DE3107215A1 - Druckregler fuer einspritzanlagen bei verbrennungsmotoren - Google Patents
Druckregler fuer einspritzanlagen bei verbrennungsmotorenInfo
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Description
DR.-INff.DIPL.-PHYS. H. STuRltS
PATENTANWÄLTE ^,Λυι
DIPL.-ING. P. EICHLER
BRAHMSSTRASSE 29. 5600 WUPPERTAL 2
Weber Societa per Azioni, 20100 Milano (Italy) Via Giulini,
Druckregler für Einspritzanlagen bei Verbrennungsmotoren.
Die Erfindung bezieht sich auf Kraftstoff-Druckregler,
insbesondere auf einen Druckregler, dessen Funktionselemente den Gegenstand der DE-OS 29 03 907 bilden (Italien 3325 A/78
vom 7.2.1978). Charakteristisch für den in der vorerwähnten Patentanmeldung beschriebenen Druckregler ist die
Verwendung eines Ventilkörpers, der von einer Halbkugel gebildet wird, deren Zentrum in der sie begrenzenden planen
Oberfläche liegt, die den Einlaß zu dem in den Kraftstofftank
zurückführenden Rückflußrohr steuert. Dieser Ventilkörper wird durch Federkräfte so beaufschlagt, daß er in Berührung
mit den Wänden eines Hohlraums bleibt, der in einem mit einer Membran fest verbundenen Stützkörper ausgearbeit ist,
und zwar derart, daß die Bewegungen der Ebene des Ventil-
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körpers gleich den Bewegungen des Stützkörpers sind.
Dieser Druckregler besitzt Merkmale, die unter patentrechtlichem
Aspekt neu, originell und technisch wertvoll sind. Jedoch gibt es noch gewisse konstruktive und montagemäßige
Probleme, die für den Fall der Massenherstellung schwierig zu lösen sind. .
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die vorerwähnten Probleme durch einen Ventilkörper zu vermeiden,
der unter funktionellem Aspekt von der in der eingangs erwähnten
Patentanmeldung beschriebenen Lösung nicht abweicht, wohl aber geeignet ist, die in der Massenproduktion auftretenden
konstruktiven und monatagemäßigen Probleme zu lösen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Druckregler der im Anspruch 1 gekennzeichneten Art. Er ist in
den Fig. 1 und 2 dargestellt, die ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellen.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht auf den Druckregler in einer Ebene, die seine Symmetrieachse
enthält.
Fig. 2 zeigt in teilweisem Querschnitt den Ventilkörper der einen Teil des Druckreglers der Fig. 1 bildet.
Der in Fig. 1 abgebildete Druckregler besitzt ein Metallgehäuse 1, das innen durch eine Membran 2 in zwei nicht
miteinander kommunizierende Kammern 3 und 4 unterteilt ist. Die Kammer 3 wird von dem Gehäuseteil 30 und der Membran 2
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umschlossen, während die Kammer 4 von dem Gehäuseteil 40 und der Membran 2 umschlossen ist. Die Randflansche 31 und
41 der beiden Gehäuseteile 30 und 40 spannen die Membran 2 zwischen sich ein und werden mittels eines Ringes 9 zusammengehalten,
dessen Teile 90 und 92 auf den kegelstumpfförmigeri Flächen 32 und 45 der Randflansche 31 bzw. 41 aufliegen.
Die Kammer 3 ist mit dem nicht dargestellten Ansaugkrümmer über ein nicht dargestelltes erstes Rohr verbunden,
welches am Rohrstutzen 10 angeschlossen wird. Auf diese Weise wird der im Ansaugkrümmer jeweils herrschende Druck auch
in der Kammer 3 wirksam.
Die Kammer 4 ist mit der Kraftstoffpumpe mittels eines
zweiten, nicht dargestellten Rohres verbunden, das am Rohrstutzen 11 angeschlossen wird. Weiterhin ist die Kammer 4
mit den Düsen des Einspritzsystems über ein drittes, nicht dargestelltes Rohr verbunden, das am Rohrstutzen 12 angeschlossen
wird. Schließlich steht die Kammer 4 noch mit dem Fahrzeugkraftstofftank über ein viertes nicht dargestelltes
Rohr in Verbindung, das am Rohrstutzen 5 angeschlossen wird. Es besteht auch die Möglichkeit, die Rohrstutzen 11 und 12
durch ein einziges Anschlußrohr 11 zu ersetzen.
