DE3326252C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Druckregelventil nach der Gattung des Anspruches. Es ist schon ein Druckregelventil bekannt (DE 30 06 587 A1), bei dem am Ventilsitzkörper ein Drosselspalt aus­ gebildet ist, über den bei Unterbrechung der Fluidströmung eine Druckentlastung erfolgen kann, bis ein Absperrventil zur Rückström­ leitung hin schließt. Dabei soll über den Drosselspalt in einer be­ stimmten Zeit eine bestimmte Fluidmenge strömen können, um in dieser Zeit eine gewünschte Druckabsenkung in der Systemdruckkammer und da­ mit im Fluidsystem zu erreichen. Durch fertigungstechnische Gründe läßt sich für den Drosselspalt jedoch nur eine begrenzte Toleranz­ breite erreichen, die zusammen mit der Exzentrizität des Ventilsitz­ körpers zu einer unerwünscht großen Streubreite der Strömungsmenge über den Drosselspalt führt.

Der im Anspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, nach dem Abschalten der Fluidförderung durch das Druckregelventil eine möglichst exakte Absenkung des Fluiddruckes auf einen vorbe­ stimmten unteren Fluiddruck in einer bestimmten Zeit zu erreichen. Eine derartige Ausbildung ist besonders bei der Verwendung in einer Kraftstoffversorgungsanlage für Brennkraftmaschinen vorteilhaft, um nach dem Absschalten der Brennkraftmaschine möglichst schnell eine unerwünschte weitere Kraftstoffeinspritzung zu verhindern. Dies er­ folgt dadurch, daß das Druckregelventil erst dann schließt, wenn der vorbestimmte untere Kraftstoffdruck unterschritten wird, der dem Schließdruck der zur Kraftstoffversorgung dienenden Kraftstoffein­ spritzventile entspricht. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Druckregelventiles mit einer Systemdruckkammer und Sammelraum in er­ wünschter Weise zusätzlich verbindenden Drosselstelle erlaubt eine genaue Einhaltung der gewünschten Kraftstoffdruckabsenkung in einer bestimmten vorgegebenen Zeit nach dem Abschalten der Brennkraft­ maschine.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Druckregelventiles soll anhand seiner beispielsweisen Verwendung in einer Kraftstoff­ einspritzanlage erläutert werden.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiel einer Kraftstoffeinspritzanlage sind mit 1 Zumeß­ ventile dargestellt, wobei jedem Zylinder einer nicht­ dargestellten gemischverdichtenden fremdgezündeten Brenn­ kraftmaschine 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 Kraft­ stoffeinspritzanlage weist vier Zumeßventile 1 auf und ist somit für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine bestimmt. Der Querschnitt der Zumeßventile ist beispielsweise ge­ meinsam, wie angedeutet, durch ein Betätigungselement 2 in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftma­ schine änderbar, beispielsweise in bekannter Weise in Ab­ hängigkeit von der durch die Brennkraftmaschine ange­ saugten Luftmenge. Die Zumeßventile 1 liegen in einer Kraftstoffversorgungsleitung 3, 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 Druckbe­ grenzungsventil ausgebildetes Druckregelventil 9 ange­ ordnet, das den in der Kraftstoffversorgungsleitung 3 herrschenden Kraftstoffdruck begrenzt und bei Überschrei­ ten 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 zuge­ ordneten Regelventiles 13 gelangt. Die Regelkammer 12 des Regelventiles 13 ist durch ein beispielsweise als Membran 14 ausgebildetes bewegliches Ventilteil von ei­ ner Steuerkammer 15 des Regelventiles 13 getrennt. Die Membran 14 des Regelventiles 13 arbeitet mit einem in der Regelkammer 12 vorgesehenen festen Ventilsitz 16 zu­ sammen, über den der zugemessene Kraftstoff aus der Re­ gelkammer 12 zu den einzelnen Einspritzventilen 10, von denen nur eines dargestellt ist, im Saugrohr der Brenn­ kraftmaschine strömen kann. In der Regelkammer 12 kann eine Differenzdruckfeder 18 angeordnet sein, die die Mem­ bran 14 in Öffnungsrichtung des Regelventiles 13 beauf­ schlagt. In der Steuerkammer 15 ist eine Schließfeder 17 angeordnet, deren Federkraft größer als die der Diffe­ renzdruckfeder 18 ist und die einerseits verhindert, daß bei abgestellter Brennkraftmaschine Kraftstoff aus der Kraftstoffversorgungsleitung 3 zu den Einspritzventilen 10 gelangt und andererseits ermöglicht, daß beispiels­ weise im Leerlaufbetrieb die an den einzelnen Zumeßven­ tilen 1 zugemessenen Kraftstoffmengen aufeinander abge­ stimmt werden können.

