WO2008122521A1 - Valve and injection system for an internal combustion engine comprising a valve - Google Patents

Valve and injection system for an internal combustion engine comprising a valve Download PDF

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WO2008122521A1
WO2008122521A1 PCT/EP2008/053645 EP2008053645W WO2008122521A1 WO 2008122521 A1 WO2008122521 A1 WO 2008122521A1 EP 2008053645 W EP2008053645 W EP 2008053645W WO 2008122521 A1 WO2008122521 A1 WO 2008122521A1
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fluid
fluid pressure
valve
sealing seat
pressure value
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Fredrik Borchsenius
Anatoliy Lyubar
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M63/0245Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure between the high pressure pump and the common rail

Definitions

  • Valve and injection system for an internal combustion engine with valve
  • the invention relates to a valve and an injection system for an internal combustion engine with valve.
  • injection systems For injecting fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, injection systems are used which have increasingly been designed as so-called “common rail” systems in recent years
  • the fuel to be injected is present in the fuel reservoir at a pressure of up to 2000 bar.
  • Injection systems for internal combustion engines usually have various pumps and valves, by means of which combustion chambers of the internal combustion engine fuel can be metered.
  • Such injection systems for internal combustion engines place high demands on the accuracy of the injection pressure required for injecting the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • soot is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine.
  • the injection system can achieve a high accuracy of the injection pressure of the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine with suitable control and regulating units such as corresponding valves.
  • the invention has for its object to provide a valve that is simple. Furthermore, the invention has for its object to provide an injection system with a valve which allows a high accuracy of the injection pressure of the fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine and a simple structure of the injection system.
  • the invention is characterized by a valve having a valve housing with a longitudinal axis, which has a Ventilgehauseausinstituung with a wall, a Fluideinbergso réelle and a Fluidaustrittso réelle which are arranged in the valve housing and hydraulically coupled to the Ventilgehauseausinstituung, one at the Wall of VentilgehauseausEnglishung trained sealing seat, a in the VentilgehauseausNFung between the Fluideinbergsoff- and the Fluidaustrittso réelle axially movable valve body having a seating which cooperates with the sealing seat so that in a closed position prevents fluid flow through the Fluidaustrittso réelle and otherwise the fluid flow rate the fluid outlet opening is released, and a spring element, by means of which the valve body can be acted upon with force in the direction of the fluid inlet opening, wherein the valve body and the spring element are designed and arranged in this way et are that in a first Preventing the range of fluid pressure at the Fluideinbergso réelle below
  • the valve body and the sealing seat are designed and arranged such that in a fourth region of the fluid pressure at the Fluideintrittso réelle above the first fluid pressure value and below a third fluid pressure value, a variation of FIu- id jossatzes by the Fluidaustrittso réelle between zero and the maximum second fluid flow rate is allowed, and in a fifth range of the fluid pressure at the fluid inlet above the third fluid pressure value and below the second fluid pressure value, a variation of fluid throughput through the fluid outlet between the maximum second fluid flow rate and the maximum first fluid flow rate is enabled, the fourth range the fluid pressure at the fluid inlet opening is smaller than the fifth area of the fluid pressure at the fluid inlet opening.
  • the valve has a first sealing seat formed on the wall of the VentilgehauseausEnglishung and formed on the wall of VentilgehauseausNFung second sealing seat which is axially spaced from the first sealing seat, wherein the valve body axially between the first sealing seat and the second sealing seat is arranged, and the Ventilkorper having a first seating, which cooperates with the first sealing seat so that in the first region of the fluid pressure at the Fluideintrittso réelle below the first fluid pressure value, a fluid flow rate is prevented by the Fluidaustrittso réelle, and the Ventilkorper a second seating area which cooperates with the second sealing seat so that in the second region of the fluid pressure at the fluid inlet opening above the second fluid pressure value, a fluid flow is prevented by the Fluidaustrittso réelle.
  • This has the advantage that a simple construction of the valve with two sealing seats and a valve body for realizing a fluid throughput in the middle pressure range between the first fluid pressure value and the second fluid pressure value is possible.
  • the first sealing seat is konusformig formed with a first Kegelo réelleswinkel and the second sealing seat kon nusformig formed with a second Kegelo réelleswinkel, and the first cone opening angle of the first sealing seat is greater than the second Kegelo réelleswinkel of the second sealing seat.
  • the first seat portion of the Ventilkorpers is konusformig formed with a first Kegelo réelleswinkel and the second seating area of Ventilkorpers is konusformig formed with a second Kegelo réelleswinkel, and the first Kegeloff- angle of the first seat portion is smaller than the second Kegelo réelleswinkel of the second seating area.
  • the Ventilkorper on a cylinder portion, and the wall of the VentilgehauseausEnglishung has a cylindrical portion, and the Ventilkorper is arranged in the VentilgehauseausEnglishung that between the cylinder portion of the Ventilkorpers and the cylinder portion of the wall of the Ventilgehauseausinstituung Gap is formed with a gap length, such that in the third region of the fluid pressure at the Fluideintrittso réelle above the first Fluid réelle- value and below the second fluid pressure value, the gap length in dependence on the fluid pressure at the Fluideinhoff- so réelle is variable, wherein for the first fluid pressure value a minimum gap length value and for the second fluid pressure value a maximum gap length value is assumed.
  • the invention comprises an injection system for an internal combustion engine, with at least one injector coupled to a fuel reservoir, a demand pump for requesting fuel from a fuel tank, a high-pressure pump downstream of the charge pump, for requesting the fuel into the fuel storage, a downstream of the high-pressure pump valve according to the first aspect of the invention, with which the pressure to be established in the fuel reservoir is adjustable.
  • a volume flow control valve is arranged hydraulically between the pre-demand pump and the high-pressure pump, with which the fuel flow from the pre-demand pump is adjustable in the high-pressure pump.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an injection system for an internal combustion engine with a valve
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a valve in a first embodiment
  • 3a shows the course of the effective throttle area of the first embodiment of the valve in dependence on the inlet pressure
  • FIG. 3b shows the profile of the fluid flow rate of the first embodiment of the valve as a function of the inlet pressure
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a valve in a second embodiment
  • Figure 5a shows the course of the gap length of the second embodiment of the valve as a function of the inlet pressure
  • FIG. 5b shows the course of the fluid flow rate of the second embodiment of the valve as a function of the inlet pressure.
  • FIG. 1 shows an injection system for an internal combustion engine, with a fuel tank 10, from which fuel is required by means of a pre-demand pump 12.
  • the Vorforderpumpe 12 can be mechanically driven by a (not shown) drive shaft, the arrival Drive shaft may be fixedly coupled to a motor shaft of the internal combustion engine.
  • the Vorforderpumpe 12 is hydraulically coupled on the output side with a form control valve 28, which returns a part of the demanded by the Vorforderpumpe 12 fuel to the suction side of the Vorforderpumpe 12 when exceeding a predetermined fuel pressure at the output side of the Vorforderpumpe 12 and thus the fuel pressure at the output side of the Vorforderpumpe 12 largely constant.
  • a high-pressure pump 14 Downstream of the pre-demand pump 12, a high-pressure pump 14, which requests fuel into a fuel reservoir 16 via a fuel storage supply line 44.
  • the high-pressure pump 14 the fuel to be injected by means of injectors 18 in combustion chambers of the internal combustion engine, reach a relatively high injection pressure.
  • the high pressure pump 14 may preferably be formed as a radial piston pump or as a series piston pump with a plurality of cylinder units, as are known for use in injection systems of internal combustion engines.
  • the high-pressure pump 14 is connected downstream to the fuel accumulator 16, which in turn is hydraulically coupled via lines to the one injector 18 or a plurality of injectors 18.
  • Each of the injectors 18 is associated with a combustion chamber of the internal combustion engine and each can be controlled so that fuel is injected into the combustion chamber. Excess fuel can be returned from the injectors 18 via an Inj ektorrucklauf für 46 to the fuel tank 10.
  • a valve 22 is arranged in a downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16 branching line 42. When a predetermined fuel pressure is exceeded, the valve 22 opens, and a partial flow of the fuel demanded by the high-pressure pump 14 can be returned to the fuel tank 10 via the line 42 branching off downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16.
  • a volume flow control valve 20 is further arranged, which allows a low-pressure side control of the fuel flow, which is to be supplied to the high-pressure pump 14.
  • the volume flow control valve 20 can be controlled as a function of a fuel pressure measured in the fuel reservoir 16, which is determined by a pressure sensor 24, as well as in dependence on further input variables.
  • the housing of the high-pressure pump 14 can be wound, whereby cooling and lubrication of the high-pressure pump 14 is made possible.
  • a Spul effetsventil 32 and hydraulically in series a Spul effetsdrossel 34 is arranged.
  • the Spul effetsdrossel 34 serves to limit the diverted to Spulungs ultimatelyen in the Spul effet 30 Kraftstoffström.
  • the Spul effetsventil 32 is designed so that it releases the current flowing through the Spul effet 30 Brennstoffström only when exceeding a planned fuel pressure of the output side of the Vorforderpumpe 12.
  • the opening pressure at the Spul effetsventil 32 must be greater than the opening pressure of the intake valves (not shown) of the high-pressure pump 14 and the intervening line. This is the only way to ensure that the winding of the high pressure pump 14 is only used when the operating pressure of the high pressure pump 14 is reached. This ensures that the pressure build-up on the suction side of the high pressure pump 14 is not delayed.
  • the fuel used for Spulungs- purposes can leave the high-pressure pump 14 via a Spulrucklauftechnisch 35 and be returned via this in the fuel tank 10.
  • filters 36, 38 are arranged in front of the front-end pump 12 and the volume flow control valve 20 for protection against particles entrained in the fuel flow or for separating water.
  • a first filter 36 is provided to protect the Vorforderpumpe 12 hydraulically between the fuel tank 10 and the Vorforderpumpe 12.
  • a second filter 38 is arranged in front of the volume flow control valve 20 to protect the volume flow control valve 20 and the high-pressure pump 14.
  • the valve 22 is branched off in the downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16
  • Line 42 is arranged, the output side of which is coupled to an injector return line 46 of the at least one injector 18.
  • the Spulrucklauftechnisch 35, the branching line 42 and the Injektorrucklauf effet 46 of the injectors 18 are preferably returned to the fuel tank 10.
  • FIG. 2 shows in detail a first embodiment of the valve 22 which is arranged between the fuel storage supply line 44 and the branching line 42 downstream of the high-pressure pump 14.
  • the valve 22 has a valve housing 50 with a longitudinal axis X.
