WO2015028353A1 - Überströmventil für ein kraftstoffeinspritzsystem sowie kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Überströmventil für ein kraftstoffeinspritzsystem sowie kraftstoffeinspritzsystem Download PDF

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WO2015028353A1
WO2015028353A1 PCT/EP2014/067644 EP2014067644W WO2015028353A1 WO 2015028353 A1 WO2015028353 A1 WO 2015028353A1 EP 2014067644 W EP2014067644 W EP 2014067644W WO 2015028353 A1 WO2015028353 A1 WO 2015028353A1
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valve
spring
spring chamber
injection system
pressure
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PCT/EP2014/067644
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English (en)
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Inventor
Stefan Kieferle
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023—Valves in the fuel supply and return system
    • F02M37/0029—Pressure regulator in the low pressure fuel system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/26—Fuel-injection apparatus with elastically deformable elements other than coil springs

Definitions

  • the invention relates to an overflow valve for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injection system with such a valve for pressure control and / or pressure limiting.
  • Overflow valves of the aforementioned type are usually used in a low-pressure region, in particular in an inlet region of a high-pressure fuel pump of a fuel injection system. They serve to return an excess amount of fuel in the low pressure region and thus allow a pressure control and / or pressure limiting.
  • an overflow valve for a fuel injection system emerges by way of example. It comprises a valve housing having an inlet and an outlet, a piston-shaped valve element displaceably guided axially in the valve housing, via the axial displacement of which the inlet and the outlet can be connected, and a spring element received in a spring chamber of the valve housing.
  • the spring element is supported on the one hand on the valve element and on the other hand on an adjusting element which is inserted into the valve housing. The adjusting element serves to adjust the spring preload and thus the opening pressure of the overflow valve.
  • the adjusting element has a vent bore with a throttle arranged therein for ventilating the spring chamber.
  • the spring-loaded valve element of such a relief valve is in equilibrium of forces between the one hand applied spring force and the other applied hydraulic pressure force, which results from the hydraulic active surface of the valve element and a differential pressure acting thereon.
  • the result of the differential pressure is that the spring chamber is filled with fuel by means of the leakage. Without hydraulic connection of the spring chamber to the low-pressure region via a venting or relief bore, the spring chamber would be filled so strongly over time that opening the valve would be impossible.
  • the venting or relief bore therefore ensures the operability of the valve.
  • the drain is usually throttled via the venting or relief bore. The damping effect prevents or limits overshoot of the valve element at high pressure pulsations and also allows, at least in part, the compensation of a
  • Displacer volume for volumetrically unbalanced high-pressure pumps, for example in single-punch high-pressure pumps.
  • the fuel is vaporized in the spring chamber at high speeds over the largest possible rotation angle range of the high-pressure pump.
  • the spring chamber of the overflow valve is additionally filled, so that the danger of overfilling of the spring chamber and a concomitant "stiffening" of the valve exists.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying an overflow valve for a fuel injection system, which enables dynamic volume compensation even at high speeds of rotation of a connected high-pressure pump, in order to reduce the pulsation effect of the high-pressure pump to the low-pressure region.
  • the proposed overflow valve comprises a valve housing having an inlet and at least one outlet, a valve element accommodated in the axially displaceably guided valve element, via its axial displacement against the spring force of a spring, the input and the output are connectable, wherein the spring is received in a spring chamber of the valve housing.
  • the spring chamber is connected via a discharge hole to a low pressure region of the fuel injection system.
  • means are provided for preventing overfilling of the spring chamber, wherein the means comprise a formed in the guide region of the valve element, connected to the output or connectable annular groove and / or a check valve, via which the spring chamber with the low pressure region is connectable.
  • the proposed means for avoiding overfilling of the spring chamber serve in particular to reduce a quantity of leakage entering the spring chamber and / or to reduce a quantity of steam present or produced in the spring chamber.
  • annular groove connected or connectable with the outlet is preferably provided in the guide region of the valve element.
  • the guide region of the valve element is defined by a guide section on the axially displaceable valve element and a guide section on the valve housing.
  • the existing in the guide area between the valve element and the valve housing guide gap also forms a leakage path, passes through the fuel into the spring chamber. Due to the formation of the annular groove in the guide region of the valve element, d. H. in the
  • Leakage path at least a portion of the effluent via the leakage path leakage amount - at a compound of the annular groove with the at least one output - are discharged via the output.
