DE3006587A1

DE3006587A1 - Membrandruckregler

Info

Publication number: DE3006587A1
Application number: DE19803006587
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 7118 Ingelfingen Gmelin; Wolfgang Dipl.-Ing. Dr. 7141 Schwieberdingen Maisch; Klaus-Jürgen Ing.(grad.) 7151 Affalterbach Peters; Michael Dipl.-Ing. 7016 Gerlingen Wissmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-02-22
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1981-09-10
Also published as: FR2476745B1; US4353385A; GB2070287B; JPH0232468B2; DE3006587C2; GB2070287A; FR2476745A1; JPS56138457A

Description

κ. 6097

18.2.1980 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Membrandruckregler Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Membrandruckregler nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Membrandruckregler zur Regelung des Fluiddruckes in einer von Fluid durchströmten Anlage bekannt, der aber den Nachteil hat, daß er in Ruhestellung über längere Zeit nicht dicht ist, so daß Fluid auslecken kann und bei erneutem Arbeitsbeginn die Anlage erst wieder aufgefüllt werden muß, was zu Ansprechverzögerungen oder gar Störungen führen kann.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Membrandruckregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Fluiddruck sehr genau geregelt werden kann und beim Abstellen der Fluidanlage zunächst eine Absenkung des Fluiddruckes unter einen vorbestimmten Fluiddruck bewirkt wird und danach die Fluidanlage zur Rückströmleitung dicht abgesperrt wird, während bei Arbeitsbeginn der Fluidanlage zur Öffnung der Rückströmleitung ein höherer Druck erforderlich ist,

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so daß ein sicheres Schließen gewährleistet ist, auch bei einem zwischenzeitlichen Erwärmen und damit einer Druckerhöhung des eingeschlossenen Fluids.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des" im Hauptanspruch angegebenen Membrandruckreglers möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Membrandruckreglers soll anhand seiner beispielsweisen Verwendung in einer Kraftstoffeinspritzanlage erläutert werden:

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzanlage sind mit 1 Zumeßventile dargestellt, wobei jedem Zylinder einer nichtdargestellten gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine ein Zumeßventil 1 zugeordnet ist, an dem eine zur von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge in einem bestimmten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird. Die beispielsweise dargestellte Kraftstoffeinsprit zanlage weist vier Zumeßventile 1 auf und ist somit für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine bestimmt. Der Querschnitt der Zumeßventile ist beispielsweise gemeinsam, wie angedeutet, durch ein Betätigungselement 2 in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftma-

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schine änderbar, beispielsweise in bekannter Weise in Abhängigkeit von der durch die' Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge. Die Zumeßventile 1 liegen in einer Kraftstoffversorgungslextung 3_S in die von einer durch einen Elektromotor 4 angetriebenen Kraftstoffpumpe 5 aus einem Kraftstoffbehälter 6 Kraftstoff gefördert wird. In der Kraftstoffversorgungsleitung 3 ist ein als Druckbegrenzungsventil ausgebildeter Membrandruckregler 9 angeordnet, der den in der Kraftstoffversorgungsleitung 3 herrschenden Kraftstoffdruck begrenzt und bei überschreiten Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 6 zurückfließen läßt.

Stromabwärts jedes Zumeßventiles 1 ist eine Leitung 11 vorgesehen, über die der zugemessene Kraftstoff in eine Regelkammer 12 eines jedem Zumeßventil 1 gesondert zugeordneten Regelventiles 13 gelangt. Die Regelkammer 12 des Regelventiles 13 ist durch ein beispielsweise als Membran 14 ausgebildetes bewegliches Ventilteil von einer Steuerkammer 15 des Regelventiles 13 "getrennt. Die Membran 14 des Regelventiles 13 arbeitet mit einem in der Regelkammer 12 vorgesehenen festen Ventilsitz 16 zusammen, über den der zugemessene Kraftstoff aus der Regelkammer 12 zu den einzelnen Einspritzventilen 10, von denen nur eines dargestellt ist, im Saugrohr der Brennkraftmaschine strömen kann. In der Regelkammer 12 ist eine Differenzdruckfeder 18 angeordnet, die die Membran 14 in Öffnungsrichtung des Regelventiles 13 beaufschlagt. In der Steuerkammer 15 ist ebenfalls .eine Schließfeder 17 angeordnet, deren Federkraft größer als die der Differenzdruckfeder 18 ist und die einerseits verhindert, daß bei abgestellter Brennkraftmaschine Kraftstoff aus der