  • a Ventilgehauseausnaturalung 52 is formed in the valve housing 50 .
  • Upstream of the valve housing recess 52 is a fluid inlet opening 54 and downstream of the valve housing.
  • Tilgehauseausnaturalung 52 a Fluidaustrittso réelle 56 is arranged.
  • the fluid inlet opening 54 and the fluid outlet opening 56 can be hydraulically coupled to the valve housing recess 52.
  • a Ventilkorper 58 is arranged, which is axially movable in the VentilgehauseausEnglishung 52.
  • valve body 58 By means of a spring element 60, the valve body 58 can be acted upon by force in the direction of the fluid inlet opening 54.
  • the valve housing recess 52 has a wall 66 on which a first sealing seat 62 and a second sealing seat 64 are formed.
  • the valve body 58 has a first seat area 68 in a lower section with reference to FIG. 2 and a second seat area 70 with an upper section with respect to FIG. 2.
  • Both the first sealing seat 62 and the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 as well as the first seating area 68 and the second seating area 70 of the valve body 58 are conically formed in the embodiment shown here.
  • the first sealing seat 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 and the first seat portion 68 of the Ventilkorpers 58 may cooperate such that a fluid flow between the Fluideintrittso réelle 54 and the Fluidaustrittso réelle 56 is interrupted.
  • the second sealing seat 64 on the wall 66 of the VentilgehauseausEnglishung 52 so cooperate with the second seat portion 70 of the Ventilkorpers 58 that a flow of fluid from the Fluideintrittso réelle 54 is prevented to the Fluidaustrittso réelle 56.
  • valve body 58 In a starting position in which the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 assumes only a small value, the valve body 58 is pressed by the spring force of the spring element 60 against the wall 66 of the valve housing recess 52 such that the first Sealing seat 62 of the wall 66 of the VentilgehauseausEnglishung 52 and the first seat portion 68 of Ventilkorpers 58 sealingly prevent fluid throughput through the Fluidaustrittso réelle 56.
  • the first sealing seat 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 has a first cone opening angle ALPHA 1.
  • the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 has a second cone opening angle ALPHA_2, and the second cone opening angle ALPHA_2 of the second sealing seat 64 of the wall 66 is smaller than the first Cone opening angle ALPHA_1 of the first sealing seat 62 of the wall 66.
  • the cone-shaped first seating area 68 of the valve body 58 has a first cone opening angle BETA_1, and the second seating area 70 of the valve body 58 has a second cone opening angle BETA 2.
  • the first cone opening angle BETA 1 of the first seating area 68 of the valve body 58 is smaller than the second cone opening angle BETA 2 the second seating area of the valve body 58.
  • FIG. 3 a shows the course of an effective throttle area A of the valve 22 as a function of a fluid pressure P at the fluid inlet opening 54.
  • the effective throttle area A In a third region of the fluid pressure P at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P 1 and below the second fluid pressure value P 2, the effective throttle area A first increases from zero to a maximum effective throttle area A_MAX. In a further increase of the fluid pressure P at the fluid inlet opening 54 to a third fluid pressure value P_3, the effective throttle area A is initially equal to the maximum effective throttle area A_MAX. Finally, the second seating area 70 of the valve body 58 approximates the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 such that the effective throttle area A continuously decreases until it finally becomes zero for the second fluid pressure value P 2.
  • first cone opening angle ALPHA 1 of the first sealing bit 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 is greater than the second cone opening angle ALPHA 2 of the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 or the first cone opening angle BETA_1 of the first seating area 68 of the valve body 58 is smaller
  • second cone opening angle BETA_2 of the second seat portion 70 of the valve body 58 it can be easily achieved that an increase in the effective throttle area A occurs when passing through a small fluid pressure area and a reduction in the effective throttle area A is possible when passing through a large fluid pressure area.
  • FIG. 3b shows a profile of a fluid flow rate FR as a function of the fluid pressure value P.
  • a fluid throughput through the fluid outlet opening 56 is provided in the third region of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P_l and below the second fluid pressure value P_2.
  • the fluid throughput increases in a fourth range of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P 1 and below a third fluid pressure value P 3 initially from zero to a second fluid flow rate FR 2.
  • the fluid flow rate FR through the fluid outlet opening 56 finally decreases again from the maximum second fluid flow value FR_ 2 to zero.
  • first cone opening angle ALPHA_1 of the first sealing seat 62 is greater than the second cone opening angle ALPHA_2 of the second sealing seat 64 and the first cone opening angle BETA 1 of the first seating area 68 is smaller than the second cone opening angle BETA 2 of the second seating area 70 of the valve body 58, it is achieved that the fluid flow rate in a small fluid pressure range increases from zero to the second fluid flow rate value FR 2, while Fluid flow rate FR falls in a large fluid pressure range from the second fluid flow rate FR 2 to the first fluid flow rate FR_1 (equal to zero).
  • valve 22 is shown in a second embodiment.
  • the valve 22 of the second embodiment differs from the valve 22 of the first embodiment in that the Ventilkorper 58 in its Fluidaustritts- opening 56 facing region has a cylinder portion 72 having a cylindrical portion 74 of the wall 66 of the Ventilgehauseaus Principleung 52 to form a gap 76 corresponds, wherein a gap length L of the gap 76 is variable.
  • the gap length L increases continuously as the fluid pressure P between the first fluid pressure value P 1 and the second fluid pressure value P 2 increases, from a minimum gap length L MIN to a maximum gap length L MAX. Above the second fluid pressure value P 2, the gap length L remains constant at the maximum gap length L_MAX.
  • the fluid flow rate FR is equal to zero (FIG. 5b).
  • the fluid flow rate from zero to the second fluid flow rate value FR 2 increases.
  • the fluid flow rate FR drops continuously from the second fluid flow rate value FR 2 to the first fluid flow rate value FR 1. This is possible by controlling the fluid flow rate FR over the gap length L between the minimum gap length L MIN up to the maximum gap length L MAX.
  • the fluid pressure P is greater than the second fluid pressure value P_2, it is achieved that, by leaving the gap length L at the maximum gap length L MAX and the absence of the second sealing seat 64 of the wall 66, the fluid flow rate substantially assumes the constant first fluid flow rate value FR_1.
  • the pre-demand pump 12 requires fuel from the fuel tank 10. By means of the admission pressure control valve 28, the pressure of the fuel to be supplied to the high-pressure pump 14 is limited.
  • the precharge pump 12 supplies the fuel via the second filter 38 to the volume flow control valve 20. At this, the fuel flow rate for the suction side of the high-pressure pump 14 can be adjusted.
  • the high-pressure pump 14 supplies the fuel reservoir 16 via the fuel storage line 44 with the amount of fuel required for the injectors 18.
  • the pressure required for the fuel reservoir 16 can first be adjusted by means of the pressure sensor 24 via a volume flow control on the volume flow control valve 20.
  • a fluid leakage flow can occur at the volume flow control valve 20.
  • the valve 22 each open so far that this leakage fluid flow via the downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16 branching line 42 can flow into the fuel tank 10, together with the fluid from the Spulrucklauf- line 35 and the effluent via the Injektorrucklauftechnisch 46 from the injectors 18 fluid.
  • the fluid flow rate FR continuously decreases in the largest possible portion of the third area of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P 1 and below the second fluid pressure value P_2, since in this case the valve 22 is particularly good Control characteristic with respect to a occurring in the third region of the fluid pressure at the Fluideintrittso réelle 54 above the first fluid pressure value P_l and below the second fluid pressure value P_2 fluid leakage flow through the flow control valve 20 of the injection system has. It is thus possible with the aid of the valve 22 to dissipate the fluid leakage flow occurring at the volume flow control valve 20 in a particularly simple manner via the branching line 42 to the fuel tank 10.
  • the fluid flow rate FR through the valve 22 and thus via the branching line 42 is prevented in order to allow an undisturbed starting of the injection system.
  • the fluid flow rate FR through the valve 22 is likewise prevented or restricted to the small fluid flow rate value FR 1 in order to keep the fluid leakage flow rate via the branching line 42 small , as this is always associated with a loss of energy at the injection system.
  • the volume flow control valve 20 is thus over the entire control range, the active actuator to be set.

Abstract

The invention relates to a valve (22) comprising a valve housing (50) with a valve housing cavity (52), a wall (66), a fluid inlet (54) and a fluid outlet (56) that are situated in said valve housing (50) and can be hydraulically coupled to the valve housing cavity (52), a sealing seat (62, 64) that is formed in the wall (66) of the valve housing cavity (52), a valve body (58) that can be axially displaced in the valve housing cavity (52) between the fluid inlet (54) and the fluid outlet (56), said body having a seat region (68, 70) that co-operates with the sealing seat (62, 64) in such a way that in a closed position a throughput of fluid through the fluid outlet (56) is prevented and otherwise a fluid throughput through the fluid outlet (56) is released, and a spring element (60) that applies a force to the valve body (58). In a first fluid pressure range at the fluid inlet (54) below a first fluid pressure value (P_l), a fluid throughput through the fluid outlet (56) is prevented. In a second fluid pressure range above a second fluid pressure value (P_2), a fluid output through the fluid outlet (56) is permitted at a maximum first fluid throughput value (FR_1). In a third fluid pressure range above the first fluid pressure value (P_l) and below the second fluid pressure value (P_2), a fluid output through the fluid outlet (56) is permitted at a maximum second fluid throughput value (FR_2) that is greater than the first fluid throughput value (FR_1).

Description

Beschreibungdescription
Ventil und Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit VentilValve and injection system for an internal combustion engine with valve
Die Erfindung betrifft ein Ventil und eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit Ventil.The invention relates to a valve and an injection system for an internal combustion engine with valve.
Zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennraume einer Brenn- kraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als so genannte „Common-Rail"-Anlagen ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennraumen angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen KraftstoffSpeicher, dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei im KraftstoffSpeicher unter einem Druck von bis zu 2000 bar vor.For injecting fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, injection systems are used which have increasingly been designed as so-called "common rail" systems in recent years The fuel to be injected is present in the fuel reservoir at a pressure of up to 2000 bar.
Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene Pumpen und Ventile auf, mittels derer Brennraumen der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugemessen werden kann. Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennraume der Brennkraftmaschine er- forderlichen Einspritzdrucks.Injection systems for internal combustion engines usually have various pumps and valves, by means of which combustion chambers of the internal combustion engine fuel can be metered. Such injection systems for internal combustion engines place high demands on the accuracy of the injection pressure required for injecting the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine.
