DE3147219A1 - Verfahren zur linearisierung der kennlinie eines ventils und ventil zur durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur linearisierung der kennlinie eines ventils und ventil zur durchfuehren des verfahrens

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DE3147219A1 DE19813147219 DE3147219A DE3147219A1 DE 3147219 A1 DE3147219 A1 DE 3147219A1 DE 19813147219 DE19813147219 DE 19813147219 DE 3147219 A DE3147219 A DE 3147219A DE 3147219 A1 DE3147219 A1 DE 3147219A1
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Rudolf 7000 Stuttgart Krauss
Rudolf Dipl.-Ing. Dr. 7141 Benningen Sauer
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

  • Verfahren zur Linearisierung der Kennlinie eines Ventiles
  • und Ventil zur Durchführung des Verfahrens Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Anspruches 1 und einem Ventil nach der Gattung des Anspruches 4. Bei bekannten elektromagnetisch betätigbaren Ventilen wird die Durchflußmenge bei konstantem Öffnungsquerschnitt und konstantem Druckgefälle am Ventilsitz durch die Öffnungsdauer des Ventiles bestimmt. Es besteht also zwischen der Öffnungsdauer und der durch fließenden Fluidmenge eine Linearität. Es hat sich nun gezeigt, daß bei diesen bekannten Ventilen im Bereich kleiner gesteuerter Fluidmengen die Kennlinie des Ventiles nicht linear wird, und zwar derart, daß die pro Öffnungsdauer durchfließende Fluidmenge sich vergrößert.
  • Der Grund für daese Nichtlinearität der Ventilkennlinie bei kleinen gesteuerten Durchflußmengen liegt darin, daß beim Öffnen des Ventiles Druckschwingungsüberlagerungen und Wandreflektionen auftreten, die einen erhöhten mittleren Druckwert zur Folge haben und keinen aus geprägten Druckeinbruch.
  • Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 4 haben demgegenüber den Vorteil, daß durch Dämpfung der Druckschwingungsüberlagerungen und Wandreflektionen im Ventil beim Öffnen des Ventiles ein ausgeprägter Druckeinbruch erfolgt, so daß es zu keinem erhöhten mittleren Druckwert kommt und die Kennlinie des Ventiles auch bis zu kleinsten gesteuerten Flüssigkeitsmengen linear verläuft, also eine erhöhte gesteuerte Flüssigkeitsmenge im Bereich kleiner Durchflußmengen verhindert wird.
  • Durch die in den nteransprüchen aufgeführten maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und des-im Anspruch 4 angegebenen Ventiles möglich. Besonders vorteilhaft ist es, das Dämpfungselement nahe des Ventilsitzes anzuordnen und als Vollkörper auszubilden.
  • Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispieles Das in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1 ist in bekannter Weise elektromagnetisch betätigbar und dient beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere mit niederem Druck in das Luftansaugrohr von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Die elektrische Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventiles 1 kann dabei über Kontaktstifte 3 in bekannter Weise erfolgen.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil ist in einer Führungsöffnung 4 eines Haltekörpers 5 gelagert und kann beispielsweise in axialer Richtung durch eine Pratze oder einen Deckel 7 fixierbar sein, wobei an einer Stirnfläche 8 des Kraftstoffeinspritzventiles, dem Deckel 7 abgewandt, ein sich andererseits an einem Absatz 9 des Haltekörpers 5 abstützender Dichtring 10 anliegt. Der Haltekörper 5 kann durch die Luftansaugrohrwandung selbst gebildet werden oder als selbständiges Teil gestaltet sein. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist eine ringförmige Kraftstoffzuführnut 12 auf, von der aus Kraftstoffzuführöffnungen 13 ins Innere des Kraftstoffeinspritzventiles 1 führen. Axial versetzt zur Kraftstoffzuführnut i2 und in der Zeichnung darüberliegend dargestellt besitzt das Kraftstoffeinspritzventil 1 ebenfalls eine ringförmig ausgebildete Kraftstoffabführnut 14, von der aus Kraftstoffabführöffnungen 15 ins Innere des Kraftstoffeinspritzventiles 1 führen. In die Kraftstoffzuführnut 12 mündet eine Kraftstoffzuführleitung 17, die in nicht dargestellter Weise mit einer Kraftstoffversorgungsquelle, beispiglsweise