DE69523001T2

DE69523001T2 - Durchfluss-Brennstoff-Druckregler

Info

Publication number: DE69523001T2
Application number: DE69523001T
Authority: DE
Inventors: Jan L. Bennett; Barry S. Robinson
Original assignee: Siemens Automotive Corp
Current assignee: Siemens Automotive Corp
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 2002-02-07
Anticipated expiration: 2015-05-05
Also published as: EP0690362A1; US5435345A; DE69523001D1; EP0690362B1; JPH08177665A

Description

Diese Erfindung betrifft Kraftstoffdruckregler, die in Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, die Kraftfahrzeuge antreiben, Verwendung finden.
Aus älteren Patentschriften, einschließlich der US-A-4 928 729, US-A-4 991 556, US-A-5 002 030 und US-A-5 076 320, ist es bekannt, einen Kraftstoffdruckregler an einer Kraftstoffschieneneinheit zu montieren, um den Druck des Kraftstoffes, der den an der Kraftstoffschiene montierten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zugeführt wird, zu regeln. Der unter Druck stehende Kraftstoff, der der Kraftstoff schiene zugeführt wird, wird von einem Kraftstofftank durch eine Kraftstoffzuführleitung gepumpt, und überschüssiger Kraftstoff wird von der Rückführöffnung des Kraftstoffdruckreglers durch eine Kraftstoffrückführleitung zum Tank zurückgeführt. Diese Art von System wird manchmal als Rückführungssystem bezeichnet. Ein typischer Kraftstoffdruckregler, der in einem solchen System Verwendung findet, umfaßt ein Gehäuse mit einer beweglichen Wand, die das Gehäuse in eine Kraftstoffkammer und eine Steuerkammer oder Referenzkammer unterteilt. Das Innere der Referenzkammer ist auf den Unterdruck des Ansaugkrümmers des Motors bezogen, so daß der geregelte Druck über die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen im wesentlichen gegenüber Änderungen des Ansaugkrümmerunterdrucks unempfindlich ist.
Eine andere Art von Kraftstoffeinspritzsystem besitzt keine Kraftstoffrückführleitung und wird manchmal als System ohne Rückführung bezeichnet. In einem derartigen System wird der Kraftstoffdruck am Tank geregelt, wobei der Kraftstoff fdruckregler Teil eines Pumpenmoduls ist, der im Tank montiert ist und unter anderem eine Kraftstoffpumpe enthält. Wenn ein Kraftstoffdruckregler, wie der in dem vorstehend beschriebenen Rückführungssystem, in einem System ohne Rückführung verwendet werden soll, muß eine Unterdruckleitung vom Ansaugkrümmer des Motors an dessen Referenzkammer angeschlossen werden, wenn eine Unterdruckkompensation in der gleichen Weise aufrechterhalten werden soll, wobei der Kraftstoffdruckregler einfach überschüssigen Kraftstoff durch seine Rückführöffnung in den Tank abführt. Wenn andererseits die Referenzkammer dem Kopfraum des Tanks ausgesetzt ist, findet entweder keine Ansaugkrümmerunterdruckkompensation statt oder eine solche muß auf irgendeine andere Weise durchgeführt werden.
Die JP-A-59 170466 beschreibt einen Kraftstoffregler, der ein Gehäuse mit einer darin angeordneten beweglichen Wand aufweist, die das Gehäuse in eine Kraftstoffeinlaßkammer und eine Kraftstoffauslaßkammer unterteilt. Ein Einlaß ist in der Einlaßkammer und ein Auslaß in der Auslaßkammer vorgesehen. Ein Ringelement mit einem darin ausgebildeten Durchgangsloch ist im mittleren Bereich der beweglichen Wand montiert, damit überschüssiger Kraftstoff von der Einlaßkammer zur Auslaßkammer strömen kann. Die bewegliche Wand wird von einer in der Auslaßkammer angeordneten Feder gegen die Einlaßkammer vorgespannt. Ein kugelförmiges Ventilelement ist im Gehäuse montiert und wirkt mit einem Ventilsitz zusammen, um das Durchgangsloch im Ringelement in Abhängigkeit vom Druck in der Einlaßkammer, der gegen die von der Feder ausgeübte Kraft wirkt, zu öffnen und zu schließen. Ausrichtungsaufrechterhaltungseinrichtungen sind vorgesehen, um die axiale Ausrichtung des Ventilelementes zum Ringelement aufrechtzuerhalten.