WO2016020084A1 - Druckregelventil mit integriertem drucksensor - Google Patents

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WO2016020084A1
WO2016020084A1 PCT/EP2015/062250 EP2015062250W WO2016020084A1 WO 2016020084 A1 WO2016020084 A1 WO 2016020084A1 EP 2015062250 W EP2015062250 W EP 2015062250W WO 2016020084 A1 WO2016020084 A1 WO 2016020084A1
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pressure
valve
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control valve
pressure control
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PCT/EP2015/062250
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Inventor
Armin Schuelke
Olaf Ohlhafer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors

Definitions

  • the present invention relates to a pressure control valve for a high pressure accumulator, as well as a high pressure fuel accumulator with a pressure control valve.
  • the pressure control valve according to the invention offers the advantage that the closing member on its side facing away from the high-pressure accumulator opens or closes the valve seat, whereby a heat input through the throttling during the outflow of the liquid via the valve seat downstream of the Magnetaktorik takes place and thus the Temperature entry into the actuators significantly reduced. Furthermore, due to the outward, i. away from the high-pressure accumulator, the valve seat in the pressure regulating valve between the armature and the valve seat laid a high-pressure armature space on which a pressure sensor can be arranged. In this way, the pressure sensor can be easily integrated into the pressure control valve without the problems known from the prior art.
  • the pressure control valve according to the invention comprises fewer components than the sum of the components of known systems with pressure control valve and separate pressure sensor, can be produced cost-effectively and can be installed and tested more easily. Of the
  • the armature has a recess, via which the high-pressure accumulator is hydraulically connected to the armature space.
  • the throttle can be reduced when the liquid flows into the armature space, with the geometry of the armature otherwise unchanged, as a result of which the armature space is largely under the same pressure stands like the fluid space in the high-pressure accumulator.
  • the pressure measurement on the pressure sensor at the armature space can be performed more accurately than without recess in the armature. It is particularly advantageous if the recess is designed as a bore in the anchor.
  • the closing member has a cylindrical portion and the armature, wherein the bore extends in the cylindrical region concentric with a valve axis through the valve seat and in the region of the armature obliquely, preferably at an angle of 30 to 45 degrees to this valve axis runs.
  • the recess is designed as a groove or a slot in the anchor.
  • a groove or a slot can also be realized in a simple and cost-effective manner, a hydraulic connection of the armature space with a fluid space of the high-pressure accumulator.
  • the closing member comprises a valve ball which closes the valve seat. Via a valve ball can be realized in a simple manner, a secure seal a hole in the valve seat.
  • a valve ball is particularly advantageous when the valve seat is designed as a flat seat or a conical seat, since the valve ball can create a certain balance due to their geometry in the case of wear, without the valve seat, a leak occurs.
  • a further advantageous development is that between the armature space and a magnetic coil, an amagnetic sealing ring is arranged.
  • the magnetic coil is arranged outside the fluid space of the pressure regulating valve, so that no additional sealing on the magnetic coil is necessary.
  • a simpler or less expensive magnetic coil can be used.
  • valve seat is integrated in a magnetic inner pole, wherein the inner pole of the housing of the Druckregelven- Tils hydraulically tightly seals. If the inner pole and the valve seat can be integrated in a common component, this embodiment reduces the effort in assembly and in the test of the pressure regulating valve.
  • a spring is arranged between the armature and the valve seat. The spring holds the valve seat in the de-energized state of
  • Pressure control valve open, so that the fuel from the armature space can flow back into a memoridarge- return line.
  • the valve is thus opened, so that a negative pressure in the high pressure circuit when cooling the system after stopping the engine is reliably prevented.
  • the pressure control valve is designed as a normally closed valve, wherein the inner pole is integrated in the housing of the pressure control valve.
  • the closing member is electrically opened by energizing the solenoid, so that the energy requirement for the pressure regulating valve is particularly low.
  • Fig. 1 shows a high-pressure fuel accumulator with a pressure control valve according to the prior art.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of a pressure control valve according to the invention with an integrated pressure sensor.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a pressure control valve according to the invention with integrated pressure sensor.
  • a high pressure accumulator 1 is disclosed with a pressure control valve 10 for a fuel injection system according to the prior art.