  • the reaching over the guide area in the spring chamber leakage amount is thereby effectively reduced and prevents overfilling of the spring chamber.
  • a check valve This is preferably arranged in the connection region of the spring chamber to the low-pressure region.
  • the check valve should reduce in this way a filling of the spring chamber via the connection area, which can form a further path, passes through the fuel in the spring chamber.
  • the proposed overflow valve is therefore able to compensate the displacement volume of the high-pressure pump to such an extent that the load on the low-pressure region is significantly reduced due to pressure pulsations.
  • the annular groove formed in the guide region of the valve element is formed on the inner circumference side on the valve housing or on the outer peripheral side on the valve element. If the annular groove is formed on the outer circumference of the valve element, it is preferably arranged such that it can be connected to the at least one output via an axial displacement of the valve element.
  • the annular groove Upon a connection of the annular groove with the outlet, the annular groove causes a lowering of the pressure to the return pressure level over the circumference of the valve element.
  • the pressure gradient in the region between the annular groove and the spring chamber is minimized and consequently the leakage in the direction of the spring chamber. Because at least a portion of the leakage quantity is supplied via the annular groove to the output or the outputs.
  • the arrangement on the valve element is selected such that the annular groove is in the normal position of the valve element in connection with the at least one output.
  • the output is for this purpose preferably designed as a radial bore. In the normal position of the valve element thus an optimal effect of the annular groove is ensured.
  • the annular groove on the inner circumference side formed on the valve housing and thus is independent of an axial change in position of the axially displaceable valve element it is preferably arranged on a spring chamber facing the end of the at least one output of the valve housing.
  • the output is again preferably designed as a radial bore.
  • the alternatively or additionally provided to avoid overfilling of the spring chamber check valve, via which the spring chamber with the Nie derdruck Scheme connectable, is preferably designed such that it on the one hand prevents backflow of fuel into the spring chamber or at least made difficult, on the other hand allows the outflow of fuel from the spring chamber to ensure the required relief of the spring chamber. Because the connection of the spring chamber to the low pressure region to relieve the spring chamber is realized in this case via the discharge hole. In the arrangement of the check valve in the region of the connection to the low-pressure region must therefore continue to be guaranteed the required relief on the relief hole.
  • the check valve is located downstream of a throttle formed in the relief bore.
  • the throttle causes a delay of the fuel discharge from the spring chamber, so that there is always a certain amount of fuel in the spring chamber, via which a broke- tion effect can be achieved.
  • the check valve is designed as a flap spring.
  • the flap spring is a spring ring with at least one hinged flap which releases the relief bore as a function of the prevailing pressure conditions or at least partially obstructs it.
  • a spring washer is not only simple and inexpensive to manufacture, but also easy to assemble.
  • the spring ring at the height of the discharge hole on the outer circumference side are pushed onto the valve housing.
  • an annular groove can be formed on the outer circumference side in the valve housing at the level of the relief bore into which the spring ring is inserted.
  • the relief hole can be sized larger.
  • an overflow valve according to the invention comes into play in particular when the valve is used in a fuel injection system. Therefore, a fuel injection system for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with an overflow valve according to the invention for pressure regulation and / or pressure limitation is also proposed.
  • the fuel injection system is preferably a common rail injection system comprising a high pressure pump for delivering fuel to high pressure.
  • the overflow valve is preferably inserted into a housing bore of the high-pressure pump, in particular screwed in or pressed in, so that inlet pressure is applied to the valve element of the valve.
  • the overflow valve may be arranged as a separate component near the high-pressure pump.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive overflow valve according to a first preferred embodiment
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through an inventive overflow valve according to a third preferred embodiment
  • Fig. 4 is an enlarged section of Fig. 3 in the region of the relief bore and
  • Fig. 5 is a perspective view of a flap spring. Detailed description of the drawings
  • FIGS. 1 to 3 show preferred embodiments of an overflow valve according to the invention.
  • Each of these overflow valves comprises a cylinder-shaped valve housing 1, into which an axially displaceable, piston-shaped valve body 1
  • Valve element 4 is received such that it is guided axially over a guide region of the valve housing 1.
  • the valve housing 1 forms an end face of an input 2, which is connectable to an inlet region of a high-pressure pump, not shown.
