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Gleichraumentlastungsventil für Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Die
Erfindung betrifft ein Gleichraumentlastungsventil mit tiefliegendem kegeligem Sitz
für die Druckleitung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, dessen Schaftdurchmesser
gleich oder kleiner ist als der äußere Rand der Ventilsitzfläche.
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Bei Beendigung der Einspritzung entstehen in der Kraftstoffdruckleitung
dynamische Druckwellen, welche sich dem statischen Druck überlagern und dadurch
imstande sind, das Brennstoffeinspritzventil nachträglich noch zu öffnen, so daß
ein unerwünschtes Nachspritzen von Brennstoff eintritt. Damit der schädliche Einfluß
der dynamischen Druckwellen, die sich auf dem statischen Druck der Druckleitung
aufbauen, vermieden wird, hat man. Gleichraumentlastungsventile der eingangs beschriebenen
Art vorgesehen. Solche Gleichraumentlastungsventile sind also an sich bekannt. Sie
säugen bei ihrer Schließbewegung nach Beendigung der Kraftstoffeinspritzung eine
gewisse Menge Kraftstoff aus der Kraftstoffdruckleitung zurück, wodurch der statische
Druck in der Kraftstoffdruckleftung so gesenkt wird, daß die dynamischen Druckwellen
nicht mehr zu ihrem schädlichen Einfluß kommen können.
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Für den Betrieb eines Gleichraumentlastungsventils ist es wichtig,
dasselbe so auszubilden, daß Öffnungsdruck und Schließdruck gleich oder annähernd
gleich sind. Es muß weiterhin so ausgebildet
sein, daß sich der
Kraftstoff bei der Schließbewegung des Ventils nicht staut, damit eine der Schließkraft
entgegengerichtete Kraft vermieden wird. Das Entlastungsventil soll also eine stetige
Bewegung haben, so daß es selbst nicht imstande ist, dynamische Druckwellen anzuregen.
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Gemäß der neuen Erfindung wird ein Gleichraumentlastungsventil vorgeschlagen,
welches diese Bedingungen erfüllt. Die Erfindung besteht darin, daß die Ventilsitzfläche
mit der Mittelachse des. Ventils einen kleineren Winkel als die Ventilkegelfläche
einschließt. Durch die neue Erfindung wird . in vorteilhafter Weise erreicht, daß
sich bei dem Gleichraumentlastungsventil nach kurzer Betriebsdauer eine solch schmale
Sitzfläche bildet, daß der Öffnungsdruck annähernd dem Schließdruck ist. Das beim
satten Aufsitzen der bekannten Ventile unvermeidbare Springen wird also bei dem
Ventil gemäß der neuen Erfindung vermieden. Bei der-Schließbewegung des Ventils
kann sich vor dessen Sitzfläche kein Staudruck aufbauen, so daß sich das Ventil
also in einer stetigen Bewegung auf seinen Sitz aufsetzt.
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Es soll an dieser- Stelle erwähnt werden, daß Ventile mit _ einem
der -Linienberührung nahekommenden Ventilsitz in der Technik an sich bekannt sind.
In der allgemeinen Technik haben solche Ventile jedoch nicht die Wirkung wie das
Gleichraumentlastungsventil gemäß der neuen Erfindung. Dies hängt damit zusammen,
daß bei dem Gleichraumentlastungsventil gemäß der neuen Erfindung die öffnungs-
und Schließbewegung durch den Druck des Kraftstoffes erfolgt und nicht zwangläufig
durch einen Nocken od. dgl. Ventile mit einem der Linienberührung nahekommenden
Sitz sind aber auch bereits im Rahmen einer Kraftstoffeinspritzanlage bekanntgeworden,
so z. B. bei Kraftstoffeinspritzdüsen. Bei diesen schließt jedoch die Ventilsitzfläche
mit dei Mittelachse des Ventils einen größeren Winkel ein als die Ventilkegelfläche.
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Dies ist also das Umgekehrte von dem, was gemäß der neuen Erfindung
vorgeschlagen. wird. Würde ein Gleichraumentlastungsventil mit der Ausbildung des
Ventilsitzes des bekannten Kraftstoffeinspritzventils versehen, so würde das Gleichraumentlastungsventil
bei seiner Öffnungsbewegung springen, weil kurz nach der Eröffnung des Ventilsdem
Kraftstoff am Ventilkörper eine große An= griffsfläche ,, geboten wird. Dasselbe
ist auch bei einem ebenfalls bekannten Entlastungsventil der Fall, welches mit einerKugel
abdic'fitet. Außer den vorstehend beschriebenen, bekannten Ventilen ist. auch ein
Druckventil für Kraftstoffeinspritzvorrichtungen . bekanntgeworden, dessen Ventilsitzfläche
mit .der Mittelachse des Ventils einen kleineren Winkel als.die Ventilkegelfläche
einschließt-Bei diesem bekannten Druckventil ist der äußere Rand der Ventilsitzfläche
jedoch wesentlich. kleiner als ,der Durchmesser des Schaftes des Ventils. Bei dem
bekannten Druckventil wird daher nicht vermieden, daß beim Öffnen des Ventils die
vom Brennstoffdruck beaufschlagte Fläche einen unzulässigen, großen Zuwachs erhält
und daß sich beim.. Schließen des Ventils vor der außerhalb des äußeren Randes der
Ventilsitzfläche vorhandenen Ringfläche der Brennstoff staut. Die verschiedenartigen
Winkel am Ventilsitz haben somit nicht die erfindungsgemäße Wirkung.