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffregler zur Verfügung gestellt, der umfaßt: ein Gehäuse mit einer Achse, eine sich allgemein quer zur Achse erstreckende bewegliche Wand, die das Gehäuse in eine Kraftstoffeinlaßkammer und eine Kraftstoffauslaßkammer unterteilt, Einrichtungen, über die unter Druck gesetzter flüssiger Kraftstoff in die Kraftstoffeinlaßkammer eindringen kann, Einrichtungen, über die überschüssiger flüssiger Kraftstoff die Kraftstoffauslaßkammer verlassen kann, elastische Vorspannfedereinrichtungen, die in der Kraftstoffauslaßkammer angeordnet sind, um einen mittleren Bereich der beweglichen Wand in Richtung auf die Kraftstoffeinlaßkammer gegen den auf die bewegliche Wand vom Kraftstoff in der Kraftstoffeinlaßkammer ausgeübten Druck elastisch vorzuspannen, ein im mittleren Bereich der beweglichen Wand montiertes Ringelement, das Durchgangskanaleinrichtungen umfaßt, die ermöglichen, daß überschüssiger Kraftstoff durch die bewegliche Wand von der Kraftstoffeinlaßkammer zur Kraftstoffauslaßkammer fließen kann, einen Ventilsitz, ein am Gehäuse montiertes Ventilelement, das eine sphärisch konturierte Fläche besitzt, die mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um sich auf den Ventilsitz zu setzen und sich von diesem abzuheben und dadurch die Durchgangskanaleinrichtungen in Abhängigkeit von der Positionierung der beweglichen Wand durch die elastischen Vorspannfedereinrichtungen und dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinlaßkammer zu schließen und zu öffnen, und Ausrichtungsaufrechterhaltungseinrichtungen zum Aufrechterhalten einer im wesentlichen axialen Ausrichtung des Ventilelementes und des Ringelementes. Der Kraftstoffregler ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtungsaufrechterhaltungseinrichtungen eine Reihe von mit Umfangsabstand angeordneten Stäben umfassen, die sich axial von einem Schulterabschnitt des Ringelementes erstrecken, das mindestens einen Abschnitt des Ventilelementes umgibt, und daß der Ventilsitz die Durchgangskanaleinrichtungen kreisförmig umschreibt und eine geprägte Fläche besitzt, die einen Winkel von im wesentlichen 60º mit der Achse bildet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einer Hinsicht auf eine Verbesserung in einem Krafstoffdruckregler für ein System ohne Rückführung und gemäß einem anderen Aspekt auf eine Verbesserung in der Montage eines derartigen Kraftstoffdruckreglers. Die Erfindung resultiert aus der Erkenntnis, daß bestimmte Merkmale des Kraftstoffdruckreglers des Standes der Technik, der in einem System mit Rückführung verwendet wird, nicht erforderlich sind, wenn der Regler in einem System ohne Rückführung verwendet wird. Folglich sieht die Erfindung eine neuartige und einzigartige Konfiguration eines Kraftstoffdruckreglers ohne Rückführung vor, bei der weniger Teile Verwendung finden als bei dem Vorgänger vom Rückführtyp, so daß die Erfindung daher wesentlich kosteneffektiver ist als eine einfache Bewegung des Reglers des Standes der Technik in den Tank.
Das Vorstehende zusammen mit anderen Merkmalen, Vorteilen und Nutzen der Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besonders deutlich. Die Offenbarung dieser Ausführungsform wird von Zeichnungen begleitet, die die gegenwärtig vorgeschlagene beste Art und Weise zur Durchführung der Erfindung verdeutlichen. Von den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines repräsentativen Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, wobei Abschnitte schematisch dargestellt und Abschnitte weggebrochen sind;
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnittes der Fig. 1 zur Darstellung des Kraftstoffdruckreglers (bekannt aus der EP-A- 0 636 785) und seiner Montage in größeren Einzelheiten;
Fig. 3 eine Ansicht in Fig. 2, die eine zweite, aus der EP-A-0 636 785 bekannte Anordnung zeigt;
Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnittes der Fig. 3, wobei jedoch ein anderer Betriebszustand dargestellt ist;
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die eine dritte, aus der EP-A-0 636 785 bekannte Anordnung zeigt;
Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnittes der Fig. 5;
Fig. 7 eine vergrößerte Draufsicht von einem der Elemente der dritten Anordnung;
Fig. 8 eine Draufsicht eines anderen Elementes der dritten Anordnung;
Fig. 9 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 8; und