  • the high-pressure accumulator has a housing 2, which surrounds a fluid space 3.
  • an opening 6 is formed on an end face 7, in which an inventive pressure control valve 10 can be screwed.
  • the housing 2 further has an opening 4, to which a return line 99 is connected.
  • a thread 9 is formed, in which a corresponding thread 19 can be screwed to the pressure regulating valve 10.
  • the pressure regulating valve 10 has a housing 12 into which a valve seat 20 is inserted.
  • the valve seat 20 in this case has a biting edge 126, with which the valve seat 20 is pressed against the housing 2 of the high-pressure accumulator 1 and thus a fluidic seal is achieved.
  • the valve seat 20 is preceded by a screen 15 in the flow direction of a fluid through the pressure control valve 10, which particles and other contaminants in the fluid from the valve seat 20, in particular from a seat edge 26 in the valve seat 20, to keep away.
  • the valve seat 20 is operatively connected to a closing member 30, which rests on the seat edge 26 on the valve seat 20 via a ball 27 and a hydraulic connection from the fluid chamber 3 of the high-pressure accumulator 1 to the return line 99 prevents.
  • the housing 12 of the pressure control valve 10 has a Ab tenuraum 16, which is connected via radial bores 14 with the opening 6 in the housing 2 of the high-pressure accumulator 1 and above with the return line 99.
  • the pressure regulating valve 10 On the housing 12 of the pressure regulating valve 10 seals 17, 18 are arranged which seal the housing 12 of the pressure regulating valve 10 relative to the housing 2 of the high-pressure accumulator 1 and prevent leakage of the fluid from the fluid space 3 of the high-pressure accumulator 1.
  • the pressure regulating valve may also have a
  • Screw-in sleeve 65 have, wherein at an outer diameter of the
  • Screw-in sleeve 65 a thread 19 is formed, which is screwed into the thread 9 on the housing 2 of the high-pressure accumulator 1, wherein the housing 12 of the pressure regulating valve 10 is received in the screw-65.
  • the closing member 30 has the shape of a valve needle, wherein an armature 32 and a valve spring 29 are arranged on an end of the valve needle facing away from the valve seat 20.
  • a magnetic coil 45 is arranged, which is in operative connection with the armature 32.
  • a first embodiment of a pressure control valve 10 according to the invention is disclosed.
  • the connection of the pressure regulating valve 10 to the high-pressure accumulator 1 takes place analogously as in the prior art, so that a repetition of the description is omitted.
  • the pressure control valve 10 has a housing part 12 and a valve seat 20, wherein the housing part 12 and the valve seat 20 are hydraulically sealed together.
  • the high-pressure accumulator 1 is not shown in this figure and is located at the bottom of the sketch. Under high pressure fuel passes from the fluid chamber 3 of the high-pressure accumulator 1 in a fluid chamber 24 of the pressure control valve 10.
  • a closing member 30 is arranged, which has a valve ball 39, an armature 32 and a cylindrical portion 31. About the cylindrical portion 31, the closure member 30 is guided in a bore 11 in the housing part 12.
  • a magnetic coil 45 is arranged between the valve seat 20 and the housing part 12.
  • the valve seat 20 acts together with the magnetic coil as a magnetic inner pole.
  • an amagnetic sealing ring 44 is arranged between the magnetic coil 45 and the fluid space 24, which prevents leakage of fuel from the fluid space 24 or penetration of fuel into the magnetic coil 45.
  • a return 98 is formed, which is closed by the abutment of the valve ball 39 at a sealing edge 26 of the valve seat 20.
  • a valve spring 29 is disposed between the armature 32 and the valve seat 20.
  • an armature space 34 is formed, which is connected via a recess 35 in the form of a bore 36 in the armature 32 with the fluid space 24 is or represents a part of the fluid space 24.
  • the armature 32 could also be provided with other recesses 35, in particular with grooves 37 or slots 38 on the outside of the armature 32 in order to realize an inflow of high-pressure fuel into the armature space 34.
  • the bore 36 in the armature 32 is formed obliquely to a valve axis 25 to allow a safe closing of the valve seat 20 through the valve ball 39.