Dor Rohrstutzen 5 besitzt ein zylindrisches Teil 50,
das in eine Durchgangsbohrung 44 eingesetzt ist, die sich in der unteren Partie des Gehäuseteils 40 befindet. Am oberen
Ende der Durchgangsbohrung 44 und gleichachsig wie diese ist eine Lageraussparung 46 vorhanden, die in der Draufsicht polygonal
gestaltet ist und den hexagonal geformten Kopf 51 des
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Rohrstutzens 5 verdrehungssicher aufnimmt.
Eine kegelstumpfförmxge Schulterfläche 43 verbindet die
Bohrung 44 mit der Lageraussparung 46. Die stumpfkegelförmige Oberfläche 52, die einen Teil des Rohrstutzens 5 bildet,
sitzt auf der Schulterfläche 43.
Die vorerwähnte Kupplung gewährleistet eine gute Kraftstoff
dichtung gegen die Außenseite der Kammer 4, wobei diese Dichtung noch durch den Dichtungseffekt einer Mutter verstärkt
wird, die auf dem Gewindeteil 53 des Rohrstutzens 5 aufgeschraubt wird.
Der Rohrstutzen 5 weist eine zylindrische Aussparung 54
auf, in welcher die den Ventilsitz enthaltende Düse 6 mit Preßsitz eingesetzt ist. Die ebene Ventilsitzfläche 61
und eine ebene Oberläche 62, die von einem kreisförmigen
Rand gebildet wird, stellen die wichtigsten Teile dieser Düse 6 dar. Sie bildet die Auslaßdüse und erstreckt sich in
die zweite Kammer 4. Ihre ebene Ventilsitzfläche 61 wirkt mit der flachen Unterseite 75 des Ventilkörpers 7 zusammen.
Eine Feder 63 ist zwischen der ringförmigen Schulterfläche
der Düse 6 und einer ähnlichen Schulterfläche 73 auf dem Ventilkörper 7 angeordnet. Die Feder 63 hält den kugelförmigen
Teil des Ventilkörpers 7 in Berührung mit der konischen Wandfläche 81 der Aussparung 80, die in dem Stützkörper 8
vorhanden ist, dor an der Membran 2 mit Hilfe der Befestigungsringkappe
20 befestigt ist.
Das untere Ende einer Steuerfeder 2 1 liegt auf der Befestigungsringkappe
20 auf, während ihr anderes Ende sich an
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dem FedertelTer 22 abstützt. Letzterer besitzt eine zentrale
Bohrung 23, die die konische Spitze 14 einer Innensechskantschraube 13 aufnimmt. Diese ist in die Gewindebohrung 33 eingeschraubt,
welche den Vorsprung 34 am oberen Ende des Gehäuseteils 30 durchsetzt. -Durch Einstellen der Schraube
13 kann die Feder 21 auf einen bestimmten Wert vorgespannt werden. Die Gewindebohrung 33 weitet sich nach oben zu einer
zylindrischen Aussparung 35, die die Dehnkappe 15 aufnimmt, welche ein Verstellen der Schraube 13 durch unbefugte Personen
verhindert.
Die Fig. 2 zeigt im Einzelnen den in der Aussparung 80 der Fig. 1 untergebrachten Ventilkörper 7. Er besitzt einen
kugeligen Abschnitt 72, der an der stumpfkegeligen Wand 81
der Aussparung 80 anliegt und hier eine Art Kugelpfannenlager
bildet. Weiterhin befindet sich am Ventilkörper 7 eine flache Unterseite 75, die mit der Ventilsitzfläche 61 zusammenwirkt
und den Ausflußquerschnitt für den überschüssigen, zum Fahrzeugtank zurückzufördernden Kraftstoff bildet. Weiterhin
ist am Ventilkörper 7, wie schon erwähnt, die ringförmige Schulter 73 vorhanden. An ihr stützt sich die Feder 63 ab.