Fig. 10 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines Kraftstoffdruckreglers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die EP-A-0 636 785, die nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Erfindung veröffentlicht wurde, beschreibt die in den Fig. 1 bis 9 dargestellten Ausführungsformen. Somit bilden diese Ausführungsformen Stand der Technik nach Artikel 54 (3) EPÜ.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Kraftstoffeinspritzsystems eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges. Ein Pumpenmodul 10 ist einem Kraftstofftank 12 zugeordnet, wobei ein Abschnitt hiervon, der für die vorliegende Erfindung relevant ist, eine Kraftstoffpumpe 14 umfaßt, die typischerweise elektrisch betrieben wird. Die Pumpe 14 besitzt eine Ansaugöffnung 16, über die sie Kraftstoff vom Tank 12 ansaugt, wenn sie in Betrieb ist. Der unter Druck stehende Kraftstoff wird über eine Drucköffnung 18 der Pumpe 14 durch eine Zuführleitung 20 zu einer am Motor montierten Kraftstoffschiene 22 gepumpt, die eine Galerie zur Beschickung von unter Druck stehendem Kraftstoff zu Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 24 an ausgewählten Stellen auf der Kraftstoffschiene umfaßt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen werden von einem Motormanagement ECU (nicht gezeigt) individuell und wahlweise so betätigt, daß diese einzelne Kraftstoffeinspritzvorgänge einer geeigneten Dauer bewirken, um nacheinander die einzelnen Motorzylinder mit Kraftstoff zu versorgen. Ein Abschnitt der Zuführleitung 20 ist ein Rohr 26, das sich im Modul 10 befindet und eine becherförmige Aufnahme 28 umfaßt, die T-förmig am Rohr angeordnet ist. Diese Aufnahme sorgt für die Montage eines Kraftstoffdruckreglers 30. Fig. 2 zeigt in größeren Einzelheiten eine aus der EP-A-0 636 785 bekannte Anordnung.
Die Aufnahme 28 besitzt eine kreisförmige Seitenwand mit einem kreisförmigen Flansch 32, der sich um ihr offenes äußeres Ende erstreckt, sowie eine Innenschulter 34, die kurz vor der Bodenwand 36 der Aufnahme mit einwärts gerichtetem Abstand vom Flansch 32 angeordnet ist. Der Kraftstoffdruckregler 30 umfaßt ein kreisförmiges Gehäuse 38 mit einem unteren Endabschnitt, der in der Aufnahme 28 aufgenommen ist. Das Gehäuse 38 hat eine äußere Schulter 40, die komplenmentär zur Schulter 34 ausgebildet ist, so daß die beiden einen Raum für eine O-Ring-Dichtung 42 bilden, die eine Abdichtung hierzwischen vorsieht, wenn der Kraftstoffdruckregler in der gezeigten Weise in der Aufnahme angeordnet ist. Diese Dichtung bildet eine obere Grenze einer abgedichteten Zone 44, die zusammen von den Abschnitten der Aufnahme 28 und dem Gehäuse 38, die sich unterhalb der Dichtung 42 befinden, gebildet wird. Es handelt sich um diese Zone, die über einen geeigneten Kanal 46 hierzwischen T-förmig in die Zuführleitung 20 eingeführt ist. Das Gehäuse 38 umfaßt ferner einen Kreisflansch 48, der auf dem Flansch 32 sitzt, wenn der Kraftstoffdruckregler 30 der Aufnahme 28 in der gezeigten Weise zugeordnet ist. Ein Arm oder irgendeine andere Form einer bekannten Halteeinrichtung (nicht gezeigt) dient dazu, die beiden Flansche zusammenzuhalten und auf diese Weise den Kraftstoffdruckregler in der Aufnahmemontage zu fixieren.
Das Gehäuse 38 umfaßt zwei gezogene Metallschalen 50 und 52, die am Flansch 48 miteinander verbunden sind, um den Außenrand einer Membran 54 in abgedichteter Weise festzuklemmen und auf diese Weise das Innere des Gehäuses in eine Kraftstoffeinlaßkammer 56, die von der Membran und der Schale 50 begrenzt wird, und eine Kraftstoffauslaßkammer 58, die von der Membran und der Schale 52 begrenzt wird, zu unterteilen. Der mittlere Bereich der Membran 54 enthält ein kreisförmiges Durchgangsloch, in dem ein kreisförmiges Ringelement 60 angeordnet ist. Das Element hat einen Kreisflansch 62, der sich um seinen Außenumfang erstreckt. Dieser Flansch ist gegen eine Seite des Randes der Membran gelagert, die das mittlere kreisförmige Durchgangsloch umgibt. Ein ringförmiger Halter 64 ist über das Element 60 und gegen die gegenüberliegende Seite des Randes des mittleren kreisförmigen Durchgangsloches in der Membran gepaßt. Diese Teile sind miteinander verbunden, um eine Einheit zu bilden, in der der Außenumfang des Elementes 60 gegen das Durchgangsloch der Membran abgedichtet ist. Das Element 60 selbst enthält ein mittleres kreisförmiges Durchgangsloch 66, das einen Verbindungsweg zwischen den beiden Kammern 56 und 58 bildet. Am Ende des Elementes 60, das zur Kammer 56 hin weist, bildet eine erhabene Dichtungslippe 68 einen Sitz, der das Durchgangsloch 66 umschreibt.