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Kraftstoffversorgungsleitung 3 zu den Einspritzventilen 10 gelangt und andererseits ermöglicht, daß beispielsweise im Leerlaufbetrieb die an den einzelnen Zumeßventilen 1 zugemessenen Kraftstoffmengen aufeinander abgestimmt werden können.

Von der Kraftstoffversorgungsleitung 3 zweigt eine Leitung 19 ab, die über einen elektrofluidischen Wandler in Düse-Prallplatte-Bauart 20 in eine Steuerdruckleitung mündet. Stromabwärts des elektrofluidischen Wandlers 20 sind in der Steuerdruckleitung 21 die Steuerkammern 15 der Regelventile 13 und stromabwärts der Steuerkammern 15 ist eine Steuerdrossel 23 angeordnet, über die Steuerdrossel 23 kann Kraftstoff aus der Steuerdruckleitung 21 in eine Abströmleitung 2k strömen. Der elektrofluidische Wandler in Düse-Prallplatte-Bauart ist an sich bekannt und soll deshalb hier nur kurz in Funktion und Wirkungsweise beschrieben werden. Der elektrofluidische Wandler 20 enthält eine Wippe 26, die elektromagnetisch mittels Spulen 27, 28 mit einem veränderlichen Auslenkmoment beaufschlagt wird, so daß sie um eine Drehachse 29 eine gewisse Auslenkung erfährt. Die Leitung 19 mündet an einer Düse 30 im elektrofluidischen Wandler 20 gegenüber einer an der Wippe 26 angebrachten Prallplatte 31· Bei einem konstanten, an der Wippe 26 angreifenden Auslenkmoment wird somit zwischen Düse 30 und Prallplatte 31 ein Druckabfall erzeugt, der so groß ist, daß sich eine von dem Auslenkmoment abhängige konstante Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffdruck in der Leitung 19 und dem Kraftstoffdruck in der Steuerdruckleitung 21 einstellt. Die Ansteuerung des elektrofluidischen Wandlers 20 erfolgt über ein elektronisches Steuergerät 32, in

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Abhängigkeit von entsprechend eingegebenen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine wie Drehzahl 33» Drosselklappenstellung 34, Temperatur 35, Abgas zusammensetzung (Sauerstoffsonde) 36 und anderen. Die Ansteuerung des elektrofluidischen Wandlers 20 durch das elektronische Steuergerät 32 kann dabei analog oder getaktet erfolgen. Bei nicht erregtem Zustand des elektrofluischen Wandlers 20 kann durch geeignete Federkräfte oder Permanentmagneten 37 an der Wippe 26 ein Grundmoment erzeugt werden, das so ausgelegt ist, daß sich eine Druckdifferenz einstellt, die auch bei Ausfallen der elektrischen Ansteuerung einen Notlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Beim Vorliegen von den Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine kennzeichnenden Steuersignalen, z.B. Drehzahl ober halb Leerlaufdrehzahl und Drosselklappe geschlossen, ist der elektrofluidische Wandler 20 derart erregbar, daß in der Steuerdruckleitung 21 der Kraftstoffdruck so weit ansteigt, daß die Regelventile 13 schließen und damit eine Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzventile 10 unterbunden wird.

Der Membrandruckregler 9 weist eine Systemdruckkammer 40 auf, die mit der Kraftstoffversorgungsleitung 3 in Verbindung steht und durch eine Ventilmembran 4l von einer Federkammer 42 getrennt ist, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht und in der eine Systemdruckfeder 43 angeordnet ist, die in Schließrichtung des Ventils die Ventilmembran 41 beaufschlagt. In die Systemdruckkammer 40 ragt ein Ventilsitz 44, der mit der Ventilmembran 4l zusammenwirkt und an einer Axiallagersteile 45 axial verschiebbar gelagert ist. Das der Ventilmembran 4l ab-

