DE4336061B4

DE4336061B4 - Druckbegrenzungsventil

Info

Publication number: DE4336061B4
Application number: DE19934336061
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Werkmann; Frank Reiter; Ivan Grgec-Messner; Reiner Liebl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2013-10-23
Also published as: DE4336061A1; US5560343A

Abstract

Druckbegrenzungsventil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine zur Begrenzung des Druckes in einer Rückflussleitung, welche von einer Einspritzanlage zu einer Saugstrahlpumpe einer Kraftstoff-Fördervorrichtung eines Kraftstofftanks führt, das in einem Gehäuse einen von einer Schließfeder in Schließstellung gegen einen Ventilsitz vorgespannten Schließkörper hat, welcher in Offenstellung eine die Saugstrahlpumpe umgehende Druckmittelverbindung von der Rückflussleitung zum Kraftstofftank freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (5) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz (4) einen die Strömung in Offenstellung des Schließkörpers (5) nach außen umlenkenden, eine Anströmschulter (6) bildenden umlaufenden Flansch (7) umfasst, dass der Schließkörper (5) durch radial ausgerichtete Rippen (11, 12, 13) des Gehäuses (1) radial geführt ist, die sich in axialer Richtung des Gehäuses (1) erstrecken und bis unmittelbar gegen einen zylindrischen Strömungskörper (8), der die Fortsetzung des Schließkörpers (5) auf der dem Ventilsitz (4) abgewandten Seite des Flansches (7) bildet, reichen, und der Flansch (7) über die Rippen (11, 12, 13) greifende Ausnehmungen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine zur Begrenzung des Druckes in einer Rückflussleitung, welche von einer Einspritzanlage zu einer Saugstrahlpumpe einer Kraftstoff-Fördervorrichtung eines Kraftstofftanks führt, das in einem Gehäuse einen von einer Schließfeder in Schließstellung gegen einen Ventilsitz vorgespannten Schließkörper hat, welcher in Offenstellung eine die Saugstrahlpumpe umgehende Druckmittelverbindung von der Rückflussleitung zum Kraftstofftank freigibt.

Aus der DE 37 32 415 C2 ist ein solches Druckbegrenzungsventil bekannt, welches in einer von der Einspritzanlage zurück zum Kraftstofftank führenden Rücklaufleitung eingesetzt ist. Dabei leitet man die zurückfließende Kraftstoffmenge durch eine Saugstrahlpumpe, um mit ihr zum Beispiel aus dem Kraftstofftank Kraftstoff in einen in ihm angeordneten Schwalltopf zu saugen, aus dem eine Kraftstoffpumpe Kraftstoff zur Einspritzanlage fördert. Der Schließkörper des bekannten Druckbegrenzungsventils ist halbkugelförmig gestaltet und in einem mit der Saugstrahlpumpe verrasteten Gehäuse angeordnet.

Aus der US 5,251,664 A ist ein Ventil bekannt, welches einen an dem Schließkörper angeordneten, umlaufenden Rand hat. Die Strömung wird von dem umlaufenden Rand umgelenkt und in ein sich trichterförmig erweiterndes Gehäuseteil gelenkt. Hierdurch wird die Strömung bei geöffnetem Ventil etwas stabilisiert.

Da die zurückfließende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom jeweiligen Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs schwankt, käme es ohne ein Druckbegrenzungsventil zu entsprechenden Druckschwankungen in der Rückflussleitung. Solche Druckschwankungen würden jedoch die Funktionsweise der Saugstrahlpumpe beeinflussen. Deshalb ist es erforderlich, diese Druckschwankungen zu begrenzen. Um Rückwirkungen auf den Druckregler von dem Einspritzsystem zu vermeiden, darf der Druck des Rücklaufes nicht größer als etwa 1,4 bar sein und nur geringe Druckschwankungen aufweisen. Bei heutigen Kraftfahrzeugen werden Druckschwankungen zwischen 1 bar und 1,4 bar noch als tolerierbar angesehen.

Nachteilig bei den bekannten Druckbegrenzungsventilen ist, dass sich kurzfristige Druckschwankungen, welche über 1,4 bar liegen, nicht vermeiden lassen. Das liegt daran, dass nach einem ersten Öffnen des Schließkörpers des Ventils es wiederholt zu einem kurzfristigen Schließen des Schließkörpers und dadurch zu Druckstößen kommt. Die Ursache hierfür liegt darin, dass sich hinter dem Ventilsitz im Druckbegrenzungsventil bei geöffnetem Schließkörper durch Ablösungserscheinungen Wirbel bilden, die zu einem Schwingen des Schließkörpers und damit zu Druckpulsationen führen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, zwei Lösungen zur Schaffung eines Druckbegrenzungsventils der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei denen Druckstöße infolge eines Schwingens des Schließkörpers des Druckbegrenzungsventils auf möglichst einfache Weise vermieden werden.