Die Kraftstoffeinlaßkammer 56 enthält einen Verschluß 70, der zur Durchführung der Druckregelfunktion mit der Lippe 68 zusammenwirkt. Der Verschluß 70 ist eine abgeflachte Kugel, die größer ist als eine Halbkugel und an der abgeflachten Stelle eine ebene kreisförmige Fläche 72 aufweist. Die Lippe 68 und die Fläche 72 liegen sich gegenüber. Die Kugel 70 ist in einem federbelasteten Drehlager eingefangen, das einen Pfosten 74 und eine kleine Schraubendruckfeder 76 aufweist. Die Basis oder das proximale Ende des Pfosten 74 umfaßt eine Schulter 78, die ermöglicht, daß der Pfosten aufrecht stehen und auf dem Rand eines kreisförmigen Loches in der Bodenwand der Schale 50 sitzen kann, so daß er in abgedichteter Weise mit dieser Wand um den Rand des Loches herum verbunden ist. Das distale Ende des Pfostens 74 enthält eine Fassung, in der sich die Kugel 70 ohne zu viel Spiel drehen kann. Der Rand 80 der Fassung wird geringfügig einwärts gedreht, nachdem die Kugel in der Fassung angeordnet worden ist, um auf diese Weise die Kugel in der Fassung zu halten, jedoch noch eine Drehbewegung derselben zu ermöglichen. Vor der Anordnung der Kugel in der Fassung wird eine Feder 76 in einem kleinen Sackloch am Boden der Fassung angeordnet. Nach der beendeten Montage der Kugel übt diese Feder eine Vorspannkraft aus, die die Kugel auf elastische Weise gegen den geringfügig nach innen gedrehten Rand 80 der Fassung preßt.
Eine große Schraubendruckfeder 82 ist in der Auslaßkammer 58 enthalten. Ein Ende der Feder 82 sitzt auf einem Federsitz, der einstückig mit der Endwand der Schale 52 ausgebildet ist. Das andere Ende der Feder 82 sitzt am Flansch 62 um die Außenseite des Elementes 60 herum. Die Feder 82 ist im wesentlichen koaxial zum mittleren Bereich der Membran 54 und zum Element 60 angeordnet und dient dazu, den mittleren Bereich der Membran 54 einschließlich des Elementes 60 in Richtung auf die Kraftstoffeinlaßkammer 56 elastisch vorzuspannen und somit die Lippe 68 für einen Sitz auf der Fläche 72 vorzuspannen.
Damit Kraftstoff von der Zone 44 der Kraftstoffeinlaßkammer 56 zugeführt werden kann, sind ein oder mehrere Kraftstoffeinlaßlöcher 84 durch die Wand der Schale 50 vorgesehen. Damit Kraftstoff die Kraftstoffauslaßkammer 58 verlassen kann, sind ein oder mehrere Kraftstoffauslaßlöcher 86 durch die Wand der Schale 52 vorgesehen. Wenn der Kraftstoffmodul 10 am Tank 12 angeordnet ist, dienen die Löcher 86 dazu, einen Verbindungsweg zwischen dem Inneren der Kraftstoffauslaßkammer und dem Inneren des Kraftstofftanks vorzusehen.
Es wird nunmehr die Funktionsweise des Kraftstoffdruckreglers 30 beschrieben. Die Pumpe 14 stellt unter Druck stehenden Kraftstoff in der Zuführleitung 20 und der Zone 44 zur Verfügung. Dieser unter Druck gesetzte Kraftstoff wird ebenfalls über die Löcher 84 der Kraftstoffeinlaßkammer 56 zugeführt, in der er auf die Fläche der Membran 54, die dieser Kammer ausgesetzt ist, wirkt. Hierdurch wird die Membran 54 in Richtung auf die Kammer 58 bewegt, so daß sich die Dichtungslippe 68 von der Kugel 70 abhebt und Kraftstoff von der Kammer 56 durch das Loch 66 in die Kammer 58 und über die Löcher 86 in den Tank 12 fließen kann. Der Bewegung der Membran von der Kugel 70 weg wirkt die von der Feder 82 ausgeübte Kraft entgegen. Die Federcharakteristik ist relativ zur Membran und zur Kraftstoffquelle derart, daß eine Druckregelfunktion erreicht wird, die bewirkt, daß der Druck des zugeführten Kraftstoffes auf einen bestimmten Nenndruck geregelt wird. Wenn der Druck des zugeführten Kraftstoffes zum Ansteigen neigt, bewegt sich die Membran 54 von der Kugel 70 weiter weg, so daß der Durchfluß zwischen den Kammern 56 und 58 weniger gedrosselt wird und mehr überschüssiger Kraftstoff zum Tank zurückgeführt werden kann. Wenn der Druck des zugeführten Kraftstoffes zum Absinken neigt, bewegt sich die Membran 54 näher an die Kugel 70 heran, so daß der Durchfluß zwischen den beiden Kammern stärker gedrosselt wird und weniger überschüssiger Kraftstoff zum Tank zurückgeführt werden kann. Somit wird der Kraftstoffdurchfluß von der Kammer 56 zur Kammer 58 in Abhängigkeit von auftretenden Kraftstoffdruckschwankungen in der Kammer 56 und von der Kraft der Feder 82 wahlweise gedrosselt, so daß der Druck des zugeführten Kraftstoffes auf einen Nenndruck geregelt wird. Falls ein geringfügiges Verkippen der Membran auftreten sollte, so sind die Folgen hiervon nicht signifikant, da sich die Kugel 70 drehen und das Loch 66 in abgedichteter Weise schließen kann, wenn die Pumpe 14 aufhört zu arbeiten.