  • the fluid space 24 is connected to the fluid space 43 via a bore 41 in the cylindrical region 31 of the closing member.
  • one or more slots 42 in the axial direction on the outside of the cylindrical portion 31 of the closing member 30 for fluidic connection of the fluid space 24 and the fluid space 43 provide.
  • the fluid space 43 may also be connected to the armature space 34 via one or more bores or slots in the armature 32.
  • the pressure regulating valve In the de-energized state, the pressure regulating valve is opened, i. the valve spring 29 pushes the closing member 30 out of the valve seat 20, so that between the valve ball 39 and
  • the valve spring 29 pushes the closing member with the valve ball 39 from the valve seat 20, so that the pressure control valve 10 is opened.
  • the valve spring 29 must be designed so strong that the spring force is sufficient to open the pressure control valve 10 safely even at the highest assumed operating pressures.
  • the pressure control valve 10 is opened after stopping the engine by the valve spring 29 to avoid a negative pressure in the high pressure circuit of the fuel injection system when cooling the system after switching off the engine.
  • the complete fluid space 24, and thus also the armature space 34 are filled with fuel, which has the same pressure as the fuel in the high-pressure accumulator, it is easy to integrate a pressure sensor 40 on the armature space 34.
  • the pressure sensor 40 is separated from the armature space 34 by a small web 23, wherein the deformation of the web 23 can be easily detected, so that an additional separation is required. Seal of the pressure sensor 40 can be omitted.
  • the pressure sensor 40 can also be arranged directly on the armature space 34.
  • FIG. 3 discloses an alternative embodiment of a pressure regulating valve according to the invention. In largely the same structure will be discussed below only the differences from the embodiment of FIG. 2.
  • valve spring 29 between armature 32 and housing part 12 is arranged so that the valve spring 29 presses the valve ball 39 against the valve seat 20, provided that the magnetic coil 45 is not energized In this case, the valve spring 29 exerts only a small force on the armature 32. In addition, the resulting hydraulic force presses the valve ball 39 against the valve seat 20.
  • an inner pole 13 of the magnetic circuit is integrated in the housing part 12, so that when energized the solenoid coil 45, the closing member 30 is pulled with the armature 32 against the spring force of the valve spring 29 in drawing representation downward, and so releases a hydraulic connection between the armature space 34 and return 98.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil (10) für einen Hochdruckspeicher (1), insbesondere einen Kraftstoff- Hochdruckspeicher, mit einem Gehäuse (12), einem Ventilsitz (20) und einem Schließglied (30). Das Schließglied (30) umfasst einen Anker (32), und verschließt an seiner dem Hochdruckspeicher (1) abgewandten Seite (33) den Ventilsitz (20). Zwischen dem Ventilsitz (20) und dem Anker (32) ist ein Ankerraum (34) ausgebildet, wobei an dem Ankerraum (34) ein Drucksensor (40) angeordnet ist.

Description

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Beschreibung
Titel
Druckregelventil mit integriertem Drucksensor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckregelventil für einen Hochdruckspeicher, sowie einen Kraftstoff- Hochdruckspeicher mit einem Druckregelventil.
Stand der Technik
Bei modernen Diesel- und Benzinmotoren werden heute sogenannte Speicher- Einspritz-Systeme verwendet, bei denen Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher gefördert wird und aus diesem Speicher über Injektoren in die Brennräume des Verbrennungsmotors eindosiert wird. Für die Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum des Verbrennungsmotors wird der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe auf bis zu 300bar (Benzinmotor) bzw. 2500 bar (Dieselmotor) verdichtet. Die Regelung des Drucks kann dabei über einen Drucksensor und ein Druckregelventil erfolgen, die jeweils am Hochdruck-Speicher montiert sind. Ein solcher Kraftstoff-Hochdruckspeicher ist aus der DE 10 2008 040 901 bekannt. Dabei sind das Druckregelventil und der Drucksensor am Kraftstoff- Hochdruckspeicher räumlich getrennt angeordnet.