  • the valve housing 1 has radial bores serving as outputs 3 with circular or any other desired
  • the spring 5 is received in a spring chamber 6, which is connected via at least one relief bore 7 to the low-pressure region 8. Due to a pressure gradient between inlet pressure and the pressure in the low-pressure region 8, the spring chamber 6 is filled with fuel by way of the leakage past the valve element 4.
  • the relief bore 7 ensures that the fuel passing through the spring chamber 6 by means of the leakage is led back into the low-pressure region 8 and can continue to open the overflow valve for regulating and / or limiting the inlet pressure.
  • the return of the fuel into the low-pressure region 8 is throttled.
  • a throttle 12 is formed for this purpose.
  • the throttle 12 can not prevent that under dynamic, ie non-stationary boundary conditions, while negative pressure prevails in the spring chamber 6, fuel passes from the low-pressure region 8 back into the spring chamber 6.
  • the spring chamber 6 is on the one hand with fuel via the relief hole 7 and on the other hand by way of leakage at the Ventilele- ment 4 filled with fuel, so that the risk of overfilling of the spring chamber 6 is.
  • the overflow valves according to the invention shown in Figures 1 to 3 therefore each have means 9 to avoid overfilling the spring chamber 6 with fuel.
  • the means 9 for preventing overfilling of the spring chamber 6 comprise an annular groove 10 integrated into the valve housing 1 of the overflow valve.
  • the annular groove 10 is arranged on the inner circumference in the mouth region of the radial bores serving as outlets 3, so that they are in connection with the outputs 3 and the outputs 3 in
  • the means 9 for avoiding overfilling of the spring chamber 6 comprise an annular groove 10 'which, in contrast to the embodiment of FIG. 1, is not integrated in the valve body 1 but in the valve element 4.
  • the arrangement of the annular groove 10 ' takes place on the outer circumference of the valve element 4, wherein the axial position of the annular groove 10' is selected such that it is connected to the outputs 3 in the normal position of the valve element 4 (as shown in FIG.
  • the operation of the annular groove 10 'thus corresponds largely to the operation of the annular groove 10 of the embodiment of Figure 1, so that reference is made thereto.
  • the annular grooves 10 and 10 ' reduce the amount of leakage reaching the spring chamber 6 and thus prevent overfilling of the spring chamber 6.
  • a non-return valve 11 designed as a flap valve, which prevents fuel from the low-pressure region 8 from falling back into the
  • the flap spring has at least one flap 13, which is articulated such that it releases the relief bore 7 when pressure is applied in the direction of relief, but blocks the relief bore 7 in the opposite direction.
  • the number of flaps 13 is to be selected according to the number of relief holes 7.
  • a relief hole 7 of the embodiment of Figure 3 is shown enlarged.
  • Serving as a relief hole 7 radial bore is designed as a stepped bore, the area of reduced diameter serves as a throttle 12.
  • the relief hole 7 opens into an annular groove 14, which is formed on the outer peripheral side in the valve body 1 for receiving the flap spring.
  • the design of the flap spring is shown in FIG 5.
  • the means 9 shown in Figures 1 to 5 to avoid overfilling of the spring chamber 6 can be used individually or in combination.
  • the check valve 11 illustrated in FIGS. 3 to 5 can be used not only in combination with an annular groove 10 '(as shown in FIG. 3), but also in combination with an annular groove 10.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend ein Ventilgehäuse (1) mit einem Eingang (2) und wenigstens einem Ausgang (3), ein im Ventilgehäuse (1) aufgenommenes, axial verschiebbar geführtes Ventilelement (4), über dessen axiale Verschiebung entgegen der Federkraft einer Feder (5) der Eingang (2) und der Ausgang (3) verbindbar sind, wobei die Feder (5) in einem Federraum (6) des Ventilgehäuses (1) aufgenommen ist, der über eine Entlastungsbohrung (7) an einen Niederdruckbereich (8) des Kraftstoffeinspritzsystems anschließbar ist. Erfindungsgemäß sind Mittel (9) zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums (6) vorgesehen, wobei die Mittel (9) eine im Führungsbereich des Ventilelements (4) ausgebildete, mit dem Ausgang (3) verbundene oder verbindbare Ringnut (10, 10') und/oder ein Rückschlagventil (1 1) umfassen, über welches der Federraum (6) mit dem Niederdruckbereich (8) verbindbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Überströmventil.