Zwischen den ebenen Flächen 73 und 75 befindet sich eine zylindrische Fläche 74, über die einige Windungen der Feder
gedrückt werden, und zwar in einer der Montage des vollständigen Druckreglers vorausgehenden Arbeitsphase. Schließlich
ist noch eine Sackbohrung 76 vorgesehen, die senkrecht zu der flachen Oberfläche 75 verläuft, und weiterhin ein zylindrischer
Zapfen 70, der sich von der flachen Oberfläche 71 nach außen
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erstreckt, also in eine der Oberfläche 75 des Veritilkörpors
entgegengesetzte Richtung weist.
Der Ventilkörper 7 hat eine Symmetrieachse A-A, die mit den Achsen der Bohrung 76 und des Zapfens 70 zusammenfällt.
Das Krümmungszentrum C der Kugelabschnittsfläche 72 liegt entweder in der Ebene 75 oder aber in einer dazu parallel
verlaufenden, nach unten verschobenen Ebene.
Obwohl es nicht unbedingt notwendig erscheint, die Arbeitsweise des Druckreglers darzulegen, soll sie hier dennoch
kurz beschrieben werden, um die Bedeutung der Anordnung des Krümmungszentrums C des Ventilkörpers 7 in der Ebene 75
aufzuzeigen.
Während des Maschinenlaufs soll die Differenz zwischen
dem Druck in dem zu den Einspritzdüsen führenden Kraftstofflieferungsrohr,
das mit der Kontrollkammer 4 über den Rohrstutzen 12 verbunden ist, einerseits und dem Druck im Ansaugkrümmer,
in welchem die Einsprützdüsen liegen, für alle Arbeitsbedingungen der Maschine konstant gehalten werden. Um
das zu erreichen, variiert der Druckregler die zwischen der Oberfläche 75 und der Ventilsitzflache 61 der Düse 6 vorhandene
Auslaßfläche bzw. den Auslaßquerschnitt. Nimmt der Druck im Ansaugkrümmer zu, muß um die vorerwähnte Druckdifferenz
konstant zu halten, die flache Oberfläche 75 sich der Düse 61 nähern, was durch den Schub hervorgerufen
wird, der durch den entsprechenden Druckanstieg in der Kammer 3 hervorgerufen wird. Die damit verbundene Verkleinerung des
zum Kraftstofftank führenden Auslaß-Querschnitts führt dazu,
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daß der Druck in der Kammer 4 um einen Wert ansteigt, der praktisch gleich der Druckzunahme in der Kammer 3 ist, so
daß eine gleichbleibende Druckdifferenz zwischen der Einspritzdüsen-Kraftstoff
Versorgung und dem Ansaugkrümmer aufrechterhalten bleibt. Falls der Druck im Ansaugkrümmer fällt,
bringt der Druckregler die erforderliche Nachregelung des
• Einspritzdüsen-Versorgungsdrucks durch entsprechendes Zurückziehen der Oberfläche 75 von der Ventilsitzfläche 61 mit
Hilfe des entsprechenden Mechanismus zustande.
Im Hinblick auf die in der DE-OS 29 03 907 beschriebene Ausführung erlaubt die vorliegende Erfindung eine leichtere
Herstellung des Druckreglers, wie nachstehend beschrieben, und eine Verbesserung der selbststabilisierenden Eigenschaften
des Veritilkörpers 7, da es jetzt möglich ist, das Krümmungszentrum der Resultierenden der Schließkräfte auf den Ventilkörper
7 unterhalb seiner durch die Oberfläche 75 definierten Steuerebene zu verlegen, und die Resultierende der durch die
Feder 63 hervorgerufenen Öffnungskräfte, die auf den kreisförmigen
Schulterand 73 des Ventilkörpers 7 ausgeübt werden, weiter oberhalb der flachen Ebene 75 angreifen zu lassen.