Dies ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezuglich der zulassigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhangig von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Die Einspritzanlage kann mit geeigneten Steuer- und Regelaggregaten wie etwa entsprechenden Ventilen eine hohe Genauigkeit des Einspritzdrucks des Kraftstoffs in die Brennraume der Brennkraftmaschine erreichen.This is particularly important as ever stricter legislation is enacted regarding permissible pollutant emissions from internal combustion engines located in motor vehicles. These make it necessary to carry out various measures by which the pollutant emissions are reduced. For example, the formation of soot is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine. The injection system can achieve a high accuracy of the injection pressure of the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine with suitable control and regulating units such as corresponding valves.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das einfach aufgebaut ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage mit ei- nem Ventil zu schaffen, die eine hohe Genauigkeit des Einspritzdrucks des Kraftstoffs in die Brennraume der Brennkraftmaschine und einen einfachen Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht .The invention has for its object to provide a valve that is simple. Furthermore, the invention has for its object to provide an injection system with a valve which allows a high accuracy of the injection pressure of the fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine and a simple structure of the injection system.
Die Aufgabe wird gelost durch die Merkmale der unabhängigenThe task is solved by the characteristics of the independent ones
Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet.Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Ventil, mit einem Ventilgehause mit einer Langsachse, das eine Ventilgehauseausnehmung mit einer Wand aufweist, einer Fluideintrittsoffnung und einer Fluidaustrittsoffnung, die in dem Ventilgehause angeordnet und mit der Ventilgehauseausnehmung hydraulisch koppelbar sind, einem an der Wand der Ventilgehauseausnehmung ausgebildeten Dichtsitz, einem in der Ventilgehauseausnehmung zwischen der Fluideintrittsoff- nung und der Fluidaustrittsoffnung axial bewegbar angeordneten Ventilkorper, der einen Sitzbereich aufweist, der mit dem Dichtsitz so zusammenwirkt, dass in einer Schließposition ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert und ansonsten der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung freigegeben ist, und einem Federelement, durch das der Ventilkorper in Richtung der Fluideintrittsoffnung mit Kraft beaufschlagbar ist, wobei der Ventilkorper und das Federele- ment so ausgebildet und angeordnet sind, dass in einem ersten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung unterhalb eines ersten Fluiddruckwerts der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert ist, dass in einem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung o- berhalb eines zweiten Fluiddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung mit einem maximalen ersten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, und dass in einem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des ersten Fluiddruckwerts und unterhalb des zweiten FIu- iddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoff- nung mit einem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, der großer ist als der erste Fluiddurchsatzwert.According to a first aspect, the invention is characterized by a valve having a valve housing with a longitudinal axis, which has a Ventilgehauseausnehmung with a wall, a Fluideintrittsoffnung and a Fluidaustrittsoffnung which are arranged in the valve housing and hydraulically coupled to the Ventilgehauseausnehmung, one at the Wall of Ventilgehauseausnehmung trained sealing seat, a in the Ventilgehauseausnehmung between the Fluideintrittsoff- and the Fluidaustrittsoffnung axially movable valve body having a seating which cooperates with the sealing seat so that in a closed position prevents fluid flow through the Fluidaustrittsoffnung and otherwise the fluid flow rate the fluid outlet opening is released, and a spring element, by means of which the valve body can be acted upon with force in the direction of the fluid inlet opening, wherein the valve body and the spring element are designed and arranged in this way et are that in a first Preventing the range of fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung below a first fluid pressure value of the fluid flow through the Fluidaustrittsoffnung that in a second region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung o- above a second fluid pressure value is a fluid through the Fluidaustrittsoffnung with a maximum first fluid flow rate allows, and that in a fluid flow rate through the Fluidaustrittsoff- tion with a maximum second fluid flow rate is greater than the first fluid flow rate allows a third range of fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung above the first fluid pressure value and below the second fluid pressure.
Dies hat den Vorteil, dass bei mittleren Fluiddrucken zwi- sehen dem ersten Fluiddruckwert und dem zweiten Fluiddruck- wert ein großer Fluidstrom durch das Ventil möglich ist, wahrend bei niedrigen und hohen Fluiddrucken ein kleiner Fluidstrom oder eine Unterbindung des Fluidstroms möglich ist.This has the advantage that at medium fluid pressures between the first fluid pressure value and the second fluid pressure value, a large fluid flow through the valve is possible, while at low and high fluid pressures, a small fluid flow or an inhibition of the fluid flow is possible.
In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung sind der Ventilkorper und der Dichtsitz so ausgebildet und angeordnet, dass in einem vierten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des ersten Fluiddruckwerts und unterhalb eines dritten Fluiddruckwerts eine Variation des FIu- iddurchsatzes durch die Fluidaustrittsoffnung zwischen Null und dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, und in einem fünften Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des dritten Fluiddruckwerts und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts eine Variation des FIu- iddurchsatzes durch die Fluidaustrittsoffnung zwischen dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert und dem maximalen ersten Fluiddurchsatzwert ermöglicht ist, wobei der vierte Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung kleiner ist als der fünfte Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoff- nung. Dies hat den Vorteil, dass ein Anstieg des Fluiddurch- satzes von Null auf den zweiten Fluiddruckwert in einem kleinen Fluiddruckbereich und ein Abfall des Fluiddurchsatzes von dem zweiten Fluiddruckwert auf den ersten Fluiddruckwert in einem großen Fluiddruckbereich möglich sind.In an advantageous embodiment of the invention, the valve body and the sealing seat are designed and arranged such that in a fourth region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung above the first fluid pressure value and below a third fluid pressure value, a variation of FIu- iddurchsatzes by the Fluidaustrittsoffnung between zero and the maximum second fluid flow rate is allowed, and in a fifth range of the fluid pressure at the fluid inlet above the third fluid pressure value and below the second fluid pressure value, a variation of fluid throughput through the fluid outlet between the maximum second fluid flow rate and the maximum first fluid flow rate is enabled, the fourth range the fluid pressure at the fluid inlet opening is smaller than the fifth area of the fluid pressure at the fluid inlet opening. This has the advantage that an increase in the fluid throughput Set of zero to the second fluid pressure value in a small fluid pressure range and a drop in the fluid flow rate of the second fluid pressure value to the first fluid pressure value in a large fluid pressure range are possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung hat das Ventil einen an der Wand der Ventilgehauseausnehmung ausgebildeten ersten Dichtsitz und einen an der Wand der Ventilgehauseausnehmung ausgebildeten zweiten Dichtsitz, der von dem ersten Dichtsitz axial beabstandet ist, wobei der Ventil- korper axial zwischen dem ersten Dichtsitz und dem zweiten Dichtsitz angeordnet ist, und der Ventilkorper einen ersten Sitzbereich aufweist, der mit dem ersten Dichtsitz so zusammenwirkt, dass in dem ersten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung unterhalb des ersten Fluiddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert ist, und der Ventilkorper einen zweiten Sitzbereich aufweist, der mit dem zweiten Dichtsitz so zusammenwirkt, dass in dem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung verhindert ist. Dies hat den Vorteil, dass ein einfacher Aufbau des Ventils mit zwei Dichtsitzen und einem Ventilkorper zur Realisierung eines Fluiddurchsatzes in dem mittleren Druckbereich zwischen dem ersten Fluiddruckwert und dem zweiten Fluiddruckwert möglich ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the valve has a first sealing seat formed on the wall of the Ventilgehauseausnehmung and formed on the wall of Ventilgehauseausnehmung second sealing seat which is axially spaced from the first sealing seat, wherein the valve body axially between the first sealing seat and the second sealing seat is arranged, and the Ventilkorper having a first seating, which cooperates with the first sealing seat so that in the first region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung below the first fluid pressure value, a fluid flow rate is prevented by the Fluidaustrittsoffnung, and the Ventilkorper a second seating area which cooperates with the second sealing seat so that in the second region of the fluid pressure at the fluid inlet opening above the second fluid pressure value, a fluid flow is prevented by the Fluidaustrittsoffnung. This has the advantage that a simple construction of the valve with two sealing seats and a valve body for realizing a fluid throughput in the middle pressure range between the first fluid pressure value and the second fluid pressure value is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist der erste Dichtsitz konusformig ausgebildet mit einem ersten Kegeloffnungswinkel und ist der zweite Dichtsitz ko- nusformig ausgebildet mit einem zweiten Kegeloffnungswinkel, und der erste Kegeloffnungswinkel des ersten Dichtsitzes ist großer als der zweite Kegeloffnungswinkel des zweiten Dichtsitzes. Dies ermöglicht eine einfache Realisierung eines Anstiegs des Fluiddurchsatzes von Null auf den zweiten FIu- iddruckwert in einem kleinen Fluiddruckbereich und eines Ab- falls des Fluiddurchsatzes von dem zweiten Fluiddruckwert auf den ersten Fluiddruckwert in einem großen Fluiddruckbereich .In a further advantageous embodiment of the invention, the first sealing seat is konusformig formed with a first Kegeloffnungswinkel and the second sealing seat kon nusformig formed with a second Kegeloffnungswinkel, and the first cone opening angle of the first sealing seat is greater than the second Kegeloffnungswinkel of the second sealing seat. This allows a simple realization of an increase in the fluid flow rate from zero to the second fluid pressure value in a small fluid pressure range and a decrease in the fluid pressure. if the fluid flow rate from the second fluid pressure value to the first fluid pressure value in a large fluid pressure range.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist der erste Sitzbereich des Ventilkorpers konusformig ausgebildet mit einem ersten Kegeloffnungswinkel und der zweite Sitzbereich des Ventilkorpers ist konusformig ausgebildet mit einem zweiten Kegeloffnungswinkel, und der erste Kegeloff- nungswinkel des ersten Sitzbereichs ist kleiner als der zwei- te Kegeloffnungswinkel des zweiten Sitzbereichs. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Realisierung eines Anstiegs des Fluiddurchsatzes von Null auf den zweiten Fluiddruckwert in einem kleinen Fluiddruckbereich und eines Abfalls des Fluiddurchsatzes von dem zweiten Fluiddruckwert auf den ersten Fluiddruckwert in einem großen Fluiddruckbereich möglich ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the first seat portion of the Ventilkorpers is konusformig formed with a first Kegeloffnungswinkel and the second seating area of Ventilkorpers is konusformig formed with a second Kegeloffnungswinkel, and the first Kegeloff- angle of the first seat portion is smaller than the second Kegeloffnungswinkel of the second seating area. This has the advantage that a simple realization of an increase of the fluid flow rate from zero to the second fluid pressure value in a small fluid pressure range and a decrease of the fluid flow rate from the second fluid pressure value to the first fluid pressure value in a large fluid pressure range is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung weist der Ventilkorper einen Zylinderabschnitt auf, und die Wand der Ventilgehauseausnehmung weist einen Zylinderab- schnitt auf, und der Ventilkorper ist so in der Ventilgehauseausnehmung angeordnet, dass zwischen dem Zylinderabschnitt des Ventilkorpers und dem Zylinderabschnitt der Wand der Ventilgehauseausnehmung ein Spalt mit einer Spaltlange ausgebildet ist, derart, dass in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung oberhalb des ersten Fluiddruck- werts und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts die Spaltlange in Abhängigkeit von dem Fluiddruck an der Fluideintritt- soffnung variierbar ist, wobei für den ersten Fluiddruckwert ein minimaler Spaltlangenwert und für den zweiten Fluiddruck- wert ein maximaler Spaltlangenwert angenommen wird. Dies hat den Vorteil, dass der Fluiddurchsatz durch das Ventil in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung in Abhängigkeit von der Spaltlange steuerbar ist. Gemäß eines zweiten Aspekts umfasst die Erfindung eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem KraftstoffSpeicher gekoppelten Injektor, einer Vorforderpumpe zur Forderung von Kraftstoff aus einem Kraft- stofftank, einer der Vorforderpumpe stromabwärts nachgeordne- ten Hochdruckpumpe zur Forderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher, einem der Hochdruckpumpe stromabwärts nachgeordneten Ventil gemäß des ersten Aspekts der Erfindung, mit dem der in dem KraftstoffSpeicher herzustellende Druck einstellbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the Ventilkorper on a cylinder portion, and the wall of the Ventilgehauseausnehmung has a cylindrical portion, and the Ventilkorper is arranged in the Ventilgehauseausnehmung that between the cylinder portion of the Ventilkorpers and the cylinder portion of the wall of the Ventilgehauseausnehmung Gap is formed with a gap length, such that in the third region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung above the first Fluiddruck- value and below the second fluid pressure value, the gap length in dependence on the fluid pressure at the Fluideintritt- soffnung is variable, wherein for the first fluid pressure value a minimum gap length value and for the second fluid pressure value a maximum gap length value is assumed. This has the advantage that the fluid throughput through the valve in the third region of the fluid pressure at the fluid inlet opening can be controlled as a function of the gap length. According to a second aspect, the invention comprises an injection system for an internal combustion engine, with at least one injector coupled to a fuel reservoir, a demand pump for requesting fuel from a fuel tank, a high-pressure pump downstream of the charge pump, for requesting the fuel into the fuel storage, a downstream of the high-pressure pump valve according to the first aspect of the invention, with which the pressure to be established in the fuel reservoir is adjustable.