Die aus der EP-A-0 636 785 bekannte zweite Anordnung ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt und besitzt eine Reihe von Teilen, die denen der ersten Anordnung entsprechen. Diese sind daher mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Anordnung versehen, wobei manchmal keine Einzelheiten hierüber beschrieben sind, da die entsprechenden Teile in den beiden Anordnungen ohne weiteres vom Leser sofort verstanden werden. Das Ventilelement der zweiten Anordnung umfaßt eine Vollkugel 70, die von einem Kreisringelement 60 getragen wird, dessen Form sich etwas von der des entsprechenden Elementes der ersten Anordnung unterscheidet. Das Element 60 der zweiten Anordnung hat Ringform und enthält ein mittleres Durchgangsloch 66. Der Ventilsitz 68 ist am radial inneren Rand einer Innenschulter des Elementes 60 vorgesehen. Die Kugel 70 wird von dem Abschnitt des Elementes 60 auf käfigförmige Weise begrenzt, der sich unterhalb des Sitzes 68 in der Kraftstoffeinlaßkammer 56 befindet. Die Käfiganordnung der Kugel 70 wird durch eine Reihe von kurzen eingerollten Fingern 90 erreicht, die mit Umfangsabstand um den unteren Rand des Elementes 60 herum angeordnet sind und den Durchgangskanal 66 umgeben. Diese Finger sind jenseits des Äquators der Kugel 70 geringfügig eingerollt, so daß mehr als eine Halbkugel der Kugel innerhalb des Durchgangskanales 66 angeordnet ist, und bilden Einrichtungen zur Aufrechterhaltung der Ausrichtung zwischen dem Element 60 und der Kugel 70, wie aus der EP-A-0 636 785 bekannt ist. Der Abschnitt der Kugel 70 jenseits des Durchgangskanales 66 ruht auf einer konvexen Innenfläche eines Doms 92, der den mittleren Bereich der Endwand der Schale 50 bildet. Fig. 3 zeigt eine Feder 82, die das Element 60 und den mittleren Bereich der Membran 54 nach unten drückt, so daß die Kugel 70 gleichzeitig auf dem Dom 92 ruht und auf dem Sitz 68 sitzt und auf diese Weise den Durchgangskanal 66 schließt, so daß kein Kraftstoff von der Kraftstoffeinlaßkammer 56 zur Kraftstoffauslaßkammer 58 fließen kann.
Die Endwand des Elementes 60 besitzt dort, wo der Durchgangskanal 66 mit der Kraftstoffauslaßkammer 58 in Verbindung steht, eine Innenschulter 94, die als Sitz für das Ende mit größerem Durchmesser einer kegelstumpfförmigen Schraubenfeder 96 dient. Das Ende mit kleinerem Durchmesser der Feder 96 ist gegen die Kugel 70 gelagert. Die Kraft der Feder 96 ist geringer als die der Feder 82, so daß erstere nicht in der Lage ist, die Kugel 70 vom Sitz 68 abzuheben, wenn nicht bestimmte Betriebsbedingungen während des Betriebes des Druckreglers vorhanden sind.
Im Betrieb, wenn unter Druck gesetzter Kraftstoff die Kammer 56 füllt und eine Kraft auf die bewegliche Wand, die die beiden Kammern 56 und 58 unterteilt, ausübt, um den mittleren Bereich dieser beweglichen Wand nach oben zu verschieben und auf diese Weise das Volumen der Kraftstoffeinlaßkammer 56 zu erhöhen und das der Kraftstoffauslaßkammer 58 zu verringern, hält die Feder 96 die Kugel 70 am Dom 92, so daß sich die Kugel 70 vom Sitz 68 abhebt. Hierdurch kann überschüssiger Kraftstoff von der Kraftstoffeinlaßkammer 56 durch den zwischen der Kugel 70 und dem Sitz 68 erzeugten Raum und durch den Durchgangskanal 66 in die Kraftstoffauslaßkammer 58 fließen, von wo aus er durch eine der Öffnungen 86 zurück in den Tank geführt werden kann. Es ist vorteilhaft, die Feder 96 kegelstumpfförmig auszubilden, wie gezeigt, da die Stelle, an der sie gegen die Kugel 70 gelagert ist, im Abstand von der Öffnung angeordnet ist, die zwischen dem Sitz 68 und der Kugel 70 gebildet wird. Wenn der Druck abgebaut worden ist, bewegt sich der mittlere Bereich der beweglichen Wand nach unten und bewirkt, daß der Sitz 68 gegen die Kugel 70 schließt.
