DE60006914T2

DE60006914T2 - Magnetventil zum druckregelung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE60006914T2
Application number: DE2000606914
Authority: DE
Inventors: Werner Banzhaf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: EP1087131A2; JP2001152996A; US6401697B1; CN1289894A; ITTO990174V0; KR20010050533A; RU2261359C2; IT247260Y1; EP1087131B1; DE60006914D1; EP1087131A3; CN1163667C; ITTO990174U1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Magnetventil zum Regulieren des Kraftstoffzufuhrdrucks einer Brennkraftmaschine.
Bei modernen Kraftstoffzuführsystemen für Motoren führt eine Hochdruckpumpe einem Verteiler oder einer sogenannten "Verteilerleitung" den Kraftstoff zu, die die verschiedenen Motorzylinder-Einspritzventile versorgt; und der Kraftstoffdruck in dem Verteiler wird normalerweise durch ein Magnetventil gesteuert und konstant gehalten, das von einem Drucksensor gesteuert wird, um eventuell überschüssigen Kraftstoff, der von der Hochdruckpumpe zugeführt wird, in den Tank zurück abzulassen. Das Magnetventil weist auf: eine Zuführleitung, die mit der Förderleitung der Hochdruckpumpe in Verbindung steht; und einen Verschluß, der von einem Elektromagneten gesteuert wird und mit einem Sitz in der Zuführleitung zusammenwirkt.
Bei einem bekannten Magnetventil zur Druckregulierung, das in eine Radialkolbenpumpe eingebaut ist, ist der Verschluß von einer Kugel definiert, die von dem Ende eines Schafts an dem Elektromagnetanker gesteuert wird und die mit einem konischen Abdichtsitz an einem Ende der Zuführleitung zusammenwirkt.
Aufgrund von Schmutz, beispielsweise Metallpartikeln, zwischen der Kugel und dem konischen Abdichtsitz leidet das obige Magnetventil unter Dichtungsproblemen, was in einem Druckabfall und somit einer Funktionsstörung des Zuführsystems resultiert. Und aufgrund des damit verbundenen sehr hohen Betriebsdrucks, beispielsweise ungefähr 1400 bar, resultiert ferner eine gewöhnliche Filtereinrichtung, die in das Innere der Zuführleitung eingebaut ist, in einem Druckabfall in der Zuführleitung.
Aus dem Dokument EP-A-0 882 885 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei einer Reihe von Einspritzventilen Druckkraftstoff aus einem gemeinsamen Behälter zugeführt wird. Dabei ist ein Magnetventil in einer Rücklaufleitung vorgesehen, die mit dem Behälter verbunden ist, um den überschüssigen Kraftstoff in einen Tank zurück zu leiten. Ein Filter ist zwischen dem Behälter und dem Rücklaufventil vorgesehen und kann entweder mit dem Rücklaufventil oder mit dem Behälter integriert sein.
Aus dem Dokument EP-A-0 267 162 ist ferner ein Magnetventil zur Druckregulierung für einen Hochdruckkreislauf von Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen bekannt, wobei ein Ventilkörper mit einer Zuführleitung und mit einem Satz von radialen Abgabekanälen versehen ist. Die Verbindung zwischen dem Zuführkanal und den radialen Kanälen wird von einem Kugelverschluß gesteuert, der zwischen einem Sitz an der Zuführleitung und den radialen Kanälen angeordnet ist. Diesem Kraftstoffdruckregulierventil ist keine Filtereinrichtung zugeordnet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ausgesprochen unkompliziertes, zuverlässiges Magnetventil zur Druckregulierung bereitzustellen, das so ausgebildet ist, daß die vorstehend genannten Nachteile, die typischerweise mit bekannten Abdichtventilen verbunden sind, eliminiert werden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetventil zum Regulieren des Kraftstoffzufuhrdrucks einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, das folgendes aufweist: einen Elektromagneten, einen Ventilkörper, der an einem Körper des Elektromagneten angebracht ist, wobei der Ventilkörper einen zylindrischen Bereich hat, der mit einer Zuführleitung versehen ist, die so ausgebildet ist, daß ihr Kraftstoff mit einem Druck von mehr als 1000 bar zugeführt wird, wobei der zylindrische Bereich radiale Löcher hat, die mit einer Abgabeleitung in Verbindung stehen, wobei sich die Zuführieitung in Axialrichtung im Inneren des zylindrischen Bereichs erstreckt und an dem einen Ende einen Bereich mit kalibriertem Durchmesser hat, der mit einem konischen Ventilsitz abschließt, einen Kugelverschluß, der zwischen den radialen Löchern und dem konischen Ventilsitz aufgenommen ist, wobei der Kugelverschluß mit einem Schaft eines von dem Elektromagneten gesteuerten Ankers zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß an einem anderen Ende der Zuführleitung eine metallische Filterplatte angebracht ist, die ohne übermäßige Reduzierung des Kraftstoffdrucks verhindert, daß Schmutzpartikel zwischen den konischen Ventilsitz und den Kugelverschluß ge langen, wobei die Metallplatte ungefähr 1 mm dick ist und mindestens 200 Löcher hat, von denen jedes einen Durchmesser von weniger als 0,25 mm hat.
Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Diese zeigen in:
1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Magnetventils zum Regulieren des Kraftstoffdrucks nach der vorliegenden Erfindung;
2 eine Einzelheit von 1 in vergrößertem Maßstab.
Das Bezugszeichen 5 in 1 bezeichnet als Ganzes ein Magnetventil zum Regulieren des Kraftstoffzufuhrdrucks einer Brennkraftmaschine. Das Magnetventil 5 weist einen Ventilkörper 6 auf, der eine Zuführleitung 7 hat, die sich in Axialrichtung im Inneren eines ersten zylindrischen Bereichs 8 des Ventilkörpers 6 erstreckt; die Zuführleitung 7 weist einen Bereich 9 mit kalibriertem Durchmesser auf und steht mit der Förderseite einer nicht gezeigten Hochdruck-Kraftstoffzuführpumpe in Verbindung; und der zylindrische Bereich 8 ist durch geeignete Dichtungen 10 fluiddicht an dem Körper der Pumpe angebracht.
Der zylindrische Bereich 8 hat eine Reihe von radialen Löchern 11, die mit einer (nicht gezeigten) Abgabeleitung in dem Pumpenkörper in Verbindung stehen; ein Verschluß in Form einer Kugel 12 ist zwischen der Zuführleitung 7 und den radialen Löchern 11 angeordnet und ist mit einem konischen Sitz 13 in Eingriff, der an dem Ende des Bereichs 9 gebildet ist, um die Leitung 7 zu schließen; das Magnetventil 5 weist einen Elektromagneten 14 auf, der einen Körper 15 hat, an dem der Ventilkörper 6 auf bekannte Weise angebracht ist; und der Elektromagnet 14 steuert einen Anker, der einen Schaft 16 hat, der im Inneren eines Lochs 17 in dem Körper 15 gleitet und die Kugel 12 steuert.
Der Kraftstoffdruck in der Zuführleitung 7 muß auf einem Betriebsdruck von mindestens 1000 bar gehalten werden; der bevorzugt gewählte Betriebsdruck ist ungefähr 1400 bar; und der Innendurchmesser der Leitung 7 kann vorteilhafterweise ungefähr 2,5 mm sein.
Nach der Erfindung ist die Zuführleitung 7 mit einer Kraftstoffiltereinrichtung versehen, d. h. mit einem Filter, der eine Metallplatte 18 aufweist, die eine Anzahl von Löchern 19 hat (2); und die Platte 18 ist auf bekannte Weise in das Innere eines Sitzes eingesetzt und dort befestigt, der von einer Schulter 20 an dem Ende 21 der Leitung 7 gegenüber dem konischen Sitz 13 definiert ist.
Die perforierte Platte 18 verhindert, daß Schmutzpartikel – normalerweise kleine Metallpartikel – zwischen den konischen Sitz 13 und die Kugel 12 gelangen, und schützt somit das Magnetventil 5 vor Dichtungsproblemen, die den Kraftstoffdruck in der Leitung 7 so weit senken können, daß der Betrieb des Kraftstoffzuführsystems beeinträchtigt ist. Dabei muß die perforierte Platte 18 jedoch derart sein, daß sie keinen übermäßigen Kraftstoffdruckabfall in der Leitung 7 erzeugt und Erosionsphänomene aufgrund von hydraulischer Kavitation verhindert.