Dies hat den Vorteil, dass der in dem KraftstoffSpeicher der Einspritzanlage herzustellende Druck insbesondere in dem FIu- iddruckbereich zwischen dem ersten Fluiddruckwert und dem zweiten Fluiddruckwert in einfacher Weise mittels des Ventils einstellbar ist. Unterhalb des ersten Fluiddruckwerts kann der Fluiddurchsatz durch das Ventil unterbunden werden, um eine sichere Inbetriebnahme des Einspritzsystems zu ermöglichen. Oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts kann der Fluid- durchsatz durch das Ventil ebenfalls unterbunden oder sehr klein gehalten werden, um einen unnötigen Fluidverlust und damit einen unnötigen Energieverlust des Einspritzsystems zu vermeiden. Des Weiteren kann mit dem Ventil ein aufwandiges Druckregelventil eingespart werden, wodurch auch auf einen Regelkreis zum Einstellen des Drucks in dem KraftstoffSpeicher der Einspritzanlage verzichtet werden kann.This has the advantage that the pressure to be produced in the fuel reservoir of the injection system can be adjusted in a simple manner by means of the valve, in particular in the fluid pressure range between the first fluid pressure value and the second fluid pressure value. Below the first fluid pressure value, the flow of fluid through the valve can be prevented in order to enable safe startup of the injection system. Above the second fluid pressure value, the fluid throughput through the valve can also be prevented or kept very small in order to avoid unnecessary fluid loss and thus unnecessary energy loss of the injection system. Furthermore, can be saved with the valve an expensive pressure control valve, which can be dispensed with a control circuit for adjusting the pressure in the fuel tank of the injection system.
In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist hydraulisch zwischen der Vorforderpumpe und der Hochdruckpumpe ein Volumenstromsteuerventil angeordnet, mit dem der Kraftstofffluß von der Vorforderpumpe in die Hochdruckpumpe einstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass das Volumenstromsteuerventil über den gesamten Regelbereich als aktiv einzustellendes Stellglied arbeiten kann, wodurch die Regelung einfach ausgebildet sein kann und präzise durchfuhrbar ist.In an advantageous embodiment of the second aspect of the invention, a volume flow control valve is arranged hydraulically between the pre-demand pump and the high-pressure pump, with which the fuel flow from the pre-demand pump is adjustable in the high-pressure pump. This has the advantage that the volume flow control valve can work over the entire control range as an actuator to be set active, thereby the control can be simple and precise durchfuhrbar.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen naher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Ventil,1 shows a block diagram of an injection system for an internal combustion engine with a valve,
Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch ein Ventil in einer ersten Ausfuhrungsform,FIG. 2 shows a schematic cross section through a valve in a first embodiment,
Figur 3a den Verlauf der effektiven Drosselflache der ersten Ausfuhrungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck,3a shows the course of the effective throttle area of the first embodiment of the valve in dependence on the inlet pressure,
Figur 3b den Verlauf des Fluiddurchsatzes der ersten Ausfuh- rungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck,FIG. 3b shows the profile of the fluid flow rate of the first embodiment of the valve as a function of the inlet pressure,
Figur 4 ein schematischer Querschnitt durch ein Ventil in einer zweiten Ausfuhrungsform,FIG. 4 shows a schematic cross section through a valve in a second embodiment,
Figur 5a den Verlauf der Spaltlange der zweiten Ausfuhrungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck, undFigure 5a shows the course of the gap length of the second embodiment of the valve as a function of the inlet pressure, and
Figur 5b den Verlauf des Fluiddurchsatzes der zweiten Ausfuhrungsform des Ventils in Abhängigkeit vom Eingangsdruck.FIG. 5b shows the course of the fluid flow rate of the second embodiment of the valve as a function of the inlet pressure.
In Figur 1 ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine dargestellt, mit einem Kraftstofftank 10, aus dem Kraftstoff mittels einer Vorforderpumpe 12 gefordert wird. Die Vorforderpumpe 12 kann von einer (nicht dargestellten) Antriebswelle mechanisch angetrieben werden, wobei die An- triebswelle mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine fest gekoppelt sein kann. Alternativ ist es auch möglich, die Vor- forderpumpe 12 elektrisch zu betreiben, wodurch eine Steuerung der Forderleistung der Vorforderpumpe 12 unabhängig von der Forderleistung weiterer Pumpen möglich ist.FIG. 1 shows an injection system for an internal combustion engine, with a fuel tank 10, from which fuel is required by means of a pre-demand pump 12. The Vorforderpumpe 12 can be mechanically driven by a (not shown) drive shaft, the arrival Drive shaft may be fixedly coupled to a motor shaft of the internal combustion engine. Alternatively, it is also possible to operate the front-end pump 12 electrically, whereby a control of the Forderleistung the Vorforderpumpe 12 is independent of the Forderleistung other pumps possible.
Die Vorforderpumpe 12 ist ausgangsseitig mit einem Vordruckregelventil 28 hydraulisch gekoppelt, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorforderpumpe 12 einen Teil des von der Vorforderpumpe 12 geforderten Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorforderpumpe 12 zurückfuhrt und damit den Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorforderpumpe 12 weitgehend konstant halt.The Vorforderpumpe 12 is hydraulically coupled on the output side with a form control valve 28, which returns a part of the demanded by the Vorforderpumpe 12 fuel to the suction side of the Vorforderpumpe 12 when exceeding a predetermined fuel pressure at the output side of the Vorforderpumpe 12 and thus the fuel pressure at the output side of the Vorforderpumpe 12 largely constant.
Der Vorforderpumpe 12 ist stromabwärts eine Hochdruckpumpe 14 nachgeordnet, die über eine KraftstoffSpeicherzuleitung 44 Kraftstoff in einen KraftstoffSpeicher 16 fordert. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff, der mittels Injektoren 18 in Brennraume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, einen relativ hohen Einspritzdruck erreichen. Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet sein, wie sie zum Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt sind.Downstream of the pre-demand pump 12, a high-pressure pump 14, which requests fuel into a fuel reservoir 16 via a fuel storage supply line 44. By the high-pressure pump 14, the fuel to be injected by means of injectors 18 in combustion chambers of the internal combustion engine, reach a relatively high injection pressure. The high pressure pump 14 may preferably be formed as a radial piston pump or as a series piston pump with a plurality of cylinder units, as are known for use in injection systems of internal combustion engines.
Die Hochdruckpumpe 14 ist stromabwärts mit dem Kraftstoffspeicher 16 verbunden, der wiederum über Leitungen hydraulisch mit dem einen Injektor 18 oder mehreren Injektoren 18 gekoppelt ist. Jedem der Injektoren 18 ist ein Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet und jeder kann so angesteuert werden, dass Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Überschüssiger Kraftstoff kann von den Injektoren 18 über eine Inj ektorrucklaufleitung 46 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden. In einer stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigenden Leitung 42 ist ein Ventil 22 angeordnet. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks öffnet das Ventil 22, und ein Teilstrom des von Hochdruckpumpe 14 geforderten Kraftstoffs kann über die stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigende Leitung 42 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.The high-pressure pump 14 is connected downstream to the fuel accumulator 16, which in turn is hydraulically coupled via lines to the one injector 18 or a plurality of injectors 18. Each of the injectors 18 is associated with a combustion chamber of the internal combustion engine and each can be controlled so that fuel is injected into the combustion chamber. Excess fuel can be returned from the injectors 18 via an Inj ektorrucklaufleitung 46 to the fuel tank 10. In a downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16 branching line 42, a valve 22 is arranged. When a predetermined fuel pressure is exceeded, the valve 22 opens, and a partial flow of the fuel demanded by the high-pressure pump 14 can be returned to the fuel tank 10 via the line 42 branching off downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16.