einer Kraftstoffpumpe in Verbindung steht. Der über die raftstoffzuführleitung 17 in die KraftstoffzUführnut 12 strömende Kraftstoff gelangt über die Kraft stoffzuführöffnungen 13 in das Innere des Kraftstoffeinspritzventiles 1 und wird entweder in das Luftansaugrohr abgespritzt oder durchströmt zur Wärmeaufnahme das Kraft stoffeinspritzventil und tritt über die Kraftstoffabführöffnungen 15 in die raftstoffabführnut 14 aus, die mit einer im Haltekörper 5 ausgebildeten Kraftstoffabführleitung 18 in Verbindung steht. Das Kraftstoffeinspritzventil wird in radialer Richtung in- der Führungsöffnung 4 des Haltekörpers 5 durch elastische Stützkörper 19, 20, 21 eines Kraftstoffsiebes 23, das sich in axialer Richtung die Kraftstoffzuführnut 12 und die Kraftstoffabführnut 14 überdeckend erstreckt, radial geführt. Die Stützkörper 19, 20, 21 sind aus einem elastischen Werkstoff, wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff gefertigt. Insbesondere der mittlere Stützkörper 20 ist ringförmig so ausgebildet, daß er beispielsweise mit Dichtnasen 24 versehen sich so am Umfang des Kraftstoffeinspritzventiles 1 zwischen der Kraftstoffzuführnut 1-2 und der Kraftstoffabführnut 14 einerseits und andererseits an der Führungsöffnung 4 abstützt, daß er die Kraftstoffzuführnut 12 und die Kraftstoffzuführleitung 17 gegenüber der KraftstoffabSührnut 14 und der Kraftstoffabführleitung 18 abdichtet. Der über die Kraftstoffzuführleitung 17 zuströmende Kraftstoff gelangt zunächst in eine zwischen dem mittleren Stützkörper 20 und dem unteren Endstützkörper 21 des Kraftstoffsiebes ausgebildete Ringnut 25 und kann aus dieser Ringnut 25 über den Siebbereich 26 in die Kraftstoffzuführnut 12 strömen. Aus der Kraftstoffabführnut 14 kann der Kraftstoff über den Siebbereich 27 in eine zwischen dem oberen Endstützkörper 19 und dem mittleren Stützkörper 20 des Kraftstoffsiebes 23 ausgebildete Ringnut 28 strömen, die mit der Kraftstoffabführleitung 18 in Verbindung steht-. Durch die Siebbereiche 26, 27 werden die im Kraftstoff enthaltenen Verschmutzungsteilchen ausgefiltert.
  • Insbesondere durch die elastische Ausgestaltung des mittleren Stützkörpers 20 ist eine einfachere Bearbeitung ulld sind gröl3ere Toleranzen am Umfang des Kraftstoffeinspritzventiles 1 und des Durchmessers der Fqihrungsöffnung 4 möglich. Der obere Stützkörper 19 kann auf seiner dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugewandten Seite mit einer Rastnase 30 versehen sein, die beim Aufschieben des Kraftstoffsiebes 23 auf das Kraftstoffeinspritzventil In eine Rastnut 31 des Kraftstoffeinspritzventiles einrastet, so daß das Kraftstoffeiflspritzventil 1 gemeinsam mit dem aufgesetzten Kraftstoffsieb 23 in die Führungsöffnung 4 des Haltekörpers 5 eingesetzt werden kann. Auf dem oberen Stützkörper 19 kann sich ebenfalls ein Dichtring 33 axial abstützen, der wischen dem Kraftstoffeinspritzventil 1 und dem Haltekörper 5 angeordnet ist und der andererseits durch den Deckel 7 fixiert wird.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil 1 besitzt ein bewegliches Ventilteil 35, das beispielsweise kugelförmig ausgebildet ist und mit einem entsprechend geformten festen Ventilsitz 36 in einem Düsenkörper 37 zusammenwirkt. Das beweglichte Ventilteil 35 wird bei erregtem Elektromagneten des Kraftstoffeinspritzventiles 1 vom Ventilsitz abgehoben, so daß Kraftstoff zwischen dem beweglichen Ventilteil 35 und dem Ventilsitz 36 vorbeiströmen kann und in einen Sammelraum 38 mit möglichst geringem Volumen gelangt.
  • Vom Sammelraum 38 führen Drallkanäle 39 zu einer Aufbereitungsbohrung 40 im Düsenkörper 37. Die Drallkanäle 39 verlaufen in axialer Richtung gegenüber der vinspritzventilachse geneigt und münden in die Aufbereitungsbohrung 140, über deren Wandung sich der Kraftstoff filmförmig yerteilt und zum scharfkantig ausgebildeten offenen Ende 47 des Düsenkörpers 37 fließt, von dem der Kraftstoffilm abreißt und in den Luitansaugatrom eintritt, wobei eine gleichmäßige Durchmischtng von Luft und Kraftstoff erfolgt, die für einen geringen Kraftstoffverbrauch und geringe Anteile giftiger Abgasbestandteile Voraussetzung ist.