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Wie Versuche bewiesen haben, ist es von besonderem Vorteil, wenn die
Winkel so unterschiedlich gewählt werden, daß sich im Betrieb eine Dichtfläche bildet,
deren kleinster Durchmesser zum Schaftdurchmesser des Ventils im Verhältnis von
9o :-ioo oder in einem größeren Verhältnis steht. Von Einfluß auf den Winkelunterschied
sind der Werkstoff, aus dem Ventil und Ventilsitz gefertigt sind, und die Belastungsfeder.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist -das Gleichraumentlastungsventil
am Umfang des Schaftes eine ringförmige Ausnehmung auf, deren in Öffnungsrichtung
liegende Begrenzungskante im Verlauf' der öffnungsbewegung.des Ventils eine mit
der Kraftstoffleitung in Verbindung stehende Bohrung, in der Ventilführung aufsteuert,
und damit die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum der Pumpe und der Kraftstoffdruckleitung
herstellt. Bei einem Entlastungsventil, welches mit einer eingelappten Führung seines
Schaftes abdichtet, ist eine ringförmige Ausnehmung am Umfang dieses Schaftes bekannt,
die dazu dient, bei der öffnungsbewegung des Ventils die Verbindung zur Druckleitung
herzustellen. Dieses bekannte Ventil und auch ein anderes .ähnli lies bekanntes
Ventil sind als sogf-nannte Schieberventile ausgebildet. Bei Schieberventilen ist
an sich der Öffnungsdruck dem Schließdruck gleich oder annähernd gleich. Bei der
Schließbewegung kann sieh bei einem Schieberventil ohne hubbegrenzenden Absatz kein.
Kraftstoff vor einem solchen Absatz stauen. Schieberventile haben jedoch den schwerwiegenden
Nachteil; daß sie einen eingelappten .Schaft haben müssen, der wegen seiner hohen
Herstellungskosten unerwünscht ist. Aus diesem Grunde bezieht sich die neue Erfindung
auch nicht . auf Schieberventile, sondern, wie einleitend hervorgehoben wurde, auf
Gleichraumentlastungsventile mit einem tiefliegenden kegeligen Sitz. Solche Ventile
benötigen keinen eingeiäppten Schaft und sind daher einfach in der -Herstellung
und äußerst betriebssicher. - Für den Fachmann istes nur reizvoll, Gleichraumentlastungsventile
mit einem tiefliegenden kegeligen Sitz zu verbessern, was durch die neue Erfindung
geschehen ist.
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. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Ventils Beispielsweise dargestellt.-Das abgebildete Ventil i ist in einem aus zwei
Teilen z und 3 bestehenden Gehäuse untergebracht. Teil 3 weist -eine 'dein Ventilschaft
5 als Führung dienende zentrale Bohrung q. auf und isst außerdem als Sitzfläche
für das Ventil i ausgebildet. Der Einbau der Anordnung erfolgt in der Weise, d'aß
Teil 3 in die Austrittsöffnung der nicht gezeichneten Kraftstoffeinspritzpumpe eingesetzt
wird und mittels des als Druckschraube ausgebildeten Teiles a unter Einfügung. eines
Dichtungsringes 6 gegen das
Pumpengehäuse verspannt wird. Der obere
Teil der Druckschraube 2 ist mit Außengewinde versehen. und dient als Anschlußstutzen
für die Druckleitung. Das Ventil i ist als im Sitzbereich stirnseitig geschlossener
Hohlzylinder ausgebildet, der die sich gegen die Druckschraube 2 abstützende Belastungsfeder
7 des Ventils aufnimmt. Das in seinem oberen Abschnitt mit Spiel in die Druckschraube
2 hineinragende Teil 3 weist im Bereich der Ventilschaftführung eine senkrecht zur
Bewegungsrichtung des Ventils verlaufende Querbohrung 8 auf. Oberhalb des Sitzes
besitzt das Ventil i an seinem Umfange eine ringförmige Ausnehmung 9, die so bemessen
und angeordnet ist, daß ihre obere Kante beim Öffnen des Ventils die Bohrung 8 aufsteuert
und auf diese Weise dein von der Pumpe kommenden Kraftstoff den Weg über einen Auffangraum-io
oberhalb des Ventilsitzes, die Aus.nehmung 9, die Bohrung 8, den Ringspalt i i zwischen
Teil 3 und 2 sowie über die zentrale Bohrung 12 in der Druckschraube 2 zur Druckleitung
freigibt. Der Ventilsitz ist so bearbeitet, daß das Ventil auf der Umfangslinie
der Grundfläche des abgestumpften Kegels aufsitzt, den der Ventilsitz begrenzt.
Der Kraftstoff beaufschlagt also beim Öffnen bereits eine Fläche, deren Durchmesser
nahezu gleich dem Durchmesser des Schaftes 5 ist. Da der Kraftstoff nach dem Übertritt
in den Raum io keine größere Beaufschlagungsfläche vorfindet, wird beim Öffnen des
Ventils sowohl ein Springen desselben verhindert als auch erreicht, daß der Öffnungsdruck
des Ventils nahezu gleich dem Schließdruck ist. Beim Schließen des Ventils entsteht
kurz vor dem Aufsetzen in dem Auffangraum io ein Staudruck, der jedoch auf das Ventil
selbst infolge der Gleichheit der die Ausnehmung 9 seitlich begrenzenden Schultern
keine verschiebende Kraft ausüben kann. Als Anschlag für das Ventil beim Öffnen
ist in den senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventils geschlitzten oberen Teil
des Teiles .3 ein federnder Ring 13 eingesetzt, der zwecks Änderung des Öffnungsweges
des Ventils nach Bedarf gegen einen höheren oder niederen Ring ausgetauscht werden
kann.