Zwischen der Vorforderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist weiter ein Volumenstromsteuerventil 20 angeordnet, das eine niederdruckseitige Steuerung des KraftstoffStroms ermöglicht, der der Hochdruckpumpe 14 zugeführt werden soll. Das Volumenstromsteuerventil 20 kann hierzu in Abhängigkeit von einem in dem KraftstoffSpeicher 16 gemessenen Kraftstoffdruck, der durch einen Drucksensor 24 bestimmt wird, sowie in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgroßen gesteuert werden .Between the Vorforderpumpe 12 and the high-pressure pump 14, a volume flow control valve 20 is further arranged, which allows a low-pressure side control of the fuel flow, which is to be supplied to the high-pressure pump 14. For this purpose, the volume flow control valve 20 can be controlled as a function of a fuel pressure measured in the fuel reservoir 16, which is determined by a pressure sensor 24, as well as in dependence on further input variables.
Zwischen der Vorforderpumpe 12 und dem Vordruckregelventil 28 zweigt eine Spulleitung 30 ab, die ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mundet. Damit kann wahrend des Betriebs der Hochdruckpumpe 14 das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 gespult werden, wodurch eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 14 ermöglicht wird. In der Spulleitung 30 ist ein Spulleitungsventil 32 und hydraulisch in Serie hierzu eine Spulleitungsdrossel 34 angeordnet. Die Spulleitungsdrossel 34 dient dazu, den zu Spulungszwecken in die Spulleitung 30 abgezweigten Kraftstoffström zu begrenzen. Das Spulleitungsventil 32 ist so ausgelegt, dass es den über die Spulleitung 30 laufenden Kraftstoffström erst beim Überschreiten eines vorgesehenen Kraftstoffdrucks der Ausgangsseite der Vorforderpumpe 12 freigibt. Der Offnungsdruck am Spulleitungsventil 32 muss dabei großer sein als der Offnungsdruck der (nicht dargestellten) Einlassventile der Hochdruckpumpe 14 und der dazwischen liegenden Leitung. Nur so ist sichergestellt, dass die Spulung der Hochdruckpumpe 14 erst dann einsetzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 14 erreicht ist. Damit wird sichergestellt, dass der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 nicht verzögert wird. Der zu Spulungs- zwecken verwendete Kraftstoff kann die Hochdruckpumpe 14 über eine Spulrucklaufleitung 35 verlassen und über diese in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.Between the Vorforderpumpe 12 and the admission pressure control valve 28 branches off from a Spulleitung 30, the mouth side tastes in the housing of the high-pressure pump 14. Thus, during operation of the high-pressure pump 14, the housing of the high-pressure pump 14 can be wound, whereby cooling and lubrication of the high-pressure pump 14 is made possible. In the Spulleitung 30 a Spulleitungsventil 32 and hydraulically in series a Spulleitungsdrossel 34 is arranged. The Spulleitungsdrossel 34 serves to limit the diverted to Spulungszwecken in the Spulleitung 30 Kraftstoffström. The Spulleitungsventil 32 is designed so that it releases the current flowing through the Spulleitung 30 Brennstoffström only when exceeding a planned fuel pressure of the output side of the Vorforderpumpe 12. The opening pressure at the Spulleitungsventil 32 must be greater than the opening pressure of the intake valves (not shown) of the high-pressure pump 14 and the intervening line. This is the only way to ensure that the winding of the high pressure pump 14 is only used when the operating pressure of the high pressure pump 14 is reached. This ensures that the pressure build-up on the suction side of the high pressure pump 14 is not delayed. The fuel used for Spulungs- purposes can leave the high-pressure pump 14 via a Spulrucklaufleitung 35 and be returned via this in the fuel tank 10.
Vorzugsweise sind zum Schutz vor im Kraftstoffström mitge- führten Partikeln oder zum Abscheiden von Wasser vor der Vor- forderpumpe 12 und dem Volumenstromsteuerventil 20 Filter 36, 38 angeordnet. So ist zum Schutz der Vorforderpumpe 12 hydraulisch zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorforderpumpe 12 ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz des Volumenstromsteuerventils 20 und der Hochdruckpumpe 14 vor dem Volumenstromsteuerventil 20 ein zweiter Filter 38 angeordnet.Preferably, filters 36, 38 are arranged in front of the front-end pump 12 and the volume flow control valve 20 for protection against particles entrained in the fuel flow or for separating water. Thus, to protect the Vorforderpumpe 12 hydraulically between the fuel tank 10 and the Vorforderpumpe 12, a first filter 36 is provided. Furthermore, a second filter 38 is arranged in front of the volume flow control valve 20 to protect the volume flow control valve 20 and the high-pressure pump 14.
Das Ventil 22 ist in der stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigendenThe valve 22 is branched off in the downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16
Leitung 42 angeordnet, die ausgangsseitig mit einer Injektorrucklaufleitung 46 des mindestens einen Injektors 18 gekoppelt ist. Die Spulrucklaufleitung 35, die abzweigende Leitung 42 und die Injektorrucklaufleitung 46 von den Injektoren 18 sind vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt.Line 42 is arranged, the output side of which is coupled to an injector return line 46 of the at least one injector 18. The Spulrucklaufleitung 35, the branching line 42 and the Injektorrucklaufleitung 46 of the injectors 18 are preferably returned to the fuel tank 10.
Figur 2 zeigt im Detail eine erste Ausfuhrungsform des Ventils 22, das zwischen der KraftstoffSpeicherzuleitung 44 und der abzweigenden Leitung 42 stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 angeordnet ist.FIG. 2 shows in detail a first embodiment of the valve 22 which is arranged between the fuel storage supply line 44 and the branching line 42 downstream of the high-pressure pump 14.
Das Ventil 22 hat ein Ventilgehause 50 mit einer Langsachse X. In dem Ventilgehause 50 ist eine Ventilgehauseausnehmung 52 ausgebildet. Stromaufwärts der Ventilgehauseausnehmung 52 ist eine Fluideintrittsoffnung 54 und stromabwärts der Ven- tilgehauseausnehmung 52 ist eine Fluidaustrittsoffnung 56 angeordnet. Die Fluideintrittsoffnung 54 und die Fluidaustritt- soffnung 56 sind hydraulisch mit der Ventilgehauseausnehmung 52 koppelbar. In der Ventilgehauseausnehmung 52 zwischen der Fluideintrittsoffnung 54 und der Fluidaustrittsoffnung 56 ist ein Ventilkorper 58 angeordnet, der in der Ventilgehauseausnehmung 52 axial bewegbar ist. Mittels eines Federelements 60 ist der Ventilkorper 58 in Richtung der Fluideintrittsoffnung 54 mit Kraft beaufschlagbar. Die Ventilgehauseausnehmung 52 weist eine Wand 66 auf, an der ein erster Dichtsitz 62 und ein zweiter Dichtsitz 64 ausgebildet sind.The valve 22 has a valve housing 50 with a longitudinal axis X. In the valve housing 50 a Ventilgehauseausnehmung 52 is formed. Upstream of the valve housing recess 52 is a fluid inlet opening 54 and downstream of the valve housing. Tilgehauseausnehmung 52 a Fluidaustrittsoffnung 56 is arranged. The fluid inlet opening 54 and the fluid outlet opening 56 can be hydraulically coupled to the valve housing recess 52. In the Ventilgehauseausnehmung 52 between the Fluideintrittsoffnung 54 and the Fluidaustrittsoffnung 56 a Ventilkorper 58 is arranged, which is axially movable in the Ventilgehauseausnehmung 52. By means of a spring element 60, the valve body 58 can be acted upon by force in the direction of the fluid inlet opening 54. The valve housing recess 52 has a wall 66 on which a first sealing seat 62 and a second sealing seat 64 are formed.
Der Ventilkorper 58 hat in einem bezuglich Figur 2 unteren Abschnitt einen ersten Sitzbereich 68 und einen bezuglich Fi- gur 2 oberen Abschnitt einen zweiten Sitzbereich 70.The valve body 58 has a first seat area 68 in a lower section with reference to FIG. 2 and a second seat area 70 with an upper section with respect to FIG. 2.
Sowohl der erste Dichtsitz 62 als auch der zweite Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 als auch der erste Sitzbereich 68 und der zweite Sitzbereich 70 des Ven- tilkorpers 58 sind in der hier dargestellten Ausfuhrungsform konisch ausgebildet.Both the first sealing seat 62 and the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 as well as the first seating area 68 and the second seating area 70 of the valve body 58 are conically formed in the embodiment shown here.
Der erste Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 und der erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 können derart zusammenwirken, dass ein Fluidstrom zwischen der Fluideintrittsoffnung 54 und der Fluidaustrittsoffnung 56 unterbrochen ist. Ebenso kann der zweite Dichtsitz 64 an der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 so mit dem zweiten Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 zusammenwirken, dass ein Fluiddurchsatz von der Fluideintrittsoffnung 54 zu der Fluidaustrittsoffnung 56 verhindert ist. In einer Ausgangsstellung, in der der Fluiddruck an der Fluideintrittsoffnung 54 nur eine kleinen Wert annimmt, wird durch die Federkraft des Federelements 60 der Ventilkorper 58 derart gegen die Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 gedruckt, dass der erste Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 und der erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 dichtend einen Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 verhindern.The first sealing seat 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 and the first seat portion 68 of the Ventilkorpers 58 may cooperate such that a fluid flow between the Fluideintrittsoffnung 54 and the Fluidaustrittsoffnung 56 is interrupted. Likewise, the second sealing seat 64 on the wall 66 of the Ventilgehauseausnehmung 52 so cooperate with the second seat portion 70 of the Ventilkorpers 58 that a flow of fluid from the Fluideintrittsoffnung 54 is prevented to the Fluidaustrittsoffnung 56. In a starting position in which the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 assumes only a small value, the valve body 58 is pressed by the spring force of the spring element 60 against the wall 66 of the valve housing recess 52 such that the first Sealing seat 62 of the wall 66 of the Ventilgehauseausnehmung 52 and the first seat portion 68 of Ventilkorpers 58 sealingly prevent fluid throughput through the Fluidaustrittsoffnung 56.
Der erste Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 hat einen ersten Kegeloffnungswinkel ALPHA 1. Der zweite Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 hat einen zweiten Kegeloffnungswinkel ALPHA_2, wobei der zweite Kegeloffnungswinkel ALPHA_2 des zweiten Dichtsitzes 64 der Wand 66 kleiner ist als der erste Kegeloffnungswinkel ALPHA_1 des ersten Dichtsitzes 62 der Wand 66.The first sealing seat 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 has a first cone opening angle ALPHA 1. The second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 has a second cone opening angle ALPHA_2, and the second cone opening angle ALPHA_2 of the second sealing seat 64 of the wall 66 is smaller than the first Cone opening angle ALPHA_1 of the first sealing seat 62 of the wall 66.