Die Erfindung löst besonders auch bestimmte Herstellungsund
Montageprobleme. Der Ventilkörper 7 kann auf automatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen hergestellt werden, und zwar
ausgehend von zylindrischem Stangenmaterial und passendem Werkstoff. Es gibt verschiedene Methoden für die Massenherstellung
des Ventilkörpers 7. Zwei sollen anschließend beschrieben werden, um die Einfachheit der Herstellung zu
erläutern:
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Die erste Methode besteht in der Verwendung eines Formwerkzeuges
auf einer automatischen Drehbank. Das Profil dieses Werkzeuges entspricht der Erzeugendes des Ventilkörpers
7, mit Ausnahme der Bohrung 76, wenn die Werkstückstange um
die Drehachse Ä-Ä rotiert. Die Bohrung 76 wird mit Hilfe eines Bohrstahles nachträglich ausgearbeitet.
Bei der zweiten Methode kann eine programmierte Drehbank mit kreuzweise erfolgendem Vorschub verwendet werden, um
den Ventilkörper 7 zu erzeugen.
Um den Zweck des Zapfens 70 besser zu verstehen, dor die Symmetrieachse des Ventilkörpers körperlich bildet,
muß bedacht werden, daß der Rauhigkeitsgrad der Oberfläche sehr niedrig gehalten werden muß, um eine korrekte Arbeitsweise
des Druckreglers zu erhalten. Um eine solche Oberfläche von sehr niedrigem Rauhigkeitsgrad zu erzielen, muß eine
Läppbehandlung der Oberfläche 75 durchgeführt werden. Diese Behandlung kann mit so vielen Ventilkörpern 7 durchgeführt
werden, wie diese an einem einzigen Maschinenteil befestigt werden können. Diese Befestigungseinrichtung kann aus oinor
metallischen Platte bestehen, in der eine Mehrzahl von Bohrungen vorgesehen ist, deren jede den Zapfen 70 eines
Veritilkörpers 7 aufnimmt, um seine Symmetrieachse senkrecht
zur Ebene der Platte zu halten. Dann ist die Oberfläche
75 parallel zur Ebene dieser Befestigungsplatte und nach
außen gerichtet, während die Ebene 71 des Ventilkörpers 7 an der Oberfläche der Befestigungsplatte anliegt. Mit
den so in dieser Befestigungsplatte montierten Ventilkörpern
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7, deren Zapfen 70 in die entsprechenden Bohrungen der Befestigungsplatte
eingesetzt sind, kann ein Läppwerkzeug über alle Oberflächen 75 hinweggeführt werden, die dabei in einer
streng ausgerichteten und exakt definierten Ebene liegen.
Die Wahl der Form des in Fig. 2 dargestellten Ventilköpers 7 macht es möglich, den Druckregler 1 in automatisch
arbeitenden Maschinen zu montieren. Dies deswegen, weil die Bohrung 76 den Körper 7 mittels geeigneter automatischer
Maschinenbefcstigungsmittel während einer Montagestufe zu unterstützen
erlaubt. Diese Befestigung hält den Ventilkörper 7 koachsial zum Gehäuseteil 40, so daß es sofort möglich wird,
die Koaxialität zwischen dem Gehäuseteil 40 und dem Stützkörper 8 zu finden, dessen stumpfkegelförmige Aussparung
von dem Kugelabschnitt 72 des Ventilkörpers 7 getragen wird. Die Membran 2 wird dadurch in Bezug auf den Rand 41 des
Gehäuses 40 korrekt ausgerichteb.
Die nachfolgenden Operationen schließen die Montage und
das Hinbringen der Feder 21 ein. Anschließend kann sofort
die Montage und das befestigen des Gehäuseteils 30 mittels des Ringes 9 in besonders einfacher Weise ausgeführt werden.
Die vorhergehende Beschreibung bezieht sich nur auf eine der möglichen Verkörperungen der Erfindung, an welcher
konstruktive Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der erfinderischen Idee zu verlassen. Die Formen,
Abmessungen und Werkstoffe die verwendet werden, begrenzen
nicht <lon Umfang der Erfindung.