Von der Kraftstoffversorgungsleitung 3 zweigt eine Lei­ tung 19 ab, die über einen elektrofluidischen Wandler in Düse-Prallplatte-Bauart 20 in eine Steuerdruckleitung 21 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 Steu­ erdrossel 23 kann Kraftstoff aus der Steuerdruckleitung 21 in eine Abströmleitung 24 strömen. Der elektrofluidische Wandler in Düse-Prallplatte-Bauart ist an sich bekannt und soll deshalb hier nur kurz in Funktion und Wirkungs­ weise beschrieben werden. Der elektrofluidische Wandler 20 enthält eine Wippe 26, die elektromagnetisch mittels Spulen 27, 28 mit einem veränderlichen Auslenkmoment be­ aufschlagt 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 Auslenk­ moment 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 ein­ stellt. Die Ansteuerung des elektrofluidischen Wandlers 20 erfolgt über ein elektronisches Steuergerät 32 in Abhängigkeit von entsprechend eingegebenen Betriebskenn­ größen der Brennkraftmaschine wie Drehzahl 33, Drossel­ klappenstellung 34, Temperatur 35, Abgaszusammensetzung (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 elektrofluidischen Wandlers 20 kann durch geeignete Federkräfte oder Permanentmag­ neten 37 an der Wippe 26 ein Grundmoment erzeugt werden, das so ausgelegt ist, daß sich eine Druckdifferenz ein­ stellt, die auch bei Ausfallen der elektrischen Ansteue­ rung einen Notlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Das Druckregelventil 9 weist eine Systemdruckkammer 40 auf, die mit der Kraftstoffversorgungsleitung 3 in Ver­ bindung steht und durch eine als Ventilteil dienende Ven­ tilmembran 41 von einer Federkammer 42 getrennt ist, die mit einem Bezugsdruckmedium, beispielsweise der Atmo­ sphäre in Verbindung steht und in der eine Systemdruck­ feder 43 angeordnet ist, die in Schließrichtung des Ven­ tils die Ventilmembran 41 beaufschlagt. In die System­ druckkammer 40 ragt ein an einem Ventilsitzkörper 39 ausgebildeter Ventilsitz 44, der mit der Ventilmembran 41 zusammenwirkt und an einer Axiallagerstelle 45 axial verschiebbar gelagert ist. Das der Ventilmembran 41 ab­ gewandte Ende des Ventilsitzkörpers 39 ragt aus der Axiallagerstelle 45 heraus in einen Sammelraum 46 und ist als Ventilteller 47 ausgebildet. Der Ventilteller 47 öffnet oder schließt einen ersten 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 zu­ rückströmen kann. An dem Ventilteller 47 stützt sich eine Schließdruckfeder 50 ab, die den Ventilteller 47 in Öff­ nungsrichtung beaufschlagt und bestrebt ist, den Ventil­ sitzkörper 39 entgegen der über die Ventilmembran 41 auf den Ventilsitzkörper 39 wirkenden Kraft zu verschieben.