Der konusformig ausgebildete erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 hat einen ersten Kegeloffnungswinkel BETA_1, der konusformig ausgebildete zweite Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 einen zweiten Kegeloffnungswinkel BETA 2. Der erste Kegeloffnungswinkel BETA 1 des ersten Sitzbereichs 68 des Ventilkorpers 58 ist kleiner als der zweite Kegeloffnungswinkel BETA 2 des zweiten Sitzbereichs des Ventilkorpers 58.The cone-shaped first seating area 68 of the valve body 58 has a first cone opening angle BETA_1, and the second seating area 70 of the valve body 58 has a second cone opening angle BETA 2. The first cone opening angle BETA 1 of the first seating area 68 of the valve body 58 is smaller than the second cone opening angle BETA 2 the second seating area of the valve body 58.
Figur 3a zeigt den Verlauf einer effektiven Drosselflache A des Ventils 22 in Abhängigkeit von einem Fluiddruck P an der Fluideintrittsoffnung 54.FIG. 3 a shows the course of an effective throttle area A of the valve 22 as a function of a fluid pressure P at the fluid inlet opening 54.
In einem ersten Bereich des Fluiddrucks P unterhalb eines ersten Fluiddruckwerts P_l liegt der erste Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 an den ersten Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 an. Die effektive Drosselflache A ist in diesem Bereich also gleich Null.In a first region of the fluid pressure P below a first fluid pressure value P_1, the first sealing seat 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 bears against the first seat region 68 of the valve body 58. The effective throttle area A is therefore zero in this area.
In einem zweiten Bereich des Fluiddrucks P an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb eines zweiten Fluiddruckwerts P 2 liegt der zweite Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 an dem zweiten Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausneh- mung 52 an und die effektive Drosselflache A des Ventils 22 ist gleich Null.In a second region of the fluid pressure P at the fluid inlet opening 54 above a second fluid pressure value P 2, the second seat region 70 of the valve body 58 rests against the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing outlet. mung 52 and the effective throttle area A of the valve 22 is equal to zero.
In einem dritten Bereich des Fluiddrucks P an der Flui- deintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P 2 steigt die effektive Drosselflache A zunächst von Null auf eine maximale effektive Drosselflache A_MAX an. Bei einem weiteren Anstieg des Fluiddrucks P an der Fluideintrittsoffnung 54 bis zu ei- nem dritten Fluiddruckwert P_3 ist die effektive Drosselflache A zunächst weiter gleich der maximalen effektiven Drosselflache A_MAX . Schließlich nähert sich der zweite Sitzbereich 70 des Ventilkorpers 58 dem zweiten Dichtsitz 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 derart an, dass die effektive Drosselflache A kontinuierlich abnimmt, bis sie schließlich für den zweiten Fluiddruckwert P 2 den Wert Null annimmt .In a third region of the fluid pressure P at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P 1 and below the second fluid pressure value P 2, the effective throttle area A first increases from zero to a maximum effective throttle area A_MAX. In a further increase of the fluid pressure P at the fluid inlet opening 54 to a third fluid pressure value P_3, the effective throttle area A is initially equal to the maximum effective throttle area A_MAX. Finally, the second seating area 70 of the valve body 58 approximates the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 such that the effective throttle area A continuously decreases until it finally becomes zero for the second fluid pressure value P 2.
Da der erste Kegeloffnungswinkel ALPHA 1 des ersten Dichtsit- zes 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 großer ist als der zweite Kegeloffnungswinkel ALPHA 2 des zweiten Dichtsitzes 64 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 beziehungsweise der erste Kegeloffnungswinkels BETA_1 des ersten Sitzbereichs 68 des Ventilkorpers 58 kleiner ist als der zweite Kegeloffnungswinkel BETA_2 des zweiten Sitzbereichs 70 des Ventilkorpers 58, kann in einfacher Weise erreicht werden, dass ein Anstieg der effektiven Drosselflache A bei Durchlaufen eines kleinen Fluiddruckbereichs erfolgt und eine Reduzierung der effektiven Drosselflache A bei Durchlaufen eines großen Fluiddruckbereichs möglich ist.Since the first cone opening angle ALPHA 1 of the first sealing bit 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 is greater than the second cone opening angle ALPHA 2 of the second sealing seat 64 of the wall 66 of the valve housing recess 52 or the first cone opening angle BETA_1 of the first seating area 68 of the valve body 58 is smaller As the second cone opening angle BETA_2 of the second seat portion 70 of the valve body 58, it can be easily achieved that an increase in the effective throttle area A occurs when passing through a small fluid pressure area and a reduction in the effective throttle area A is possible when passing through a large fluid pressure area.
In Figur 3b ist ein Verlauf eines Fluiddurchsatzes FR in Abhängigkeit von dem Fluiddruckwert P dargestellt. Entsprechend dem Verlauf der effektiven Drosselflache A ist in dem ersten Bereich des Fluiddrucks P an der Fluideintritt- soffnung 54 unterhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 verhindert, so dass der Fluiddurchsatz FR hier gleich Null ist.FIG. 3b shows a profile of a fluid flow rate FR as a function of the fluid pressure value P. According to the course of the effective throttle area A, in the first region of the fluid pressure P at the fluid inlet opening 54 below the first fluid pressure value P 1, the fluid flow through the fluid outlet opening 56 is prevented, so that the fluid flow rate FR is equal to zero here.
In dem zweiten Bereich des Fluiddrucks P an der Fluidein- trittsoffnung 54 oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 ist der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 eben- falls verhindert, es wird ein erster Fluiddurchsatzwert FR_1 gleich Null erreicht.In the second region of the fluid pressure P at the fluid inlet opening 54 above the second fluid pressure value P_2, the fluid throughput through the fluid outlet opening 56 is likewise prevented, a first fluid throughput value FR_1 equal to zero is reached.
In dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintritt- soffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l und un- terhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 ist ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung 56 gegeben. Der Fluiddurchsatz steigt in einem vierten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 und unterhalb eines dritten Fluiddruckwerts P 3 zu- nächst von Null auf einen zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 an. In einem fünften Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des dritten Fluiddruckwerts P 3 und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 nimmt der Fluiddurchsatz FR durch die Fluidaustrittsoffnung 56 schließlich wieder von dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert FR_2 auf den Wert Null ab.In the third region of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P_l and below the second fluid pressure value P_2, a fluid throughput through the fluid outlet opening 56 is provided. The fluid throughput increases in a fourth range of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P 1 and below a third fluid pressure value P 3 initially from zero to a second fluid flow rate FR 2. In a fifth region of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the third fluid pressure value P 3 and below the second fluid pressure value P_ 2, the fluid flow rate FR through the fluid outlet opening 56 finally decreases again from the maximum second fluid flow value FR_ 2 to zero.
Da der erste Kegeloffnungswinkel ALPHA_1 des ersten Dichtsitzes 62 großer ist als der zweite Kegeloffnungswinkel ALPHA_2 des zweiten Dichtsitzes 64 beziehungsweise der erste Kegeloffnungswinkels BETA 1 des ersten Sitzbereichs 68 kleiner ist als der zweite Kegeloffnungswinkel BETA 2 des zweiten Sitzbereichs 70 des Ventilkorpers 58, wird erreicht, dass der Fluiddurchsatz in einem kleinen Fluiddruckbereich von Null auf den zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 ansteigt, wahrend der Fluiddurchsatz FR in einem großen Fluiddruckbereich von dem zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 auf den ersten Fluiddurch- satzwert FR_1 (gleich Null) abfallt.Since the first cone opening angle ALPHA_1 of the first sealing seat 62 is greater than the second cone opening angle ALPHA_2 of the second sealing seat 64 and the first cone opening angle BETA 1 of the first seating area 68 is smaller than the second cone opening angle BETA 2 of the second seating area 70 of the valve body 58, it is achieved that the fluid flow rate in a small fluid pressure range increases from zero to the second fluid flow rate value FR 2, while Fluid flow rate FR falls in a large fluid pressure range from the second fluid flow rate FR 2 to the first fluid flow rate FR_1 (equal to zero).
In Figur 4 ist das Ventil 22 in einer zweiten Ausfuhrungsform dargestellt. Das Ventil 22 der zweiten Ausfuhrungsform unterscheidet sich von dem Ventil 22 der ersten Ausfuhrungsform darin, dass der Ventilkorper 58 in seinem der Fluidaustritt- soffnung 56 zugewandten Bereich einen Zylinderabschnitt 72 aufweist, der mit einem Zylinderabschnitt 74 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 unter Ausbildung eines Spalts 76 korrespondiert, wobei eine Spaltlange L des Spalts 76 variabel ist.In Figure 4, the valve 22 is shown in a second embodiment. The valve 22 of the second embodiment differs from the valve 22 of the first embodiment in that the Ventilkorper 58 in its Fluidaustritts- opening 56 facing region has a cylinder portion 72 having a cylindrical portion 74 of the wall 66 of the Ventilgehauseausnehmung 52 to form a gap 76 corresponds, wherein a gap length L of the gap 76 is variable.
Wie in Figur 5a zu sehen ist, nimmt die Spaltlange L bei zunehmendem Fluiddruck P zwischen dem ersten Fluiddruckwert P 1 und dem zweiten Fluiddruckwert P 2 kontinuierlich zu, und zwar von einer minimalen Spaltlange L MIN bis zu einer maximalen Spaltlange L MAX. Oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts P 2 bleibt die Spaltlange L konstant bei der maximalen Spaltlange L_MAX.As can be seen in FIG. 5a, the gap length L increases continuously as the fluid pressure P between the first fluid pressure value P 1 and the second fluid pressure value P 2 increases, from a minimum gap length L MIN to a maximum gap length L MAX. Above the second fluid pressure value P 2, the gap length L remains constant at the maximum gap length L_MAX.
Da unterhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l der erste Sitzbereich 68 des Ventilkorpers 58 an dem erstem Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 anliegt, ist hier der Fluiddurchsatz FR gleich Null (Figur 5b) . Durch das Ablosen des ersten Sitzbereichs 68 des Ventilkorpers 58 von dem ersten Dichtsitz 62 der Wand 66 der Ventilgehauseausnehmung 52 für den ersten Fluiddruckwert P_l steigt der Fluiddurchsatz von Null auf den zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 an. Schließlich fallt der Fluiddurchsatz FR bis zum Erreichen des zweiten Fluiddruckwerts P 2 von dem zweiten Fluiddurchsatzwert FR 2 auf den ersten Fluiddurchsatzwert FR 1 kontinuierlich ab. Dies ist möglich durch die Steuerung des Fluiddurchsatzes FR über die Spaltlange L zwischen der minimalen Spaltlange L MIN bis zu der maximalen Spaltlange L MAX.Since, below the first fluid pressure value P_1, the first seat region 68 of the valve body 58 bears against the first sealing seat 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52, the fluid flow rate FR is equal to zero (FIG. 5b). By despatching the first seat portion 68 of the valve body 58 from the first sealing seat 62 of the wall 66 of the valve housing recess 52 for the first fluid pressure value P_l, the fluid flow rate from zero to the second fluid flow rate value FR 2 increases. Finally, until the second fluid pressure value P 2 is reached, the fluid flow rate FR drops continuously from the second fluid flow rate value FR 2 to the first fluid flow rate value FR 1. This is possible by controlling the fluid flow rate FR over the gap length L between the minimum gap length L MIN up to the maximum gap length L MAX.