  • Mit dem Ventilgehäuse 50 ist ein Düsenträger 51 beispielsweise durch eine Bördelung verbunden, der eine Aufnahmebohrung 52 aufweist, in die der Düsenkörper 37 eingesetzt und beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen befestigt ist.
  • Die Drallkanäle 39 dienen gleichzeitig als Zumeßkanäle.
  • Bei gleichbleibendem Kraftstoffdruck stromaufwärts des Ventilsitzes 36 ergibt sich somit eine lineare Ventilkennlinie, d.h. zwischen der Öffnungsdauer des Ventiles und der eingespritzten Kraftstoffmenge besteht ein lineares Verhältnis. Es hat sich nun gezeigt, daß im Bereich kleiner zugemessener Kraftstoffmengen unterhalb einer Öffnungsdauer von ca. 1,4 ms diese Linearität nicht mehr besteht, sondern eine größere Kraftstoffmenge zugemessen wird, als erwünscht ist, was zu einem unerwünscht fetterem Kraft stoff-Luft-Gemisch führt. Dieser Vorgang dürfte in erster Linie darauf beruhen, daß sich beim Öffnen des Ventiles aufgrund von Druckschwingungsnùberlagerungen und Wandreflektionen ein nic-htausgeprägter Druckeinbruch ergibt mit der Folge eines höheren mittleren Druckwertes. Hierdurch ergibt sich eine höhere zugemessene Kraftstoffmenge be-i gleichbleibender Öffnungsdauer des Ventiles, also eine Krümmung der Ventilkennlinie in Richtung einer größeren zugemessenen Kraftstoffmenge.
  • Erfindungsgemäß ist deshalb innerhalb des Ventilgehäuses 50, beispielsweise an dem Düsenträger 51, ein elastisches Dämpfungselement 54 so in axialer Richtung befestigt, beispielsweise durch Kleben, daß es mit dem Kraftstoff stromaufwärts des Ventilsitzes 36 In Berührung steht.
  • Das Dämpfungselement 54 ist dabei vorteilhafterweise nahe des Ventilsitzes 36 anzuordnen und besteht aus einem gummielastischen Material wie Gummi, Kunststoff oder ähnlichem und kann ringförmig ausgebildet sein, vorzugsweise als Vollkörper, also nicht hohl. Durch das Dämpfungselement werden Druckschwingungsüberlagerungen und Wandreflektionen beim Öffnen des Ventiles weitestgehend vermieden bzw. gedämpft, so daß sich ein ausgeprägter Druckeinbruch ergibt, wodurch die Kennlinie des Ventiles auch bei kleineren zugemessenen Kraftstoffmengen begradigt, also linearisiert wird.
  • Eine zusätzliche Dämpfung kann beispielsweise auch durch außen am Ventilgehäuse 50 angreifende Dämpfun&selemente erzielt werden, wie beispielsweise durch den Dichtring 33.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. Ansprüche Verfahren zur Linearisierung der Kennlinie eines Ventiles, insbesondere eines elektromagnetisch betätigbaren Kraftstoffeinspritzventiles für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brenkraftmaschinen, das mit Flüssigkeit unter Druck versorgt wird und in einem Ventilgehäuse geführt ein bewegliches Ventilteil aufweist, das mit einem gehäusefesten Ventilsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichret, daß zur Dämpfung von Druckschwingungen beim Öffnen des Ventiles (1) im Ventilgehäuse (50, 51) ein elastisches Dämpfungselement (54) angeordnet ist, das mit der Druckflüssigkeit in Berührung steht und in axialer Richtung fixiert ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (54) gummielastisch ausgebildet ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (54) nahe des Ventilsitzes (36) angeordnet ist.
  4. 4. Ventil, insbesondere elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzänlagen von Brennkraftmaschinen, das mit Flüssigkeit unter Druck versorgt wird und in einem Ventilgehäuse geführt ein bewegliches Ventilteil aufweist, das mit einem gehäusefesten Ventilsitz zusammenwirkt, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zur Linearisierung der Kennlinie eines Ventiles nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (50, 51) ein-mit der Druckflüssigkeit in Berührung stehendes und in axialer Richtung fixiertes elastisches Dämpfungselement (54) angeordnet ist.
  5. 5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (54) gummielastisch ausgebildet ist.
  6. 6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (54) nahe des Ventilsitzes (36) angeordnet ist.
  7. 7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (54) als Vollkörper ausgebildet ist.
  8. 8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (54) ringförmig ausgebildet ist.
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