Bei der in den Fig. 5-9 gezeigten dritten Ausführungsform, die aus der EP-A-0 636 785 bekannt ist, ist das Ventilelement nicht mehr eine Kugel 70, sondern statt dessen eine flache Scheibe 70A. Die Scheibe 70A wird am Element 60 gehalten, das wiederum eine etwas andere Konstruktion als die entsprechenden Elemente 60 der ersten und zweiten Ausführungsform hat. Das Element 60 umfaßt einen Hauptteil mit einer eingesetzten zylindrischen Hülse 98, die den Abschnitt des Durchgangskanales 66 bildet, der zur Kraftstoffauslaßkammer 58 führt. Das Ende des Einsatzes 98, das einer undurchlässigen mittleren Zone 100 der Scheibe 70A gegenüberliegt, bildet den Ventilsitz 68 als einen Vorsprung ähnlich dem erhabenen Ventilsitz 68 der Fig. 2 aus. Die Halterung der Scheibe 70A nach Art eines Käfigs am Element 60 ist unter dem Ventilsitz 68 vorgesehen, wobei der Außenrand des Elementes 60 als Flansch 101 um den Außenrand der Scheibe 70A gewickelt ist, jedoch eine geringfügige axiale Bewegung der Scheibe relativ zum Element 60 innerhalb der Begrenzungen des Käfigs ermöglicht wird. Eine Wellenfederscheibe 102 ist zwischen einer Schulter des Hauptteiles des Elementes 60 und dem Außenrand der Scheibe 70A angeordnet und spannt die Scheibe in Richtung des Flansches 101 auf elastische Weise vor.
Fig. 5 zeigt die geschlossene Position, in der die vorherrschende Kraft der Feder 82 den mittleren Bereich der beweglichen Wand nach unten drückt, so daß die Unterseite der mittleren undurchlässigen Zone 100 der Scheibe 70A gegen den Dom 92 und die Oberseite der Zone gegen den Sitz 68 gepreßt werden. Wenn in die Kraftstoffeinlaßkammer 56 eingeführter Kraftstoff einen Druck erreicht, der ausreichend hoch ist, um den mittleren Bereich der beweglichen Wand aus der in Fig. 5 gezeigten Position geringfügig nach oben zu verschieben, hält die Feder 102 die undurchlässige Zone 100 der Scheibe 70A gegen den Dom 92, während sich das Element 60 einschließlich des Einsatzes 66 nach oben realtiv zur Scheibe 70A bewegt und den Sitz 68 von der Oberseite der Zone 100 der Scheibe 70A freigibt. Kraftstoff kann nunmehr durch die drei bogenförmigen Schlitze 104, die in einem radialen Zwischenabschnitt der Scheibe vorgesehen sind, und durch den Raum, der zwischen der Oberseite der Zone 100 und dem Sitz 68 erzeugt wird, fließen. Dieser Kraftstoff fließt in die Kraftstoffauslaßkammer 68, von der er aus einer der Öffnungen 86 zurück in den Tank abgeführt werden kann. Wenn der Druck in der Einlaßkammer 56 auf ein Niveau zurückfällt, auf dem kein überschüssiger Kraftstoff mehr an den Tank zurückgegeben werden muß, drückt die Feder 82 den mittleren Bereich der beweglichen Wand wieder nach unten, so daß der Sitz 68 gegen die Zone 100 der Scheibe 70A geschlossen wird.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform eines Krafststoffdruckreglers gemäß der vorliegenden Erfindung und umfaßt eine Reihe von Teilen, die Teilen der vorhergehenden Anordnungen entsprechen. Diese Teilen weisen daher die gleichen Bezugszeichen wie bei den vorhergehenden Anordnungen auf und werden in ihren Einzelheiten nicht mehr beschrieben, da deren Ähnlichkeit mit entsprechend bezeichneten Teilen vom Leser sofort erkannt wird. Es gibt jedoch einige Unterschiede.
Diese Unterschiede werden nunmehr beschrieben. Falls erforderlich, werden hierfür weitere Bezugszeichen verwendet. Die Ausführungsform der Fig. 10 umfaßt ein allgemein zylindrisches Gehäuse 50, 52, das durch eine Membran oder bewegliche Wand 54 in eine Kraftstoffeinlaßkammer 56 und eine Kraftstoffauslaßkammer 58 unterteilt ist. Der mittlere Bereich der Membran 54 enthält ein kreisringförmiges Element 60, das einen Durchgangskanal 66 aufweist. Ein ringförmiges Halteelement 64 ist am Element 60 befestigt, so daß der radial innere Rand der Membran 54 dazwischen angeordnet wird. Die Feder 82 spannt den mittleren Bereich der Membran in Richtung auf die Kraftstoffeinlaßkammer 56 vor. Kraftstoffeintrittslöcher 84 sorgen dafür, daß unter Druck stehender Kraftstoff in die Kammer 56 eindringen kann. Ein einziges Kraftstoffauslaßloch 86 in der Endwand der Schale 52, das koaxial zur Achse 87 des Gehäuses angeordnet ist, bildet die Einrichtung zur Abführung von überschüssigem Kraftstoff aus der Kraftstoffauslaßkammer 58.
Fig. 10 zeigt den Druckregler im geschlossenen Zustand, bei dem der Durchgangskanal 66 von einer Kugel 70 verschlossen wird, die ein Ventilelement bildet, das mit einem Ventilsitz 68 zusammenwirkt, welcher den Durchgangskanal 66 umgibt, um den Durchfluß des Kraftstoffes von der Kraftstoffeinlaßkammer 56 durch den Durchgangskanal 66 zur Kraftstoffauslaßkammer 58 zu steuern. Die Kugel 70 ist an der Endwand der Schale 50 befestigt und somit nicht beweglich. Die Endwand der Schale 50 besitzt eine mittlere Vertiefung 110, die sich in die Kammer 56 erstreckt, und ein kreisförmiges Loch 112 ist koaxial zur Achse 87 in dieser Vertiefung vorgesehen. Das Loch ist so geformt, daß es die Kugel 70 in der dargestellten Weise aufnimmt. Die Kugel ist mit der Endwand des Gehäuses um das Loch 112 herum verbunden und auf strömungsmitteldichte Weise hiermit abgedichtet. Dies kann auf besonders gute Art und Weise mittels Laserschweißen erreicht werden. Ein Hauptteil der Kugel 70 ist somit in der Kammer 56 angeordnet, wobei die Mitte der Kugel auf der Achse 87 liegt.