Ist der Fluiddruck P großer als der zweite Fluiddruckwert P_2, so wird erreicht, dass durch das Verbleiben der Spaltlange L bei der maximalen Spaltlange L MAX und das Fehlen des zweiten Dichtsitzes 64 der Wand 66 der Fluiddurchsatz im Wesentlichen den konstanten ersten Fluiddurchsatzwert FR_1 annimmt .If the fluid pressure P is greater than the second fluid pressure value P_2, it is achieved that, by leaving the gap length L at the maximum gap length L MAX and the absence of the second sealing seat 64 of the wall 66, the fluid flow rate substantially assumes the constant first fluid flow rate value FR_1.
Im Folgenden soll kurz die Funktionsweise der Einspritzanlage erläutert werden:The following briefly describes the mode of operation of the injection system:
Die Vorforderpumpe 12 fordert Kraftstoff aus dem Kraftstoff- tank 10. Mittels des Vordruckregelventils 28 wird der Druck des der Hochdruckpumpe 14 zuzuführenden Kraftstoffs begrenzt. Die Vorforderpumpe 12 fuhrt den Kraftstoff über den zweiten Filter 38 dem Volumenstromsteuerventil 20 zu. An diesem kann der Kraftstoffvolumenstrom für die Ansaugseite der Hochdruck- pumpe 14 eingestellt werden. Die Hochdruckpumpe 14 liefert dem KraftstoffSpeicher 16 über die Kraftstoffspeicherzulei- tung 44 die für die Injektoren 18 benotigte Kraftstoffmenge. Der für den KraftstoffSpeicher 16 erforderliche Druck kann zunächst mittels des Drucksensors 24 über eine Volumen- Stromsteuerung an dem Volumenstromsteuerventil 20 eingestellt werden. In einem niedrigen und mittleren Bereich des FIu- iddrucks, das heißt in dem ersten und dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 kann jedoch an dem Volumenstromsteuerventil 20 ein Fluidleckagestrom auftre- ten . Insbesondere in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 kann das Ventil 22 jeweils so weit offnen, dass dieser Fluidleckagestrom über die stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des Kraftstoffspeichers 16 abzweigende Leitung 42 in den Kraftstofftank 10 abfließen kann, zusammen mit dem Fluid aus der Spulrucklauf- leitung 35 und dem über die Injektorrucklaufleitung 46 von den Injektoren 18 abfließenden Fluid.The pre-demand pump 12 requires fuel from the fuel tank 10. By means of the admission pressure control valve 28, the pressure of the fuel to be supplied to the high-pressure pump 14 is limited. The precharge pump 12 supplies the fuel via the second filter 38 to the volume flow control valve 20. At this, the fuel flow rate for the suction side of the high-pressure pump 14 can be adjusted. The high-pressure pump 14 supplies the fuel reservoir 16 via the fuel storage line 44 with the amount of fuel required for the injectors 18. The pressure required for the fuel reservoir 16 can first be adjusted by means of the pressure sensor 24 via a volume flow control on the volume flow control valve 20. In a low and middle region of the fluid pressure, that is to say in the first and third regions of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54, however, a fluid leakage flow can occur at the volume flow control valve 20. In particular, in the third region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung 54, the valve 22 each open so far that this leakage fluid flow via the downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16 branching line 42 can flow into the fuel tank 10, together with the fluid from the Spulrucklauf- line 35 and the effluent via the Injektorrucklaufleitung 46 from the injectors 18 fluid.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Fluiddurchsatz FR in einem möglichst großen Teilbereich des dritten Bereichs des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 und unterhalb des zweiten Fluiddruck- werts P_2 kontinuierlich abnimmt, da in diesem Fall das Ventil 22 eine besonders gute Regelcharakteristik im Hinblick auf einen in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 auftretenden Fluidleckagestrom durch das Volumenstromsteuerventil 20 der Einspritzanlage hat. Es ist so möglich, mit Hilfe des Ventils 22 den an dem Volumenstromsteuerventil 20 auftretenden Fluidleckagestrom in besonders einfacher Weise über die abzweigende Leitung 42 zu dem Kraftstofftank 10 abzuführen. Da der an dem Volumenstromsteuerventil 20 auftretende Fluidleckagestrom bei zunehmendem Fluiddruck P einen immer geringeren Einfluss auf die Regelungsqualitat des Regelkreises des Volumenstromsteuerventils 20 hat, ist es vorteilhaft, wenn der Fluiddurchsatz FR durch das Ventil 22 in einem großen Teilbereich des dritten Bereichs des Fluiddrucks P an der Fluideintrittsoffnung 54 oberhalb des ersten Fluiddruckwerts P_l und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts P_2 kontinuierlich von dem zweiten Fluiddurchsatzwert FR_2 bis auf den kleinen ersten Fluiddurchsatzwert FR_1 abnimmt.It is particularly advantageous if the fluid flow rate FR continuously decreases in the largest possible portion of the third area of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the first fluid pressure value P 1 and below the second fluid pressure value P_2, since in this case the valve 22 is particularly good Control characteristic with respect to a occurring in the third region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung 54 above the first fluid pressure value P_l and below the second fluid pressure value P_2 fluid leakage flow through the flow control valve 20 of the injection system has. It is thus possible with the aid of the valve 22 to dissipate the fluid leakage flow occurring at the volume flow control valve 20 in a particularly simple manner via the branching line 42 to the fuel tank 10. Since the fluid leakage flow occurring at the volume flow control valve 20 with increasing fluid pressure P has an ever smaller influence on the control quality of the control loop of the flow control valve 20, it is advantageous if the fluid flow rate FR through the valve 22 in a large portion of the third region of the fluid pressure P at the Fluideintrittsoffnung 54 above the first fluid pressure value P_l and below the second fluid pressure value P_2 continuously decreases from the second fluid flow rate FR_2 to the small first fluid flow rate FR_1.
In dem ersten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintritt- soffnung 54 unterhalb des ersten Fluiddruckwerts P 1 wird der Fluiddurchsatz FR durch das Ventil 22 und damit über die abzweigende Leitung 42 unterbunden, um ein ungestörtes Anlaufen der Einspritzanlage zu ermöglichen. In dem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintritt- soffnung 54 oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts P 2 wird der Fluiddurchsatz FR durch das Ventil 22 ebenso unterbunden oder auf den kleinen Fluiddurchsatzwert FR 1 begrenzt, um den FIu- idleckagestrom über die abzweigende Leitung 42 klein zu halten, da dieser immer auch mit einem Energieverlust an der Einspritzanlage verbunden ist. Diese Verluste können so mit dem dargestellten Ventil 22 für den gesamten Betrieb der Einspritzanlage wirksam klein gehalten werden.In the first region of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 below the first fluid pressure value P 1, the fluid flow rate FR through the valve 22 and thus via the branching line 42 is prevented in order to allow an undisturbed starting of the injection system. In the second area of the fluid pressure at the fluid inlet opening 54 above the second fluid pressure value P 2, the fluid flow rate FR through the valve 22 is likewise prevented or restricted to the small fluid flow rate value FR 1 in order to keep the fluid leakage flow rate via the branching line 42 small , as this is always associated with a loss of energy at the injection system. These losses can be effectively kept small with the illustrated valve 22 for the entire operation of the injection system.
Das Volumenstromsteuerventil 20 ist somit über den gesamten Regelbereich das aktiv einzustellende Stellglied. Auf mehrere Regelkreise mit verschiedenen druckabhangigen Stellgliedern kann so verzichtet werden. Insbesondere kann auf einen eige- nen Regelkreis mit Drucksteuerventil verzichtet werden. Damit ist eine einfache und gleichwohl präzise Steuerung der Einspritzanlage möglich. The volume flow control valve 20 is thus over the entire control range, the active actuator to be set. On multiple control circuits with different pressure-dependent actuators can be dispensed with. In particular, it is possible to dispense with a separate control circuit with a pressure control valve. For a simple and yet precise control of the injection system is possible.

Claims

Patentan sprüche Patent claims
1 . Venti l ( 22 ) , mit1 . Venti l (22), with
- einem Ventilgehause (50) mit einer Langsachse (X) , das eine Ventilgehauseausnehmung (52) mit einer Wand (66) aufweist,- A valve housing (50) having a longitudinal axis (X) having a Ventilgehauseausnehmung (52) with a wall (66),
- einer Fluideintrittsoffnung (54) und einer Fluidaustritt- soffnung (56) , die in dem Ventilgehause (50) angeordnet und mit der Ventilgehauseausnehmung (52) hydraulisch koppelbar sind, - einem an der Wand (66) der Ventilgehauseausnehmung (52) ausgebildeten Dichtsitz (62, 64),a fluid inlet opening (54) and a fluid outlet opening (56) which are arranged in the valve housing (50) and can be hydraulically coupled to the valve housing recess (52), - a sealing seat formed on the wall (66) of the valve housing recess (52) ( 62, 64),
- einem in der Ventilgehauseausnehmung (52) zwischen der Fluideintrittsoffnung (54) und der Fluidaustrittsoffnung (56) axial bewegbar angeordneten Ventilkorper (58), der einen Sitzbereich (68, 70) aufweist, der mit dem Dichtsitz (62, 64) so zusammenwirkt, dass in einer Schließposition ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung (56) verhindert und ansonsten der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung (56) freigegeben ist, - und einem Federelement (60), durch das der Ventilkorper (58) in Richtung der Fluideintrittsoffnung (54) mit Kraft beaufschlagbar ist, wobei der Ventilkorper (58) und das Federelement (60) so ausgebildet und angeordnet sind, dass in einem ersten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung (54) unterhalb eines ersten Fluiddruckwerts (P_l) der Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung (56) verhindert ist, dass in einem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung (54) oberhalb eines zweiten Fluiddruckwerts (P_2) ein Fluid- durchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung (56) mit einem maximalen ersten Fluiddurchsatzwert (FR 1) ermöglicht ist, und dass in einem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung (54) oberhalb des ersten Fluiddruckwerts (P 1) und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts (P 2) ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung (56) mit einem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert (FR 2) ermöglicht ist, der großer ist als der erste Fluiddurchsatzwert (FR_1) .a valve body (58) arranged axially movably in the valve housing recess (52) between the fluid inlet opening (54) and the fluid outlet opening (56) and having a seating area (68, 70) which cooperates with the sealing seat (62, 64) that in a closed position, a fluid flow through the Fluidaustrittsoffnung (56) prevents and otherwise the fluid flow through the Fluidaustrittsoffnung (56) is released, - and a spring element (60) through which the Ventilkorper (58) in the direction of the Fluideintrittsoffnung (54) with force can be acted upon, wherein the Ventilkorper (58) and the spring element (60) are formed and arranged so that in a first region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung (54) below a first fluid pressure value (P_l) prevents the fluid flow through the Fluidaustrittsoffnung (56) in that in a second region of the fluid pressure at the fluid inlet opening (54) above a second fluid pressure value (P_2) a fluid d flow rate through the fluid exit port (56) having a maximum first fluid flow rate (FR 1), and that in a third range of fluid pressure at the fluid inlet port (54) above the first fluid pressure value (P 1) and below the second fluid pressure value (P 2) a fluid flow through the Fluidaustrittsoffnung (56) with a maximum second fluid flow rate (FR 2) is allowed to be greater than the first fluid flow rate value (FR_1).