Description

Beschreibung Titel
Überströmventil für ein Kraftstoffe! nspritzsystem sowie Kraftstoffeinspritzsystem
Die Erfindung betrifft ein Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Ventil zur Druckregelung und/oder Druckbegrenzung.
Stand der Technik
Überströmventile der vorstehend genannten Art werden üblicherweise in einem Niederdruckbereich, insbesondere in einem Zulaufbereich einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems eingesetzt. Sie dienen der Rückführung einer überschüssigen Kraftstoffmenge in den Niederdruckbereich und ermöglichen auf diese Weise eine Druckregelung und/oder Druckbegrenzung.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2011 089 797 A1 geht beispielhaft ein solches Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem hervor. Es umfasst ein einen Eingang und einen Ausgang aufweisendes Ventilgehäuse, ein axial im Ventilgehäuse verschiebbar geführtes kolbenförmiges Ventilelement, über dessen axiale Verschiebung der Eingang und der Ausgang verbindbar sind, sowie ein in einem Federraum des Ventilgehäuses aufgenommenes Federelement. Das Federelement ist einerseits am Ventilelement und andererseits an einem Einstellelement, das in das Ventilgehäuse eingesetzt ist, abgestützt. Das Einstellelement dient der Einstellung der Federvorspannung und damit des Öffnungsdrucks des Überströmventils. Um eine Dämpfung der Bewegung des Ventilelements im Falle von Druckpulsationen zu ermöglichen, weist das Einstellelement eine Entlüftungsbohrung mit einer hierin angeordneten Drossel zur Entlüftung des Federraums auf. Unter stationären Randbedingungen steht das federbelastete Ventilelement eines solchen Überströmventils im Kräftegleichgewicht zwischen der einerseits anliegenden Federkraft und der andererseits anliegenden hydraulischen Druckkraft, die sich aus der hydraulischen Wirkfläche des Ventilelements und einen hierauf wirkenden Differenzdruck ergibt. Der Differenzdruck hat zur Folge, dass im Wege der Leckage der Federraum mit Kraftstoff befüllt wird. Ohne hydraulische Anbin- dung des Federraums an den Niederdruckbereich über eine Entlüftungs- oder Entlastungsbohrung würde der Federraum über die Zeit so stark befüllt, dass ein Öffnen des Ventils unmöglich wäre. Die Entlüftungs- bzw. Entlastungsbohrung stellt demnach die Funktionsfähigkeit des Ventils sicher. Um eine Mindestdämp- fungswirkung zu erzielen, erfolgt der Ablauf über die Entlüftungs- bzw. Entlastungsbohrung in der Regel gedrosselt. Die Dämpfungswirkung verhindert oder begrenzt ein Überschwingen des Ventilelements bei hohen Druckpulsationen und ermöglicht ferner, zumindest in Teilen, die Kompensation eines
Verdrängervolumens bei volumetrisch nicht ausgeglichenen Hochdruckpumpen, beispielsweise bei Einstempel-Hochdruckpumpen. Um die Volumenkompensation zu ermöglichen, wird der Kraftstoff im Federraum bei hohen Drehzahlen über einen möglichst großen Drehwinkelbereich der Hochdruckpumpe verdampft. Während der Dampfphase wird der Federraum des Überströmventils jedoch zusätzlich befüllt, so dass die Gefahr einer Überfüllung des Federraums sowie einer damit einhergehenden "Versteifung" des Ventils besteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, das auch bei hohen Drehzahlen einer angeschlossenen Hochdruckpumpe eine dynamische Volumenkompensation ermöglicht, um auf diese Weise die Pulsationswirkung der Hochdruckpumpe auf den Niederdruckbereich zu verringern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Überströmventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Das vorgeschlagene Überströmventil umfasst ein Ventilgehäuse mit einem Eingang und wenigstens einem Ausgang, ein im Ventilgehäuse aufgenommenes, axial verschiebbar geführtes Ventilelement, über dessen axiale Verschiebung entgegen der Federkraft einer Feder der Eingang und der Ausgang verbindbar sind, wobei die Feder in einem Federraum des Ventilgehäuses aufgenommen ist. Der Federraum ist dabei über eine Entlastungsbohrung an einen Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems anschließbar. Erfindungsgemäß sind Mittel zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums vorgesehen, wobei die Mittel eine im Führungsbereich des Ventilelements ausgebildete, mit dem Ausgang verbundene oder verbindbare Ringnut und/oder ein Rückschlagventil umfassen, über welches der Federraum mit dem Niederdruckbereich verbindbar ist.