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gewandte Ende des Ventilsitzes ragt andererseits aus der Axiallagerstelle 45 heraus in einen Sammelraum 46 und ist als Ventilteller 47 ausgebildet. Der Ventilteller 47 öffnet oder schließt einen Dichtsitz 48, der als Gummiring ausgebildet sein kann, über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung 49 und von dort auf die Saugseite der Kraftstoffpumpe 5, z.B. den Kraftstoffbehälter 6 zurückströmen kann. An dem Ventilteller 47 stützt sich eine Schließdruckfeder 50 ab, die den Ventilteller 47 in Öffnungsrichtung beaufschlagt und bestrebt, ist, den Ventilsitz 44 entgegen der über die Ventilmembran 41 auf den Ventilsitz 44 wirkenden Kraft zu verschieben. In der Axiallagerstelle 45 des Ventilsitzes 44 zwischen der Systemdruckkammer 40 und dem Sammelraum 46 ist ein Drosselspalt 51 vorgesehen. In den Sammelraum 46 münden alle Kraftstoffleitungen, beispielsweise die Abströmleitung 24, über die Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 6 zurückströmen soll. So ist in dem Ventilsitz 44 ein Kanal 52 vorgesehen, über den bei vom Ventilsitz 44 abgehobener Ventilmembran 41 Kraftstoff in den Sammelraum 46 strömen kann. Der von Kraftstoff beaufschlagte Querschnitt des Ventiltellers 47 ist geringer, als der Ventilmembranquerschnitt 4l,und der elastische Dichtsitz hat in etwa den gleichen Querschnitt wie der Ventilteller 47.

Die Punktion des Membrandruckreglers 9 ist folgende: Bei stillstehender Brennkraftmaschine sitzt der Ventilteller 47 auf dem Dichtsitz 48 auf und verschließt die Rückströmleitung 49, während die Ventilmembran 41 den Ventilsitz 44 verschließt. Beim Starten der Brennkraftmaschine fördert die Kraftstoffpumpe 5 Kraftstoff in die

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Kraftstoffversorgungsleitung 3 und damit auch in die Systemdruckkammer 40 des Membrandruckreglers 9. Steigt dieser Druck über einen bestimmten öffnungsdruck, bei dem die Kraftstoffdruckkraft auf die Ventilmembran 4l und die Federkraft der Schließdruckfeder 50 größer ist, als die Federkraft der Systemdruc'kfeder 43 und die Kraftstoffdruckkraft auf den Ventilteller 4-7, so hebt der Ventilteller 47 von dem Dichtsitz 48 ab,und der Ventilsitz 44 verschiebt sich in Richtung zur Ventilmembran 41. Diese Verschiebebewegung wird begrenzt durch einen Anschlag 53_} an dem der Ventilteller 47 zum Anliegen kommt. Wird nun ein nur noch durch die Federkraft der Systemdruckfeder bestimmter Kraftstoffdruck (Systemdruck) erreicht, so heb-t die Ventilmembran 4l von dem Ventilsitz 44 ab und . Kraftstoff kann über den Kanal 52 in den Sammelraum 46 und von dort in die Rückströmleitung 49 abströmen. Beim Abstellen der Brennkraftmaschine bzw. der Unterbrechung der Kraftstofförderung durch die Kraftstoffpumpe 5 verschließt die Ventilmembran 4l den Ventilsitz 44.· Die Federkräfte der Systemdruckfeder 43 und der Schließdruckfeder 50 und die von Kraftstoff beaufschlagten Querschnitte der Ventilmembran 41 und des Ventiltellers 47 sind so aufeinander abgestimmt, daß nun zunächst weiterhin über den Drosselspalt 51 Kraftstoff in den Sammelraum 46 und aus dem Sammelraum 46 über den Dichtsitz 48 in die Rückströmleitung 49 abströmen kann, bis der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage geringer ist, als der zur öffnung der Einspritzventile 10 erforderliche Kraftstoff druck. Erst unterhalb des zur.Öffnung der Einspritzventile 10 erforderlichen Kraftstoffdruckes wird der Ventilteller 47 so weit entgegen der Kraft der Schließdruckfeder 50 verschoben, daß er auf dem Dichtsitz 48