Bei den bislang bekannten Konzepten für Speicher- Einspritz-Systeme werden zwei gesonderte Komponenten für die Erfassung des Drucks (Drucksensor) und für die Steuerung des Drucks (Druckregelventil) im Hochdruckspeicher verwendet. Bei den aktuell verwendeten Druckregelventilen scheitert eine Integration des Drucksensors in das Druckregelventil daran, dass im Druckregelventil nur extrem wenig Bauraum zur Verfügung steht und dass der Druck an vielen Stellen des Druckregelventils vom Druck im Hochdruckspeicher durch Drosseleffekte deutlich abweicht. Daher kommt in bestehenden Druckregelventilen nur eine Positionierung eines Drucksensors an der Schnittstelle zwischen Druckregelventil und Hochdruckspeicher in Frage, was jedoch aus Gründen des Bauraums ausscheidet. Zusätzlich kommt es durch das Abströmen des Kraftstoffs über den Ventilsitz des Druckregelventils zu einer extremen Erwärmung der Komponenten. Ein dort befindlicher Drucksensor wäre damit großen Temperaturbelastungen ausgesetzt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Druckregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil, dass das Schließglied auf seiner dem Hochdruckspeicher abgewandten Seite den Ventilsitz öffnet bzw. verschließt, wodurch ein Wärmeeintrag durch die Drosselung beim Abströmen der Flüssigkeit über den Ventilsitz stromabwärts der Magnetaktorik erfolgt und somit den Temperatureintrag in die Aktorik deutlich verringert. Ferner entsteht durch den nach außen, d.h. weg vom Hochdruckspeicher, verlegten Ventilsitz im Druckregelventil zwischen Magnetanker und Ventilsitz ein mit Hochdruck beaufschlagter Ankerraum, an dem ein Drucksensor angeordnet werden kann. Auf diese Weise lässt sich der Drucksensor einfach und ohne die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme in das Druckregelventil integrieren. Das erfindungsgemäße Druckregelventil umfasst dabei weniger Bauteile als die Summe der Bauteile aus bekannten Systemen mit Druckregelventil und getrenntem Drucksensor, kann kos- tengünstiger hergestellt werden und lässt sich einfacher montieren und prüfen. Der
Großteil des Ventils wird in dem vorgeschlagenen Konzept durch den Kraftstoff gekühlt. Durch einen„nach außen" verlegten Ventilsitz mit mehr Abstand zum Hochdruckspeicher verschiebt sich die Position des Wärmeeintrags durch den Druckverlust im Sitzbereich stromabwärts weg vom Magnetaktor. Damit verringert sich der Tempe- ratureintrag in den Magnetaktor signifikant.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Druckregelventils möglich.
Eine erste vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Anker eine Ausnehmung aufweist, über welche der Hochdruckspeicher hydraulisch mit dem Ankerraum verbunden ist. Durch eine entsprechende Ausnehmung lässt sich bei ansonsten unveränderter Geometrie des Ankers die Drosselung beim Einströmen der Flüssigkeit in den An- kerraum reduzieren, wodurch der Ankerraum weitestgehend unter dem gleichen Druck steht wie der Fluidraum im Hochdruckspeicher. Somit kann die Druckmessung über den Drucksensor am Ankerraum genauer als ohne Ausnehmung im Anker durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Ausnehmung als eine Bohrung im Anker ausgeführt ist. Durch eine Bohrung im Anker kann auf einfach und kostengünstige Art eine hydraulische Verbindung vom Fluidraum des Hochdruckspeichers zum Ankerraum hergestellt werden. Ganz besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Schließglied einen zylindrischen Bereich und den Anker aufweist, wobei die Bohrung im zylindrischen Bereich konzentrisch zu einer Ventilachse durch den Ventilsitz verläuft und im Bereich des Ankers schräg, bevorzugt in einem Winkel von 30 bis 45 Grad zu dieser Ventilachse verläuft. Durch die im Bereich des Ankers schräg verlaufende Bohrung kann auf einfache Art der Ankerraum mit einem Fluidraum im Hochdruckspeicher verbunden werden, wobei eine zentrische Öffnung im Ventilsitz durch das Schließglied verschlossen werden kann. Dadurch ist keine zusätzliche Ausrichtung des Schließgliedes in Bezug auf den Ventilsitz notwendig, wodurch eine sichere Abdichtung des Ventilsitzes durch das Schließglied gewährleistet wird.
Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Ausnehmung als Nut oder als Schlitz im Anker ausgeführt ist. Durch eine Nut oder einen Schlitz lässt sich ebenfalls auf einfache und kostengünstige Weise eine hydraulische Verbindung des Ankerraums mit einem Fluidraum des Hochdruckspeichers realisieren.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das Schließglied eine Ventilkugel umfasst, welche den Ventilsitz verschließt. Über eine Ventilkugel lässt sich auf ein einfache Art und Weise eine sichere Abdichtung einer Bohrung im Ventilsitz realisieren. Eine Ventilkugel ist besonders vorteilhaft, wenn der Ventilsitz als Flachsitz oder als Kegelsitz ausgebildet ist, da die Ventilkugel hier aufgrund ihrer Geometrie auch im Fall von Verschleiß einen gewissen Ausgleich schaffen kann, ohne das am Ventilsitz eine Undichtigkeit auftritt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zwischen dem Ankerraum und einer Magnetspule ein amagnetischer Dichtring angeordnet ist. Dadurch ist die Magnetspule außerhalb des Fluidraums des Druckregelventils angeordnet, so dass keine zusätzliche Abdichtung an der Magnetspule notwendig ist. Dadurch kann eine einfachere bzw. kostengünstigere Magnetspule eingesetzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Ventilsitz in einen magnetischen Innenpol integriert ist, wobei der Innenpol das Gehäuse des Druckregelven- tils hydraulisch dicht verschließt. Können der Innenpol und der Ventilsitz in einem gemeinsamen Bauteil integriert werden, so reduziert diese Ausführungsform den Aufwand in der Montage und in der Prüfung des Druckregelventils.
Zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass zwischen dem Anker und dem Ventilsitz ei- ne Feder angeordnet ist. Die Feder hält den Ventilsitz im unbestromten Zustand des
Druckregelventils offen, so dass der Kraftstoff aus dem Ankerraum in eine nichtdarge- stellte Rücklaufleitung zurückfließen kann. Bei einem Abstellen des Verbrennungsmotors wird das Ventil somit geöffnet, so dass ein Unterdruck im Hochdruckkreislauf beim Abkühlen des Systems nach Abstellen des Motors sicher verhindert wird. Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Druckregelventil als stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt ist, wobei der Innenpol in das Gehäuse des Druckregelventils integriert ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Schließglied durch Bestromen der Magnetspule elektrisch geöffnet, so dass der Energiebedarf für das Druckregelventil besonders gering ist.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit einem Druckregelventil gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckregelventils mit einem integrierten Drucksensor.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckregelventils mit integriertem Drucksensor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Fig. 1 ist das ventilseitige Ende eines Hochdruckspeichers 1 mit einem Druckregelventil 10 für ein Kraftstoff- Einspritzsystem gemäß dem Stand der Technik offenbart. Der Hochdruckspeicher weist ein Gehäuse 2 auf, welches einen Fluidraum 3 umgibt. An dem Gehäuse 2 ist an einer Stirnseite 7 eine Öffnung 6 ausgebildet, in die ein erfindungsgemäßes Druckregelventil 10 eingeschraubt werden kann. Das Gehäuse 2 weist ferner eine Öffnung 4 auf, an welche eine Rücklaufleitung 99 angeschlossen ist. In der Öffnung 6 ist ein Gewinde 9 ausgebildet, in welches ein korrespondierendes Gewinde 19 an dem Druckregelventil 10 eingeschraubt werden kann.
Das Druckregelventil 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in welches ein Ventilsitz 20 eingesetzt ist. Der Ventilsitz 20 weist dabei eine Beißkante 126 auf, mit der der Ventilsitz 20 gegen das Gehäuse 2 des Hochdruckspeichers 1 gedrückt wird und somit eine fluidische Abdichtung erreicht wird. Dem Ventilsitz 20 ist in Strömungsrichtung eines Fluids durch das Druckregelventil 10 ein Sieb 15 vorgeschaltet, welches Partikel und sonstige Verschmutzungen im Fluid von dem Ventilsitz 20, insbesondere von einer Sitzkante 26 im Ventilsitz 20, fernhalten soll. Der Ventilsitz 20 steht in Wirkverbindung mit einem Schließglied 30, welches an der Sitzkante 26 am Ventilsitz 20 über eine Kugel 27 aufliegt und eine hydraulische Verbindung vom Fluidraum 3 des Hochdruckspeichers 1 zur Rücklaufleitung 99 unterbindet. Das Gehäuse 12 des Druckregelventils 10 weist einen Absteuerraum 16 auf, welcher über radiale Bohrungen 14 mit der Öffnung 6 im Gehäuse 2 des Hochdruckspeichers 1 und darüber mit der Rücklaufleitung 99 verbunden ist.