Dazu muß die Platte 18 mindestens 200 Löcher aufweisen, und jedes Loch 19 muß einen Durchmesser von weniger als 0,25 mm haben. Bevorzugt kann die Platte 18 aus hochfestem Stahl bestehen und kann ungefähr 1 mm dick sein. Die Löcher 19 können einen Durchmesser von ungefähr 0,1 mm haben, und es können ungefähr 500 Löcher vorgesehen sein; und eine solche Anzahl von Löchern 19 mit sehr kleinem Durchmesser kann unter Verwendung einer bekannten Laserbohreinrichtung gebildet sein.
Bei der perforierten Platte 18 ist das Verhältnis zwischen der Länge der Löcher 19 und dem Gesamtkanalabschnitt derart, daß ein übermäßiger Druckabfall verhindert wird, und das Verhältnis zwischen dem Gesamtkanalabschnitt der Löcher 19 und dem Kanalabschnitt zwischen der Kugel 12 und dem konischen Sitz 13 des Magnetventils 5 ist derart, daß eine Verengung entlang der Kraftstoffleitung verhindert wird.
Die Vorteile des Magnetventils 5 nach der Erfindung gegenüber bekannten Magnetventilen ergeben sich deutlich aus der vorstehenden Beschreibung. Das heißt, der Filter 18, 19 in der Zuführleitung 7 gewährleistet einerseits eine wirksame Abdichtung durch die Kugel 12 in dem konischen Sitz 13 ohne übermäßigen Druckverlust und verhindert andererseits Erosionsphänomene in dem konischen Sitz 13 aufgrund von Kavitation.
Selbstverständlich können an dem hier beschriebenen Magnetventil Änderungen vorgenommen werden, ohne jedoch vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Beispielsweise kann der Filter von einem anderen Typ sein, kann mehr als eine perforierte Platte aufweisen und kann überall entlang der Leitung 7 angeordnet sein.

Claims

Magnetventil zum Regulieren des Kraftstoffzufuhrdrucks einer Brennkraftmaschine, das folgendes aufweist: einen Elektromagneten (14), einen Ventilkörper (6), der an einem Körper (15) des Elektromagneten (14) angebracht ist, wobei der Ventilkörper (6) einen zylindrischen Bereich (8) hat, der mit einer Zuführleitung (7) versehen ist, die so ausgebildet ist, daß ihr Kraftstoff mit einem Druck von mehr als 1000 bar zugeführt wird, wobei der zylindrische Bereich (8) radiale Löcher (11) hat, die mit einer Abgabeleitung in Verbindung stehen, wobei sich die Zuführleitung (7) in Axialrichtung im Inneren des zylindrischen Bereichs (8) erstreckt und an dem einen Ende einen Bereich (9) mit kalibriertem Durchmesser hat, der mit einem konischen Ventilsitz (13) abschließt, einen Kugelverschluß (12), der zwischen den radialen Löchern (11) und dem konischen Ventilsitz (13) aufgenommen ist, wobei der Kugelverschluß (12) mit einem Schaft (16) eines von dem Elektromagneten (14) gesteuerten Ankers zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bereich (8) an dem anderen Ende (21) der Zuführleitung (7) mit einer metallischen Filterplatte (18) angebracht ist, die ohne übermäßige Reduzierung des Kraftstoffdrucks verhindert, daß Schmutzpartikel zwischen den konischen Ventilsitz (13) und den Kugelverschluß (12) gelangen, wobei die Metallplatte (18) ungefähr 1 mm dick ist und mindestens 200 Löcher (19) hat, von denen jedes einen Durchmesser von weniger als 0,25 mm hat.
Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruck ungefähr 1400 bar ist.
Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (18) im Inneren des Sitzes aufgenommen ist, der von einer Schulter (20) in dem zylindrischen Bereich (8) des anderen Endes (21) der Zuführleitung (7) definiert ist.
Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bereich (8) fluiddicht an einem Hochdruckpumpenkörper mittels Dichtungen (10) angebracht ist.
Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (7) einen Innendurchmesser von ungefähr 2,5 mm hat; und daß die Platte (18) ungefähr 500 Löcher (19) aufweist; wobei jedes Loch (19) einen Durchmesser von ungefähr 0,1 mm hat.
Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher unter Anwendung von Lasertechnologie gebildet sind.