Die erste Lösung des Problems besteht erfindungsgemäß darin, dass der Schließkörper in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz einen die Strömung in Offenstellung des Schließkörpers nach außen umlenkenden, eine Anströmschulter bildenden umlaufenden Flansch umfasst, dass der Schließkörper durch radial ausgerichtete Rippen des Gehäuses radial geführt ist, die sich in axialer Richtung des Gehäuses erstrecken und bis unmittelbar gegen einen zylindrischen Strömungskörper, der die Fortsetzung des Schließkörpers auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite des Flansches bildet, reichen, und der Flansch über die Rippen greifende Ausnehmungen aufweist.

Eine solche Anströmschulter hat bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil keinerlei Funktion. Sobald der Schließkörper jedoch geringfügig öffnet und es zu einer Strömung im Druckbegrenzungsventil kommt, trifft diese Strömung gegen die Anströmschulter und bewirkt dadurch einen gegenüber einem Schließkörper ohne Anströmschulter wesentlich größeren Öffnungshub. Das hat zur Folge, dass geringfügige Schwingungen des Schließkörpers infolge von Wirbeln in der Strömung nicht zu einem alternierenden Öffnen und Schließen des Druckbegrenzungsventils und damit nicht zu Druckstößen im Kraftstoff innerhalb der Rückflussleitung führen. Die Rippen verhindern ein Pendeln und Verdrehen des Schließkörpers.

Die zweite Lösung des Problems besteht erfindungsgemäß darin, dass der Schließkörper in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz eine die Strömung in Offenstellung des Schließkörpers nach außen umlenkende Anströmschulter hat und dass der Durchmesser eines zylindrischen Strömungskörpers, der die Fortsetzung des Schließkörpers in Strömungsrichtung gesehen hinter der Anströmschulter bildet, größer ist als der Durchmesser des Schließkörpers.

Durch diese Gestaltung wird die Anströmschulter einfach durch eine geeignete Wahl des Durchmessers des zylindrischen Strömungskörpers, der die Fortsetzung des Schließkörpers in Strömungsrichtung gesehen hinter der Anströmschulter bildet, erzeugt und hat die zu der ersten Alternative beschriebene Funktion.

Wirbel innerhalb des Druckbegrenzungsventils, welche Schwingungen seines Schließkörpers bewirken, können vermieden oder zumindest eingeschränkt werden, wenn der Schließkörper auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite hinter der Anströmschulter durch einen zylindrischen Strömungskörper fortgesetzt ist.

Der Schließkörper könnte beispielsweise von einer Zugfeder in Schließstellung vorgespannt sein. Besonders einfach ist das Druckbegrenzungsventil jedoch gestaltet, wenn der zylindrische Strömungskörper als zur dem Ventilsitz abgewandten Seite hin offener Topf ausgebildet ist und die Schließfeder in diesen Topf hinein führt. Damit läßt sich die Schließfeder als Druckfeder ausbilden.

Zur Vermeidung von Schwingungen des Schließkörpers verursachenden Wirbeln im Druckbegrenzungsventil ist es vor teilhaft, wenn der Ventilsitz konisch ausgebildet ist und einen Kegelwinkel von 120° bis 160° hat.