Die vorgeschlagenen Mittel zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums dienen insbesondere der Reduzierung einer in den Federraum gelangenden Leckagemenge und/oder der Reduzierung einer im Federraum vorhandenen bzw. entstehenden Dampfmenge.
Zur Reduzierung der Leckagemenge ist vorzugsweise eine mit dem Ausgang verbundene oder verbindbare Ringnut im Führungsbereich des Ventilelements vorgesehen. Der Führungsbereich des Ventilelements wird dabei durch einen Führungsabschnitt am axial verschiebbaren Ventilelement und einen Führungsabschnitt am Ventilgehäuse definiert. Der im Führungsbereich zwischen dem Ventilelement und dem Ventilgehäuse bestehende Führungsspalt bildet zugleich einen Leckagepfad aus, über den Kraftstoff in den Federraum gelangt. Durch die Ausbildung der Ringnut im Führungsbereich des Ventilelements, d. h. im
Leckagepfad, kann zumindest ein Teil der über den Leckagepfad abströmenden Leckagemenge - bei einer Verbindung der Ringnut mit dem wenigstens einen Ausgang - über den Ausgang abgeführt werden. Die über den Führungsbereich in den Federraum gelangende Leckagemenge wird dadurch wirksam verringert und eine Überfüllung des Federraums vermieden.
Zur Reduzierung der Dampfmenge kann alternativ oder ergänzend ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Dieses ist bevorzugt im Anschlussbereich des Federraums an den Niederdruckbereich angeordnet. Das Rückschlagventil soll auf diese Weise eine Befüllung des Federraums über den Anschlussbereich verringern, der einen weiteren Pfad ausbilden kann, über den Kraftstoff in den Federraum gelangt.
Mit der Reduzierung der Leckagemenge und/oder Dampfmenge wird einer Überfüllung des Federraums und damit der Gefahr einer "Versteifung" des Ventils entgegen gewirkt. Selbst bei hohen Drehzahlen einer angeschlossenen Hochdruckpumpe ist das vorgeschlagene Überströmventil demnach in der Lage, das Verdrängervolumen der Hochdruckpumpe soweit zu kompensieren, dass die Belastung des Niederdruckbereichs aufgrund von Druckpulsationen deutlich redu- ziert wird.
Bevorzugt ist die im Führungsbereich des Ventilelements ausgebildete Ringnut innenumfangseitig am Ventilgehäuse oder außenumfangseitig am Ventilelement ausgebildet. Sofern die Ringnut außenumfangseitig am Ventilelement ausgebildet ist, ist sie vorzugsweise derart angeordnet, dass sie über eine axiale Verschiebung des Ventilelements mit dem wenigstens einen Ausgang verbindbar ist. Bei einer Verbindung der Ringnut mit dem Ausgang, bewirkt die Ringnut eine Absenkung des Drucks auf Rücklaufdruckniveau über den Umfang des Ventilelements. Dadurch wird das Druckgefälle im Bereich zwischen der Ringnut und dem Feder- räum und in der Folge die Leckage in Richtung des Federraums minimiert. Denn zumindest ein Teil der Leckagemenge wird über die Ringnut dem Ausgang bzw. den Ausgängen zugeführt.
Sofern die Ringnut außenumfangseitig am Ventilelement angeordnet ist, d. h. die axiale Lage der Ringnut abhängig von der axialen Lage des Ventilelements ist, wird ferner vorgeschlagen, dass die Anordnung am Ventilelement derart gewählt ist, dass die Ringnut in Normalstellung des Ventilelements in Verbindung mit dem wenigstens einen Ausgang steht. Der Ausgang ist hierzu vorzugsweise als Radialbohrung ausgeführt. In Normalstellung des Ventilelementes ist somit eine opti- male Wirkung der Ringnut sichergestellt.