Das Element 60 hat eine innere Schulter 113 im Durchgangskanal 66 an der Stelle des Sitzes 68. Der Abschnitt des Durchgangskanales 66, der zwischen dem Sitz 68 und der Kammer 58 vorhanden ist, ist ein gerades kreisförmiges Loch. Der Abschnitt des Elementes 60, der sich von der Schulter 113 zur Kammer 56 erstreckt, umfaßt eine Reihe von mit Umfangsabstand angeordneten Stäben 114, die sich axial von der Schulter 113 aus mindestens so weit wie der Durchmesser der Kugel 70 erstrecken. Wenn man davon ausgeht, daß der Nordpol und der Südpol der Kugel 70 auf der Achse 87 liegen, entspricht diesem Durchmesser der Äquator der Kugel. Wie in Fig. 10 gezeigt, verlaufen die Stäbe 114 tatsächlich etwas südlich von diesem Äquator. Die mit Umfangsabstand angeordneten Stäbe 114 bilden daher eine Ausrichtungsaufrechterhaltungseinrichtung, um die Ausrichtung zwischen der Kugel 70 und dem Element 60 im wesentlichen aufrechtzuerhalten. Die Räume 115 zwischen den Stäben 114 sorgen dafür, daß der Kraftstoff in der Kammer 56 den Sitz 68 erreichen kann. Der von radial inneren Flächen der Stäbe 114 am Äquator der Kugel gebildete Innendurchmesser ist etwas größer als der Durchmesser der Kugel, um eine Relativbewegung zwischen dem Element 60 und der Kugel 70 im wesentlichen entlang der Richtung der Achse 87 zu emöglichen.
In der in Fig. 10 gezeigten geschlossenen Position sitzt die Kugel 70 auf dem Sitz 68, da der Druck in der Kammer 56 nicht ausreicht, um die Vorspannung der Feder 82 in ausreichender Weise zu überwinden und damit den Sitz von der Kugel abzuheben. Wenn der Druck in der Kammer 56 auf einen Wert ansteigt, der ausreicht, um die Federvorspannung zu überwinden, hebt sich der Sitz von der Kugel ab, so daß überschüssiger Kraftstoff durch die Auslaßkammer 58 fließen kann, von wo aus er durch das Loch 86 abgegeben wird. Das Ausmaß, um das der Sitz abgehoben wird, ist natürlich von der auf die Membran einwirkenden Kraft abhängig. Der Kraftstoffdruckregler hebt den Sitz 68 von der Kugel 70 in einem Ausmaß ab, das den Druck in der Kammer 56 auf einen Wert regelt, der grundsätzlich durch die Charakteristik der Feder 82 eingestellt wird. Wenn das Abheben auftritt, sorgen die Stäbe 114 für eine Führung der Bewegung des mittleren Bereiches der beweglichen Wand mit der Membran 54 und dem Element 60. Kraftstoff fließt von der Kammer 56 durch die Räume zwischen den Stäben 114 zwischen den Ringraum, der zwischen dem Sitz 68 und der Kugel 70 vorhanden ist, wenn der Sitz von der Kugel abgehoben ist, durch das Loch des Kanales 66, der zur Kammer 58 führt und schließlich aus der Kammer 58 durch das Loch 86 heraus.
Es wurde festgestellt, daß für eine tatsächliche Ausführungsform des Druckreglers der Fig. 10 die Erzeugung des Sitzes 68 über einen Prägevorgang, um eine Dichtungsfläche zu erzielen, die im wesentlichen unter einem Winkel "A" von 60º zur Achse 87 verläuft, die Steigung der Druck-Durchsatz-Kurve für den von der Kammer 56 zur Kammer 58 fließenden überschüssigen Kraftstoff optimiert. Der in Fig. 10 gezeigte Kraftstoffregler besitzt den Vorteil gegenüber den Reglern der anderen Figuren, daß er keine kleine Feder, wie die Feder 96 in den Fig. 3 und 4, benötigt. Es wird davon ausgegangen, daß die Anordnung des Loches 86 als einziges Loch in der Endwand für die Kraftstoffauslaßkammer einen günstigen Effekt besitzt, um durch den Kraftstoffdurchfluß erzeugte Geräusche für bestimmte Distanzen zwischen der Kammer und dem durch den Sitz 68 und die Kugel 70 gebildeten inneren Ventilmechanismus zu dämpfen.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind vorteilhaft, da sie eine geringere Zahl von Teilen als der Kraftstoffdruckregler der US-A-4 928 729 benötigen, wenn dieser in einem System ohne Rückführung verwendet würde. Obwohl eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich von selbst, daß die Prinzipien der Erfindung auch bei anderen Ausführungsformen Anwendung finden können.