An dem Gehäuse 12 des Druckregelventils 10 sind Dichtungen 17,18 angeordnet, welche das Gehäuse 12 des Druckregelventils 10 gegenüber dem Gehäuse 2 des Hochdruckspeichers 1 abdichten und ein Austreten der Flüssigkeit aus dem Fluidraum 3 des Hochdruckspeichers 1 verhindern. Alternativ kann das Druckregelventil auch eine
Einschraubhülse 65 aufweisen, wobei an einem Außendurchmesser der
Einschraubhülse 65 ein Gewinde 19 ausgebildet ist, welches in das Gewinde 9 an dem Gehäuse 2 des Hochdruckspeichers 1 geschraubt wird, wobei das Gehäuse 12 des Druckregelventils 10 in der Einschraubhülse 65 aufgenommen ist. Das Schließglied 30 hat die Form einer Ventilnadel, wobei an einem dem Ventilsitz 20 abgewandten Ende der Ventilnadel ein Anker 32 und eine Ventilfeder 29 angeordnet. Im Gehäuse 12 ist eine Magnetspule 45 angeordnet, welche mit dem Anker 32 in Wirkverbindung steht.
Wird die Magnetspule 45 bestromt, so wird der Anker 32 und das damit verbundene Schließglied 30 gegen die Federkraft der Ventilfeder 29 in den Ventilsitz 20 gedrückt und schließt somit das Druckregelventil 10. Wird die Bestromung der Magnetspule 45 unterbrochen, so öffnen die Ventilfeder 29 und der hydraulische Druck im Fluidraum 3 des Hochdruckspeichers 1 das Schließglied 30 und geben eine Durchflussöffnung am
Ventilsitz 20 zum Absteuerraum 16 frei.
In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckregelventils 10 offenbart. Die Anbindung des Druckregelventils 10 an den Hochdruckspeicher 1 erfolgt dabei analog wie im Stand der Technik, so dass auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet wird.
Das Druckregelventil 10 weist ein Gehäuseteil 12 und einen Ventilsitz 20 auf, wobei das Gehäuseteil 12 und der Ventilsitz 20 hydraulisch dicht miteinander verbunden sind. Der Hochdruckspeicher 1 ist in dieser Figur nicht dargestellt und befindet sich dabei am unteren Ende der Skizze. Unter Hochdruck stehender Kraftstoff gelangt vom Fluidraum 3 des Hochdruckspeichers 1 in einen Fluidraum 24 des Druckregelventils 10. In dem Fluidraum 24 ist ein Schließglied 30 angeordnet, welches eine Ventilkugel 39, einen Anker 32 sowie einen zylindrischen Bereich 31 aufweist. Über den zylindrischen Bereich 31 ist das Schließglied 30 in einer Bohrung 11 im Gehäuseteil 12 geführt. Zwischen dem Ventilsitz 20 und dem Gehäuseteil 12 ist eine Magnetspule 45 angeordnet. Dabei wirkt der Ventilsitz 20 zusammen mit der Magnetspule als magnetischer Innenpol. Ferner ist zwischen der Magnetspule 45 und dem Fluidraum 24 ein amagnetischer Dichtring 44 angeordnet, der ein Austreten von Kraftstoff aus dem Fluidraum 24 bzw. ein Eindringen von Kraftstoff in die Magnetspule 45 verhindert. In dem Ventilsitz 20 ist ein Rücklauf 98 ausgebildet, welcher durch das Anliegen der Ventilkugel 39 an einer Dichtkante 26 des Ventilsitzes 20 verschlossen ist. Eine Ventilfeder 29 ist zwischen dem Anker 32 und dem Ventilsitz 20 angeordnet. Zwischen dem Anker 32 und dem Ventilsitz 20 ist ein Ankerraum 34 ausgebildet, welcher über eine Ausnehmung 35 in Form einer Bohrung 36 im Anker 32 mit dem Fluidraum 24 verbunden ist bzw. einen Teil des Fluidraums 