Sofern die Ringnut innenumfangseitig am Ventilgehäuse ausgebildet und somit unabhängig von einer axialen Lageveränderung des axial verschiebbaren Ventilelements ist, ist sie vorzugsweise an einem dem Federraum zugewandten Ende des wenigstens einen Ausgangs des Ventilgehäuses angeordnet. Der Ausgang ist wiederum bevorzugt als Radialbohrung ausgeführt. Bei einer entsprechenden Anordnung der Ringnut ist eine ständige Verbindung der Ringnut mit dem wenigstens einen Ausgang gegeben. Auf diese Weise wird eine besonders effektive Reduzierung der Leckagemenge erreicht.
Das alternativ oder ergänzend zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums vorgesehene Rückschlagventil, über welches der Federraum mit dem Nie- derdruckbereich verbindbar ist, ist bevorzugt derart ausgebildet, dass es einerseits ein Rückströmen von Kraftstoff in den Federraum verhindert oder zumindest erschwert, andererseits den Abfluss von Kraftstoff aus dem Federraum ermöglicht, um die erforderliche Entlastung des Federraums sicherzustellen. Denn der Anschluss des Federraums an den Niederdruckbereich zur Entlastung des Federraums wird vorliegend über die Entlastungsbohrung realisiert. Bei Anordnung des Rückschlagventils im Bereich des Anschlusses an den Niederdruckbereich muss demzufolge weiterhin die erforderliche Entlastung über die Entlastungsbohrung gewährleistet sein.
Vorzugsweise ist das Rückschlagventil stromabwärts einer in der Entlastungsbohrung ausgebildeten Drossel angeordnet. Die Drossel bewirkt eine Verzögerung des Kraftstoffabflusses aus dem Federraum, so dass stets eine gewisse Kraftstoffmenge im Federraum vorhanden ist, über welche eine Mindestdämp- fungswirkung erzielbar ist.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Rückschlagventil als Klappenfeder ausgeführt ist. Bei der Klappenfeder handelt es sich um einen Federring mit wenigstens einer angelenkten Klappe, welche die Entlastungsboh- rung in Abhängigkeit von den herrschenden Druckverhältnissen freigibt oder zumindest teilweise versperrt. Ein solcher Federring ist nicht nur einfach und kostengünstig herzustellen, sondern ferner leicht zu montieren. Beispielsweise kann der Federring auf der Höhe der Entlastungsbohrung außenumfangseitig auf das Ventilgehäuse aufgeschoben werden. Um eine axiale Lageveränderung des Fe- derrings zu verhindern, kann außenumfangseitig im Ventilgehäuse auf der Höhe der Entlastungsbohrung eine Ringnut ausgebildet sein, in welche der Federring eingesetzt wird.
Bei Vorsehen eines vorzugsweise als Klappenfeder ausgeführten Rückschlag- ventils kann die Entlastungsbohrung größer dimensioniert werden. Durch diese
Maßnahme wird die erforderliche Entlastung des Federraums verbessert. Mit einer Durchmesseraufweitung der Entlastungsbohrung geht ferner eine Vergrößerung der Druckfläche der Klappe der Klappenfeder einher, was sich ebenfalls als vorteilhaft darstellt. Ferner kann der Drosselquerschnitt einer in der Entlastungs- bohrung ausgebildeten Drossel vergrößert werden. Das vorzugsweise als Klappenfeder ausgeführte Rückschlagventil, das weiterhin vorzugsweise stromabwärts einer in der Entlastungsbohrung ausgebildeten Drossel eingesetzt ist, führt zu einem hydraulisch unsymmetrischen Verhalten. In der Folge wird die Fähigkeit des Überströmventils zu einer dynamischen Volumenkompensation bei hohen Frequenzen verbessert und damit einhergehend die Pulsationsbelastung des Niederdruckbereichs auf ein Minimum reduziert.