2. Ventil (22) nach Anspruch 1, dass der Ventilkorper (58) und der Dichtsitz (62, 64) so ausgebildet und angeordnet sind, dass in einem vierten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung (54) oberhalb des ersten Fluiddruck- werts (P_l) und unterhalb eines dritten Fluiddruckwerts (P_3) eine Variation des Fluiddurchsatzes durch die Fluidaustritt- soffnung (56) zwischen Null und dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert (FR_2) ermöglicht ist, und in einem fünften Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung (54) oberhalb des dritten Fluiddruckwerts (P_3) und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts (P_2) eine Variation des Fluiddurch- satzes durch die Fluidaustrittsoffnung (56) zwischen dem maximalen zweiten Fluiddurchsatzwert (FR 2) und dem maximalen ersten Fluiddurchsatzwert (FR 1) ermöglicht ist, wobei der vierte Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung (54) kleiner ist als der fünfte Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoffnung (54).2. Valve (22) according to claim 1, that the Ventilkorper (58) and the sealing seat (62, 64) are formed and arranged so that in a fourth region of the fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung (54) above the first Fluiddruck- value ( P_l) and below a third fluid pressure value (P_3), a variation of the fluid flow through the Fluidaustritts- soffnung (56) between zero and the maximum second fluid flow rate (FR_2) is possible, and in a fifth range of fluid pressure at the Fluideintrittsoffnung (54) above the third fluid pressure value (P_3) and below the second fluid pressure value (P_2) a variation of the fluid flow rate through the Fluidaustrittsoffnung (56) between the maximum second fluid flow rate (FR 2) and the maximum first fluid flow rate (FR 1) is possible, wherein the fourth range the fluid pressure at the fluid inlet port (54) is less than the fifth range of the fluid pressure at the fluid inlet port (54).
3. Ventil (22) nach Anspruch 1 oder 2, mit einem an der Wand (66) der Ventilgehauseausnehmung (52) ausgebildeten ersten Dichtsitz (62) und einem an der Wand (66) der Ventilgehauseausnehmung (52) ausgebildeten zweiten Dichtsitz (64), der von dem ersten Dichtsitz (62) axial beabstandet ist, wobei der Ventilkorper (58) axial zwischen dem ersten Dichtsitz (62) und dem zweiten Dichtsitz (64) angeordnet ist, und der Ventilkorper (58) einen ersten Sitzbereich (68) aufweist, der mit dem ersten Dichtsitz (62) so zusammenwirkt, dass in dem ersten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintrittsoff- nung (54) unterhalb des ersten Fluiddruckwerts (P 1) ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung (56) verhindert ist, und der Ventilkorper (58) einen zweiten Sitzbereich (70) aufweist, der mit dem zweiten Dichtsitz (64) so zusammenwirkt, dass in dem zweiten Bereich des Fluiddrucks an der Fluid- eintrittsoffnung (54) oberhalb des zweiten Fluiddruckwerts (P 2) ein Fluiddurchsatz durch die Fluidaustrittsoffnung (56) verhindert ist.3. Valve (22) according to claim 1 or 2, with a on the wall (66) of the Ventilgehauseausnehmung (52) formed first sealing seat (62) and on the wall (66) of the Ventilgehauseausnehmung (52) formed second sealing seat (64). axially spaced from the first sealing seat (62), the valve body (58) being disposed axially between the first sealing seat (62) and the second sealing seat (64), and the valve body (58) having a first seating area (68) cooperating with the first sealing seat (62) such that in the first region of the fluid pressure at the fluid inlet opening (54) below the first fluid pressure value (P 1) a fluid flow through the fluid outlet opening (56) is prevented, and the valve body (58) has a second seating area (70) cooperating with the second sealing seat (64) such that in the second range of fluid pressure at the fluid inlet port (54) above the second fluid pressure value (P 2) a fluid flow rate is prevented by the Fluidaustrittsoffnung (56).
4. Ventil (22) nach Anspruch 3, wobei der erste Dichtsitz (62) konusformig ausgebildet ist mit einem ersten Kegeloff- nungswinkel (ALPHA_1) und der zweite Dichtsitz (64) konusformig ausgebildet ist mit einem zweiten Kegeloffnungswinkel (ALPHA_2), und der erste Kegeloffnungswinkel (ALPHA_1) des ersten Dichtsitzes (62) großer ist als der zweite Kegeloff- nungswinkel (ALPHA_2) des zweiten Dichtsitzes (64) .4. Valve (22) according to claim 3, wherein the first sealing seat (62) konusformig formed with a first Kegeloff- angle (ALPHA_1) and the second sealing seat (64) konusformig is formed with a second Kegeloffnungswinkel (ALPHA_2), and the first Cone opening angle (ALPHA_1) of the first sealing seat (62) is greater than the second cone opening angle (ALPHA_2) of the second sealing seat (64).
5. Ventil (22) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der erste Sitzbereich (68) des Ventilkorpers (58) konusformig ausgebildet ist mit einem ersten Kegeloffnungswinkel (BETA 1) und der zweite Sitzbereich (70) des Ventilkorpers (58) konusformig ausgebildet ist mit einem zweiten Kegeloffnungswinkel5. Valve (22) according to claim 3 or 4, wherein the first seating area (68) of the Ventilkorpers (58) is konusformig formed with a first cone opening angle (BETA 1) and the second seating area (70) of the Ventilkorpers (58) is konusformig with a second cone opening angle
(BETA_2) , und der erste Kegeloffnungswinkel (BETA_1) des ersten Sitzbereichs (68) kleiner ist als der zweite Kegeloff- nungswinkel (BETA_2) des zweiten Sitzbereichs (70) .(BETA_2), and the first cone opening angle (BETA_1) of the first seat portion (68) is smaller than the second cone opening angle (BETA_2) of the second seat portion (70).
6. Ventil (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ventilkorper (58) einen Zylinderabschnitt (72) aufweist, und die Wand (66) der Ventilgehauseausnehmung (52) einen Zylinderabschnitt (74) aufweist, und der Ventilkorper (58) so in der Ventilgehauseausnehmung (52) angeordnet ist, dass zwischen dem Zylinderab- schnitt (72) des Ventilkorpers (58) und dem Zylinderabschnitt (74) der Wand (66) der Ventilgehauseausnehmung (52) ein Spalt (76) mit einer Spaltlange (L) ausgebildet ist, derart, dass in dem dritten Bereich des Fluiddrucks an der Fluideintritt- soffnung (54) oberhalb des ersten Fluiddruckwerts (P 1) und unterhalb des zweiten Fluiddruckwerts (P 2) die Spaltlange (L) in Abhängigkeit von dem Fluiddruck an der Fluideintritt- soffnung (54) variierbar ist, wobei für den ersten FIu- iddruckwert (P 1) ein minimaler Spaltlangenwert (L MIN) und für den zweiten Fluiddruckwert (P 2) ein maximaler Spaltlan- genwert (L MAX) angenommen wird.The valve (22) according to claim 1 or 2, wherein the valve body (58) has a cylinder portion (72), and the wall (66) of the valve housing recess (52) has a cylinder portion (74) and the valve body (58) is so in the valve housing recess (52), a gap (76) with a gap length (L) is arranged between the cylinder section (72) of the valve body (58) and the cylinder section (74) of the wall (66) of the valve housing recess (52). is formed such that in the third region of the fluid pressure at the Fluideintritts- soffnung (54) above the first fluid pressure value (P 1) and below the second fluid pressure value (P 2), the gap length (L) is variable as a function of the fluid pressure at the fluid inlet opening (54), wherein a minimum gap length value (L MIN) for the first fluid pressure value (P 1) and a maximum slit limit for the second fluid pressure value (P 2). gen value (L MAX) is assumed.
7. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit7. injection system for an internal combustion engine, with
- mindestens einem mit einem KraftstoffSpeicher (16) gekoppelten Injektor (18), - einer Vorforderpumpe (12) zur Forderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10),at least one injector (18) coupled to a fuel reservoir (16), - a pre-demand pump (12) for requesting fuel from a fuel tank (10),
- einer der Vorforderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Forderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher (16) , - einem der Hochdruckpumpe (14) stromabwärts nachgeordneten Ventil (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem der in dem KraftstoffSpeicher (10) herzustellende Druck einstellbar ist.- One of the Vorforderpumpe (12) downstream downstream high-pressure pump (14) for demand of the fuel in the fuel reservoir (16), - one of the high-pressure pump (14) downstream downstream valve (22) according to one of the preceding claims, with which in the fuel storage ( 10) to be produced pressure is adjustable.
8. Einspritzanlage nach Anspruch 7, wobei hydraulisch zwischen der Vorforderpumpe (12) und der Hochdruckpumpe (14) ein Volumenstromsteuerventil (20) angeordnet ist, mit dem der Kraftstofffluß von der Vorforderpumpe (12) in die Hochdruckpumpe (14) einstellbar ist. 8. Injection system according to claim 7, wherein hydraulically between the Vorforderpumpe (12) and the high-pressure pump (14) a flow control valve (20) is arranged, with which the fuel flow from the Vorforderpumpe (12) in the high-pressure pump (14) is adjustable.
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