Das Spiel des Ventilsitzkörpers 39 in der Axiallager­ stelle 45 zwischen der Systemdruckkammer 40 und dem Sam­ melraum 46 ist als Drosselspalt 51 ausgebildet. In den Sammelraum 46 münden alle Kraftstoffleitungen, beispiels­ weise die Abströmleitung 24, über die Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 6 zurückströmen soll. So ist in dem Ventilsitzkörper 39 ein Kanal 52 vorgesehen, über den bei vom Ventilsitz 44 abgehobener Ventilmembran 41 Kraft­ stoff in den Sammelraum 46 strömen kann. Der von Kraft­ stoff beaufschlagte Querschnitt des Ventilstellers 47 ist geringer als der Ventilmembranquerschnitt 41, und der elastische erste Dichtsitz 48 hat in etwa den glei­ chen Querschnitt wie der Ventilteller 47.

Die Funktion des Druckregelventiles 9 ist folgende: Bei stillstehender Brennkraftmaschine sitzt der Ventil­ teller 47 auf dem ersten Dichtsitz 48 auf und verschließt die Rückströmleitung 49, während die Ventilmembran 41 den Ventilsitz 44 verschließt. Beim Starten der Brennkraft­ maschine fördert die Kraftstoffpumpe 5 Kraftstoff in die Kraftstoffversorgungsleitung 3 und damit auch in die Steuerdruckkammer 40 des Druckregelventiles 9. Steigt dieser Druck über einen bestimmten Öffnungsdruck, bei dem die Kraftstoffdruckkraft auf die Ventilmembran 41 und die Federkraft der Schließdruckfeder 50 größer ist als die Federkraft der Systemdruckfeder 43 und die Kraftstoff­ druckkraft auf den Ventilteller 47, so hebt der Ventil­ teller 47 von dem ersten Dichtsitz 48 ab, und der Ven­ tilsitzkörper 39 verschiebt sich in Richtung zur Ven­ tilmembran 41. Diese Verschiebebewegung wird begrenzt durch einen als Anschlag wirkenden zweiten Dichtsitz 53 an der Axiallagerstelle 45, an dem ein Dichtabsatz 54 des Ventilsitzkörpers 39 den Drosselspalt 51 sperrend zum Anliegen kommt. Zweiter Dichtsitz 53 und Dichtabsatz 54 sind beispielsweise konisch ausgebildet. In dem zwei­ ten Dichtsitz 53 endet eine Drosselöffnung 55, die ande­ rerseits mit der Systemdruckkammer 40 in Verbindung steht und bei am zweiten Dichtsitz 53 anliegendem Dicht­ absatz 54 durch diesen wie der Drosselspalt 51 gesperrt wird. Ist nun ein nur noch durch die Federkraft der Sy­ stemdruckfeder 43 bestimmter Kraftstoffdruck (System­ druck) erreicht, so hebt die Ventilmembran 41 von dem Ventilsitz 44 ab und Kraftstoff kann über den Kanal 52 in den Sammelraum 46 und von dort in die Rückströmlei­ tung 43 abströmen.