Die vorstehend genannten Vorteile eines erfindungsgemäßen Überströmventils kommen insbesondere bei Einsatz des Ventils in einem Kraftstoffeinspritzsystem zum Tragen. Daher wird ferner ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Überströmventil zur Druckregelung und/oder Druckbegrenzung vorgeschlagen. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem handelt es sich vorzugsweise um ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff auf Hochdruck. Das Überströmventil ist in diesem Fall bevorzugt in eine Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe eingesetzt, insbesondere eingeschraubt oder eingepresst, so dass am Ventilelement des Ventils Zulaufdruck anliegt. Alternativ kann das Überströmventil als separates Bauteil nahe der Hochdruckpumpe angeordnet sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 3 im Bereich der Entlastungsbohrung und
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Klappenfeder. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren 1 bis 3 stellen bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Überströmventils dar. Jedes dieser Überströmventile umfasst ein zylin- derförmiges Ventilgehäuse 1 , in das ein axial verschiebbares, kolbenförmiges
Ventilelement 4 derart aufgenommen ist, das es über einen Führungsbereich des Ventilgehäuses 1 axial geführt ist. Das Ventilgehäuse 1 bildet jeweils stirnseitig einen Eingang 2 aus, der mit einem Zulaufbereich einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe verbindbar ist. Ferner weist das Ventilgehäuse 1 als Ausgän- ge 3 dienende Radialbohrungen mit kreisrundem oder einem beliebig anderen
Querschnitt auf, über welche eine überschüssige Kraftstoffmenge aus dem Zulaufbereich einem Niederdruckbereich 8 zuführbar ist, wenn aufgrund einer axialen Verschiebung des Ventilelements 4 (ausgehend von der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Normalstellung des Ventilelements 4) eine Verbindung des Ein- gangs 2 mit den Ausgängen 3 hergestellt ist. Die axiale Verschiebung des Ventilelements 4 wird über einen Druckanstieg im Zulaufbereich bewirkt, so dass das Ventilelement 4 von einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagt wird, die größer als die Federkraft einer am Ventilelement 4 abgestützten Feder 5 ist, welche das Ventilelement 4 in Richtung des Eingangs 2 beaufschlagt.
Die Feder 5 ist in einem Federraum 6 aufgenommen, der über wenigstens eine Entlastungsbohrung 7 an den Niederdruckbereich 8 angeschlossen ist. Aufgrund eines Druckgefälles zwischen Zulaufdruck und dem Druck im Niederdruckbereich 8 wird der Federraum 6 im Wege der Leckage am Ventilelement 4 vorbei mit Kraftstoff befüllt. Die Entlastungsbohrung 7 stellt sicher, dass der im Wege der Leckage in den Federraum 6 gelangende Kraftstoff zurück in den Niederdruckbereich 8 geführt wird und das Überströmventil zur Regelung und/oder Begrenzung des Zulaufdrucks weiterhin öffnen kann. Um ferner über den im Federraum 6 vorhandenen Kraftstoff eine Dämpfungswirkung zu erzielen, welche ein Überschwingen des Ventilelements 4 bei plötzlich auftretenden Druckspitzen verhindern soll, erfolgt die Rückführung des Kraftstoffs in den Niederdruckbereich 8 gedrosselt. In der Entlastungsbohrung 7 ist hierzu eine Drossel 12 ausgebildet. Die Drossel 12 vermag jedoch nicht zu verhindern, dass unter dynamischen, d. h. nicht-stationären Randbedingungen, während Unterdruck im Feder- räum 6 herrscht, Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich 8 zurück in den Federraum 6 gelangt. In diesem Fall wird der Federraum 6 einerseits mit Kraftstoff über die Entlastungsbohrung 7 und andererseits im Wege der Leckage am Ventilele- ment 4 vorbei mit Kraftstoff befüllt, so dass die Gefahr einer Überfüllung des Federraums 6 besteht. Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemäßen Überströmventile weisen daher jeweils Mittel 9 zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums 6 mit Kraftstoff auf.
Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 1 umfassen die Mittel 9 zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums 6 eine in das Ventilgehäuse 1 des Überströmventils integrierte Ringnut 10. Die Ringnut 10 ist innenumfangseitig im Mündungsbereich der als Ausgänge 3 dienenden Radialbohrungen angeordnet, so dass sie in Verbindung mit den Ausgängen 3 steht und die Ausgänge 3 in
Richtung des Federraums 6 erweitert. Über die Ringnut 10 wird zumindest ein Teil der Leckagemenge den Ausgängen 3 zugeführt. Dadurch sinken der Druck innerhalb der Ringnut 10 und damit das Druckgefälle, so dass die Leckage in den Federraum 6 verringert wird.
Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 2 umfassen die Mittel 9 zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums 6 eine Ringnut 10', die im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 1 nicht in den Ventilkörper 1 , sondern in das Ventilelement 4 integriert ist. Die Anordnung der Ringnut 10' erfolgt außenumfangsei- tig am Ventilelement 4, wobei die axiale Lage der Ringnut 10' derart gewählt ist, dass sie in Normalstellung des Ventilelements 4 (wie in der Figur 2 dargestellt) mit den Ausgängen 3 verbunden ist. Die Wirkungsweise der Ringnut 10' entspricht somit weitgehend der Wirkungsweise der Ringnut 10 der Ausführungsform der Figur 1 , so dass hierauf verwiesen wird. Die Ringnuten 10 und 10' redu- zieren die in den Federraum 6 gelangende Leckagemenge und verhindern auf diese Weise eine Überfüllung des Federraums 6.
Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 3 wird eine Überfüllung des Federraums 6 durch ein als Klappenventil ausgeführtes Rückschlagventil 11 vermie- den, das verhindert, dass Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich 8 zurück in den
Federraum 6 gelangt. Die Klappenfeder weist hierzu wenigstens eine Klappe 13 auf, die derart angelenkt ist, dass sie in Entlastungsrichtung die Entlastungsbohrung 7 bei Druckbeaufschlagung freigibt, in entgegengesetzter Richtung die Entlastungsbohrung 7 jedoch versperrt. Die Anzahl der Klappen 13 ist entsprechend der Anzahl der Entlastungsbohrungen 7 zu wählen. In der Figur 4 ist eine Entlastungsbohrung 7 der Ausführungsform der Figur 3 vergrößert dargestellt. Die als Entlastungsbohrung 7 dienende Radialbohrung ist als Stufenbohrung ausgeführt, wobei der Bereich mit reduziertem Durchmesser als Drossel 12 dient. Die Entlastungsbohrung 7 mündet in eine Ringnut 14, die außenumfangseitig im Ventilkörper 1 zur Aufnahme der Klappenfeder ausgebildet ist. Die Ausgestaltung der Klappenfeder ist der Figur 5 zu entnehmen.
Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Mittel 9 zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums 6 können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Insbesondere kann das in den Figuren 3 bis 5 dargestellte Rückschlagventil 1 1 nicht nur in Kombination mit einer Ringnut 10' (wie in der Figur 3 dargestellt), sondern ferner in Kombination mit einer Ringnut 10 eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common- Rail-Einspritzsystem, umfassend ein Ventilgehäuse (1) mit einem Eingang (2) und wenigstens einem Ausgang (3), ein im Ventilgehäuse (1) aufgenommenes, axial verschiebbar geführtes Ventilelement (4), über dessen axiale Verschiebung entgegen der Federkraft einer Feder (5) der Eingang (2) und der Ausgang (3) verbindbar sind, wobei die Feder (5) in einem Federraum (6) des Ventilgehäuses (1) aufgenommen ist, der über eine Entlastungsbohrung (7) an einen Niederdruckbereich (8) des Kraftstoffeinspritzsystems anschließbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (9) zur Vermeidung einer Überfüllung des Federraums (6) vorgesehen sind, wobei die Mittel (9) eine im Führungsbereich des Ventilelements (4) ausgebildete, mit dem Ausgang (3) verbundene oder verbindbare Ringnut (10, 10') und/oder ein Rückschlagventil (1 1) umfassen, über welches der Federraum (6) mit dem Niederdruckbereich (8) verbindbar ist.
2. Überströmventil nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die im Führungsbereich des Ventilelements (4) ausgebildete Ringnut (10, 10') innenumfangseitig am Ventilgehäuse (1) oder außenumfangseitig am Ventilelement (4) ausgebildet ist.
3. Überströmventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (10') außenumfangseitig am Ventilelement (4) angeordnet ist und in Normalstellung des Ventilelements (4) in Verbindung mit dem wenigstens einen Ausgang (3) steht, der vorzugsweise als Radialbohrung ausgeführt ist.
4. Überströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (10) innenumfangseitig am Ventilgehäuse (1) an einem dem Federraum (6) zugewandten Ende des wenigstens einen Ausgangs (3) des Ventilgehäuses (1) angeordnet ist, wobei der Ausgang (3) vorzugsweise als Radialbohrung ausgeführt ist.
5. Überströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (11) stromabwärts einer in der Entlastungsbohrung (7) ausgebildeten Drossel (12) angeordnet ist.
6. Überströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (11) als Klappenfeder ausgeführt ist.
7. Kraftstoffeinspritzsystem zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Überströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Druckregelung und/oder Druckbegrenzung.
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