) unterbrochen ist.

3. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranventil als Gleichdruckventil (7) einer Kraftstoffzumeß- und Verteilereinheit ausgebildet ist.

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Membranventil nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Membranventil als Differenzdruckventil (6) einer Kraftstoffzumeß- und Verteilereinheit ausgebildet ist. γ ■

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