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die Rückströmleitung 49 absperrend zum Aufliegen kommt. Durch den im Sammelraum 46 herrschenden Kraftstoffdruck wird nun der Ventilteller 47 zusätzlich auf den Dichtsitz 48 gepreßt. Hierdurch wird ein Auslecken von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzanlage verhindert, so daß bei einem erneuten Start der Brennkraftmaschine die Kraftstoffeinspritzanlage in kürzester Zeit einsatzfähig ist. Wird nun die Brennkraftmaschine erneut gestartet, so ist der erforderliche öffnungsdruck, bei dem der Ventilteller 47 von dem Dichtsitz 48 abhebt größer, als der zum Schließen erforderliche Druck, da am Ventilteller 47 im geschlossenen Zustand kein Kräfteausgleich der vom Kraftstoffdruck im Sammelraum 46 bewirkten Druckkräfte erfolgt. Ein gegenüber dem Schließdruck erhöhter Öffnungsdruck ist jedoch erwünscht, um ein sicheres Schließen zu gewährleisten, auch wenn nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine durch Erwärmung des eingeschlossenen Kraftstoffes -der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage ansteigt.

Der erfindungsgemäße Membrandruckregler 9 ist überall dort einsetzbar, wo eine sehr genaue Druckregelung gefordert wird und in Ruhestellung ein Auslecken des geregelten Fluids aus der Fluidanlage verhindert werden soll, wobei der zum Schließen erforderliche Fluiddruck geringer sein soll, als der zum Öffnen.

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Claims

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Ansprüche

ί Iy Membrandruckregler, insbesondere zur Regelung des Kraftstoffdruckes in einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einem als Ventilmembran ausgebildeten beweglichen Ventilteil und einem mit der Ventilmembran zusammenwirkenden Ventilsitz, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmembran (¹Il) eine Feder kammer (42) von einer Systemdruckkammer (40) trennt, die mit dem zu regelnden Fluid in Verbindung steht und die Ventilmembran (4l) durch eine in der Federkammer (42) angeordnete Systemdruckfeder (43) in Richtung zu einem in die Systemdruckkammer (40) ragenden Ventilsitz (44) beaufschlagbar ist und der Ventilsitz (44) axial verschiebbar in einer Axiallagerstelle (45) gelagert und an seinem der Ventilmembran (41) abgewandten Ende als Ventilteller (47) ausgebildet ist, der in einen Sammelraum (46) ragt und einen Dichtsitz (48) mehr oder weniger zu einer Rückströmleitung (49) öffnet und an dem sich eine den Ventilsitz (44) in Richtung zur Ventilmembran (4l) hin belastende Schließdruckfeder (50) abstützt, die bei

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Erreichen eines vorbestimmten Fluiddruekes in der Systemdruckkammer (40) den Ventilteller (47) an einen dem Dichtsitz (48) abgewandten Anschlag (53) preßt, wobei bei vom "Ventilsitz (44) abgehobener Ventilmenbran (41) Fluid über einen Kanal (52) des Ventilsitzes (44) in den Sammelraum (46) abströmen kann und zwischen Systemdruckkammer (40) und Sammelraun (^6) zusätzlich ein Drosselspalt (51) vorgesehen ist.

2. Membrandruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß der Drosselspalt (51) in der Axiallagerstelle (45) des Ventilsitzes (44) vorgesehen ist.

3. Membrandruckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Fluid beaufschlagbare Querschnitt des Ventiltellers (47) geringer ist, als der Ventilmembranquerschnitt (4l).

4. Membrandruckregler nach Anspruch 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtsitz (48) ein elastischer Ring dient.

5. Membrandruckregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkräfte von Systemdruckfeder (43)

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und Schließdruckfeder (50) und die vom Fluid beaufschlagbaren Querschnitte von Ventilmembran (41) und Ventilteller (47) so aufeinander abgestimmt sind, daß der Ventilteller (47) erst am Dichtsitz (48) zum Anliegen kommt . und damit die Rückströmleitung (49) absperrt, wenn der Fluiddruck geringer ist, als ein vorbestimmter Fluiddruck. ),'

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