Beim Abstellen der Brennkraftmaschine bzw. der Unter­ brechung der Kraftstofförderung durch die Kraftstoff­ pumpe 5 verschließt die Ventilmembran 41 den Ventilsitz 44. Die Federkräfte der Systemdruckfeder 43 und der Schließdruckfeder 50 und die von Kraftstoff beaufschlag­ ten Querschnitte der Ventilmembran 41 und des Ventil­ tellers 47 sind so aufeinander abgestimmt, daß der Dichtabsatz 54 des Ventilsitzkörpers 39 vom zweiten Dichtsitz 53 abhebt und über den Drosselspalt 51 und die Drosselöffnung 55 Kraftstoff in den Sammelraum 46 und aus dem Sammelraum 46 über den Dichtsitz 48 in die Rückströmleitung 49 abströmen kann, bis der Kraftstoff­ druck in der Kraftstoffeinspritzanlage geringer ist, als der zur Öffnung der Einspritzventile 10 erforderliche Kraftstoffdruck. Erst unterhalb des zur Öffnung der Ein­ spritzventile 10 erforderlichen Kraftstoffdruckes wird der Ventilteller 47 so weit entgegen der Kraft der Schließ­ druckfeder 50 verschoben, daß er auf dem ersten Dichtsitz 48 die Rückströmleitung 49 absperrend zum Aufliegen kommt. Die Querschnitte von Drosselspalt 51 und Drosselöffnung 55 sind so aufeinander abgestimmt, daß die über den Dros­ selspalt 51 strömende Kraftstoffmenge klein ist im Ver­ gleich zu der über die Drosselöffnung 55 strömenden Kraft­ stoffmenge, so daß die Fertigungstoleranz an der und die Exzentrizität des Ventilsitzkörpers 39 in der Axiallager­ stelle 45 nur noch einen vernachlässigbar kleinen Einfluß auf die Druckabsenkung nach dem Abstellen der Kraftstoff­ förderung hat. Durch den im Sammelraum 46 herrschenden Kraftstoffdruck wird nun der Ventilteller 47 zusätzlich auf den ersten Dichtsitz 48 gepreßt. Hierdurch wird ein Auslecken von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzanlage verhindert, so daß bei einem erneuten Start der Brennkraft­ maschine 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 ersten Dichtsitz 48 abhebt größer als der zum Schließen erforderliche Druck, da am Ventilteller 47 im geschlossenen Zustand kein Kräfte­ ausgleich der vom Kraftstoffdruck im Sammelraum 46 bewirk­ ten Druckkräfte erfolgt. Ein gegenüber dem Schließdruck erhöhter Öffnungsdruck ist jedoch erwünscht, um ein siche­ res Schließen zu gewährleisten, auch wenn nach dem Abstel­ len der Brennkraftmaschine durch Erwärmung des einge­ schlossenen Kraftstoffes der Kraftstoffdruck in der Kraft­ stoffeinspritzanlage ansteigt.

Das erfindungsgemäße Druckregelventil 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 erforderliche.

Claims (1)

1. Druckregelventil, insbesondere zur Regelung des Kraft­ stoffdruckes in einer Kraftstoffeinspritzanlage, mit ei­ nem beweglichen Ventilteil und einem mit dem Ventilteil zusammenwirkenden und an einem Ventilsitzkörper ausgebil­ deten Ventilsitz, wobei das Ventilteil eine Federkammer von einer Systemdruckkammer trennt, die mit dem zu regelnden Fluid in Verbindung steht und das Ventilteil durch eine in der Federkammer angeordnete Systemdruckfeder in Rich­ tung zu dem in die Systemdruckkammer ragenden Ventilsitz­ körper beaufschlagbar ist und der Ventilsitzkörper axial verschiebbar in einer Axiallagerstelle gelagert und an seinem dem Ventilteil abgewandten Ende als Ventilteller ausgebildet ist, der in einen Sammelraum ragt und einen ersten Dichtsitz mehr oder weniger zu einer Rückströmlei­ tung öffnet und an dem sich eine den Ventilsitzkörper in Richtung zum Ventilteil hin belastende Schließdruckfeder abstützt, die bei Erreichen eines vorbestimmten Fluiddruk­ kes in der Systemdruckkammer den Ventilsitzkörper an einen dem ersten Dichtsitz abgewandten Anschlag preßt und bei vom Ventilsitz abgehobenem Ventilteil Fluid über einen Kanal im Ventilsitzkörper in den Sammelraum abströmen kann und zwischen Systemdruckkammer und Sammelraum die Axiallagerstelle des Ventilsitzkörpers als Drosselspalt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als zweiter Dichtsitz (53) ausgebildet ist, in dem eine Drosselöffnung (55) endet, die andererseits mit der Sy­ stemdruckkammer (40) in Verbindung steht und an den ein Dichtabsatz (54) des Ventilsitzkörpers (39) durch die Schließdruckfeder (50) dichtend und dabei den Drossel­ spalt (51) und die Drosselöffnung (55) sperrend preßbar ist.