Claims

1. Kraftstoffregler (30) mit

einem Gehäuse (50, 52) mit einer Achse (87),

einer beweglichen Wand (54) allgemein quer zur Achse (87), die das Gehäuse (50, 52) in eine Kraftstoff einlaßkammer (56) und eine Kraftstoffauslaßkammer (58) unterteilt,

Einrichtungen (84), über die unter Druck stehender flüssiger Kraftstoff in die Kraftstoffeinlaßkammer (56) eindringen kann,

Einrichtungen (86), über die überschüssiger flüssiger Kraftstoff die Kraftstoff auslaßkammer (58) verlassen kann,

Federvorspanneinrichtungen (82), die in der Kraftstoffauslaßkammer (58) angeordnet sind und einen mittleren Bereich (60) der beweglichen Wand (54) entgegen dem Druck, der durch Kraftstoff in der Kraftstoff einlaßkammer (56) auf die bewegliche Wand (54) ausgeübt wird, in Richtung auf die Kraftstoffeinlaßkammer (56) elastisch vorspannen,

einem Ringelement (60), das im mittleren Bereich der beweglichen Wand (54) montiert ist und Durchgangskanaleinrichtungen (66) aufweist, über die überschüssiger Kraftstoff durch die bewegliche Wand (54) von der Kraftstoffeinlaßkammer (56) zur Kraftstoffauslaßkammer (58) fließen kann,

einem Ventilsitz (68),

einem am Gehäuse (50, 52) montierten Ventilelement (70), das eine kugelförmige Oberfläche besitzt und so angeordnet ist, daß es mit dem Ventilsitz (68) zusammenwirkt, um sich auf den Ventilsitz (68) zu setzen und von diesem abzuheben und damit die Durchgangskanaleinrichtungen (66) in Abhängigkeit von der Positionierung der beweglichen Wand (54) durch die Federvorspanneinrichtungen (82) und den Kraftstoff druck in der Kraftstoffeinlaßkammer (56) zu schließen und zu öffnen, und

Ausrichtungsaufrechterhaltungseinrichtungen (113, 114), um die axiale Ausrichtung zwischen dem Ventilelement (70) und dem Ringelement (60) im wesentlichen auf rechtzuerhalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtungsaufrechterhaltungseinrichtungen (113, 114) eine Reihe von mit Umfangsabstand angeordneten Stäben (114) umfassen, die sich axial von einem Schulterabschnitt (113) des Ringelementes (60) erstrecken, das mindestens einen Abschnitt des Ventilelementes (70) umgibt, und daß der Ventilsitz (68) kreisförmig die Durchgangskanaleinrichtungen (66) umschreibt und eine geprägte Fläche besitzt, die mit der Achse (87) im wesentlichen einen Winkel von 600 bildet.

2. Kraftstoffdruckregler nach Anspruch 1, bei dem die kugelförmig ausgebildete Oberfläche mindestens eine Halbkugel umfaßt und sich die mit Umfangsabstand angeordneten Stäbe (114) mindestens so weit wie der Durchmesser der Halbkugel erstrecken.

3. Kraftstoffdruckregler nach Anspruch 2, bei dem das Ventilelement (70) eine Vollkugel umfaßt.

4. Kraftstoffdruckregler nach Anspruch 3, bei dem das Gehäuse (50) ein Kugelmontageloch (112) aufweist, in dem ein Teil der Kugel sitzt, wobei die Kugel um das Loch (112) herum mit dem Gehäuse (50) verbunden und abgedichtet ist.

5. Kraftstoffdruckregler nach Anspruch 4, bei dem das Loch (112) in einer mittleren Vertiefung (110) in einer Endwand des Gehäuses (50) angeordnet ist.

6. Kraftstoffdruckregler nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Einrichtungen (84), über die unter Druck stehender flüssiger Kraftstoff in die Kraftstoffeinlaßkammer (56) eindringen kann, eine Vielzahl von Kraftstoffeintrittslöchern umfassen, die im Gehäuse (50) ausgebildet und radial außerhalb des Kugelmontageloches (112) angeordnet sind.

7. Kraftstoffdruckregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtungen (86), über die überschüssiger Kraftstoff die Kraftstoffauslaßkammer (58) verlassen kann, ein einziges Loch in einer Endwand des Gehäuses (52) koaxial zur Achse (87) umfassen.