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Claims (5)
1.j Druckregler für Einspritzanlagen von Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einem metallischen Gehäuse
(30, 40), einer im Gehäuse angeordneten Membran (2), die das Innere des Gehäuses in eine erste und
zweite Kammer (3 bzw. 4) unterteilt, einem ersten Rohrstutzen (10), der am Gehäuseteil (30) vorhanden ist
und die erste Kammer (3) mit dem Ansaugkrümmer der Maschine verbindet, zwei Rohren (11, 12) am Gehäuse (40),
die die zweite Kammer (4) mit einer Kraftstofförderpumpe
einerseits und den Einspritzdüsen andererseits verbinden, und einem vierten Rohrstutzen (5) am Gehäuse (40) für
die Rückströmdüse (6), die sich in die zweite Kammer (4) hinein erstreckt und diese mit dem Kraftstofftank
verbindet, und wobei diese Düse (6) mit einer flachen Ventilsitzfläche (61) versehen ist, die mit Mitteln für
den gesteuerten Kraftstoffrückfluß zum Tank zusammenwirkt,
welche Mittel aus einem Ventilkörper (7) bestehen, der einen kugelförmigen Abschnitt (72), eine flache Oberfläche
(75), eine Symmetrieachse (A-A) und eine Aussparung (80) aufweist die in einem an der Membran (2) befestigten
Stützkörper (8) vorgesehen ist, wobei in dieser Aussparung (80) der Ventilkörper (7) frei drehbeweglich ist,
damit seine flache Oberfläche (75) mit der Ventilsitzfläche (61) der Düse (6) zusammenwirken kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil-
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körper (7) eine Sackbohrung (76) besitzt, die sich von seiner flachen Oberfläche (75) in sein Inneres erstreckt,
und daß weiterhin ein zylindrischer Zapfen (70) am Ventilkörper (7) vorgesehen ist, der sich von der der
flachen Oberfläche (75) gegenüberliegenden Oberseite (71) erstreckt, wobei die Symmetrieachsen der Bohrung (76) und
des Zapfens (70) mit der Symmetrieachse (A-A) des Ventilkörpers
(7) übereinstimmen, und daß weiterhin Federungsmittel (63) vorgesehen sind, die den kugeligen Abschnitt
(72)' des Ventilkörpers (7) in Berührung mit der Wand (81) der Aussparung (80) halten, wobei die flache Oberfläche
(75) entweder von der zum kugeligen Abschnitt (72) gehörigen Durchmesserebene oder einer Ebene gebildet
wird, die zu der Durchmesserebene parallel verläuft und leicht in Richtung auf den zylindrischen Zapfen (70)
verschoben ist.
2. Druckregler nach Anspruch 1,dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) einen
zylindrischen Teil (74) und eine flache Oberfläche in Form eines kreisförmigen Randes (73) aufweist, wobei der
zylindrische Teil (74) wenige Windungen einer Feder (63) abstützt, deren oberes Ende an der Ringschulter (73)
abgestützt ist, wobei die Basis des zylindrischen Teiles (74) von der flachen Oberfläche (75) gebildet wird, die
mit der Ventilsitzfläche (61) zusammenwirkt, um die zum Kraftstofftank zurückfließende Kraftstoffrate zu steuern.
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3. Druckregler nach Anspruch 1 oder 2,dadurch
gekennzeichnet, daß die Schulter (73}, an der die Feder (63) anliegt, den kugelförmigen Abschnitt
(72) nach unten begrenzt und in einer Ebeno liegt, die parallel zur Durchmesserebene verläuft und in Richtung
auf den Zapfen (70) aus der das Krümmungszentrum
(C) des Kugelabschnitts (70) enthaltenden Ebene verschoben ist.
4. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Ventilkörper (7) in Kontakt mit der Wand (81) der Aussparung
(80) haltende Feder (63) an ihrem unteren Ende durch eine flache kreisförmige Schulterfläche (62) abgestützt
ist, die einen Teil des Düsenkörpers (6) bildet.
5. Druckregler nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (7) eine zweite flache Oberfläche (71) besitzt, die parallel
zur Schließ- und Steuer-Oberfläche' (75) verläuft und
aus der der zylindrische Zapfen (70) herausragt.
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