Optimal sind die Strömungsverhältnisse, wenn der Ventilsitz einen Kegelwinkel von 140° hat.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckbegrenzungsventil,
2 einen Querschnitt durch das Druckbegrenzungsventil entlang der Linie II-II in der 1.
Das in der 1 dargestellte Druckbegrenzungsventil hat ein Gehäuse 1 mit einem Druckmitteleinlaß 2 und einem Druckmittelauslaß 3. Weiterhin ist im Druckbegrenzungsventil ein konischer Ventilsitz 4 vorgesehen, welcher einen Kegelwinkel von 140° hat und gegen den in Schließstellung ein Schließkörper 5 anliegt.
Wichtig für die Erfindung ist, daß der Schließkörper 5 eine dem Ventilsitz 4 zugewandte Anströmschulter 6 hat, welche bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen umlaufenden Flansch 7 gebildet wird.
In Strömungsrichtung hinter dem Flansch 7 setzt sich der Schließkörper 5 in Form eines zylindrischen Strömungskörpers 8 fort, der einen größeren Durchmesser hat als der Schließkörper 5 auf der dem Ventilsitz 4 zugewandten Seite des Flansches 7 und der bei diesem Ausführungsbeispiel als zur dem Ventilsitz 4 abgewandten Seite hin offener Topf ausgebildet ist. In diesen topfförmigen Strömungskörper 8 führt eine Schließfeder 9, welche den Schließkörper 5 in Schließstellung vorspannt.
Zur radialen Führung des Schließkörpers 5 hat das Gehäuse 1 drei in 2 vollständig zu sehende, radial ausgerichtete Rippen 11, 12, 13, von denen in 1 nur die Rippen 12 und 13 zu sehen sind. Diese Rippen 11, 12, 13 reichen bis zu dem die Fortsetzung des Schließkörpers 5 bildenden Strömungskörper 8. Der die Anströmschulter 6 bildende Flansch 7 hat deshalb entsprechende Ausnehmungen, wie beispielsweise die in 2 positionierte Ausnehmung 14. Diese Ausnehmungen 14 bilden zugleich eine Verdrehsicherung für den Schließkörper 5.
Der Druckmitteleinlaß 2 des dargestellten Druckbegrenzungsventils wird mit einer nicht gezeigten, zu einer Saugstrahl pumpe führenden Rückflussleitung einer Einspritzanlage eines Kraftfahrzeugs verbunden. Weiterhin wird vom Druckmittelauslaß eine teilweise dargestellte Leitung 10 zu einem Kraftstofftank oder zu einem Schwall topf in einem Kraftstofftank geführt. Kommt es infolge einer großen Rückflussmenge zu einem Druckanstieg in der Rückflussleitung, dann öffnet der Schließkörper 5 zunächst auf übliche Weise gegen die Kraft der Schließfeder 9. Dadurch kann Kraftstoff vom Druckmitteleinlaß 2 über den Druckmittelauslaß 3 und die Leitung 10 unter Umgehung der Saugstrahlpumpe in den Kraftstofftank strömen, so dass es zu einem Druckabbau in der Rückflussleitung kommt. Sobald Kraftstoff durch den Ventilsitz 4 strömt, prallt diese Strömung gegen die Anströmschulter 6, welche die Strömung nach außen umlenkt und durch die Strömungsenergie des Kraftstoffes einen über einen üblichen Öffnungshub hinausgehenden Öffnungshub des Schließkörpers 5 bewirkt. Dadurch führen durch die Strömung verursachte Schwingbewegungen des Schließkörpers 5 in Axialrichtung nicht zu einem rasch wechselnden Öffnen und Schließen des Druckbegrenzungsventils.

Claims

Druckbegrenzungsventil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine zur Begrenzung des Druckes in einer Rückflussleitung, welche von einer Einspritzanlage zu einer Saugstrahlpumpe einer Kraftstoff-Fördervorrichtung eines Kraftstofftanks führt, das in einem Gehäuse einen von einer Schließfeder in Schließstellung gegen einen Ventilsitz vorgespannten Schließkörper hat, welcher in Offenstellung eine die Saugstrahlpumpe umgehende Druckmittelverbindung von der Rückflussleitung zum Kraftstofftank freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (5) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz (4) einen die Strömung in Offenstellung des Schließkörpers (5) nach außen umlenkenden, eine Anströmschulter (6) bildenden umlaufenden Flansch (7) umfasst, dass der Schließkörper (5) durch radial ausgerichtete Rippen (11, 12, 13) des Gehäuses (1) radial geführt ist, die sich in axialer Richtung des Gehäuses (1) erstrecken und bis unmittelbar gegen einen zylindrischen Strömungskörper (8), der die Fortsetzung des Schließkörpers (5) auf der dem Ventilsitz (4) abgewandten Seite des Flansches (7) bildet, reichen, und der Flansch (7) über die Rippen (11, 12, 13) greifende Ausnehmungen (14) aufweist,
Druckbegrenzungsventil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine zur Begrenzung des Druckes in einer Rückflussleitung, welche von einer Einspritzanlage zu einer Saugstrahlpumpe einer Kraftstoff-Fördervorrichtung eines Kraftstofftanks führt, das in einem Gehäuse einen von einer Schließfeder in Schließstellung gegen einen Ventilsitz vorgespannten Schließkörper hat, welcher in Offenstellung eine die Saugstrahlpumpe umgehende Druckmittelverbindung von der Rückflussleitung zum Kraftstofftank freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (5) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz (4) eine die Strömung in Offenstellung des Schließkörpers (5) nach außen umlenkende Anströmschulter (6) hat und dass der Durchmesser eines zylindrischen Strömungskörpers (8) er die Fortsetzung des Schließkörpers (5) in Strömungsrichtung gesehen hinter der Anströmschulter (6) bildet, größer ist als der Durchmesser des Schließkörpers (5).
Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Strömungskörper (8) als zur dem Ventilsitz (4) abgewandten Seite hin offener Topf ausgebildet ist und die Schließfeder (9) in diesen Topf hineinführt.
Druckbegrenzungsventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (4) konisch ausgebildet ist und einen Kegelwinkel von 120° bis 160° hat.
Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (4) einen Kegelwinkel von 140° hat.