24 darstellt. Alternativ könnte der Anker 32 jedoch auch mit anderen Ausnehmungen 35, insbesondere mit Nuten 37 oder Schlitzen 38 an der Außenseite des Ankers 32 versehen werden, um einen Zufluss des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs in den Ankerraum 34 zu realisieren. Die Bohrung 36 im Anker 32 ist dabei schräg zu einer Ventilachse 25 ausgebildet, um ein sicheres Verschließen des Ventilsitzes 20 durch die Ventilkugel 39 zu ermöglichen. Der Fluidraum 24 ist über eine Bohrung 41 in dem zylindrischen Bereich 31 des Schließglieds mit dem Fluidraum 43 verbunden. Alternativ können auch ein oder mehrere Schlitze 42 in axialer Richtung an der Außenseite des zylindrischen Bereichs 31 des Schließgliedes 30 für eine fluidische Verbindung vom Fluidraum 24 und dem Fluidraum 43 sorgen. Alternativ kann der Fluidraum 43 auch über eine oder mehrere Bohrungen oder Schlitze in dem Anker 32 mit dem Ankerraum 34 verbunden sein.
Im unbestromten Zustand ist das Druckregelventil geöffnet, d.h. die Ventilfeder 29 drückt das Schließglied 30 aus dem Ventilsitz 20, so dass zwischen Ventilkugel 39 und
Sitzkante 26 Kraftstoff aus dem Ankerraum 34 in den Rücklauf 98 strömen kann. Wird die Magnetspule 45 bestromt, so wird der Anker 32 durch die Magnetkraft und gegen die Federkraft der Ventilfeder 29 angezogen, so dass die Ventilkugel an der Sitzkante 26 anliegt und den Ventilsitz 20 verschließt. Dabei muss die Summe aus Magnetkraft und hydraulischer Kraft, die aus einem Druckunterschied zwischen Hochdruck und
Niederdruck resultiert, größer sein als die Federkraft der Ventilfeder 29. Bei einer Unterbrechung der Bestromung der Magnetspule 45 drückt die Ventilfeder 29 das Schließglied mit der der Ventilkugel 39 aus dem Ventilsitz 20, so dass das Druckregelventil 10 geöffnet wird. Die Ventilfeder 29 muss dabei so stark ausgelegt werden, dass die Federkraft ausreicht, das Druckregelventil 10 auch bei den größten anzunehmenden Betriebsdrücken sicher zu öffnen. Ebenso wird das Druckregelventil 10 nach einem Abstellen des Verbrennungsmotors durch die Ventilfeder 29 geöffnet, um einen Unterdruck im Hochdruckkreislauf des Kraftstoffeinspritzsystems beim Abkühlen des Systems nach Abstellen des Verbrennungsmotors zu vermeiden.
Da der komplette Fluidraum 24, und somit auch der Ankerraum 34 mit Kraftstoff gefüllt sind, welcher den gleichen Druck wie der Kraftstoff im Hochdruckspeicher aufweist, lässt sich am Ankerraum 34 leicht ein Drucksensor 40 integrieren. Der Drucksensor 40 ist dabei durch einen kleinen Steg 23 von dem Ankerraum34 getrennt, wobei die Ver- formung des Stegs 23 leicht detektiert werden kann, so dass auf eine zusätzliche Ab- dichtung des Drucksensors 40 verzichtet werden kann. Alternativ kann der Drucksensor 40 auch direkt am Ankerraum 34 angeordnet werden.
Bei geöffnetem Druckregelventil kühlt der nachströmende Kraftstoff aus dem Fluidraum 3 des Hochdruckspeichers 1 das Druckregelventil 10 inklusive der Magnetspule 45. Ein an der Drosselstelle an der Sitzkante 26 entstehender Wärmeeintrag erwärmt lediglich den Kraftstoff, der direkt danach über den Rücklauf 98 abgeführt wird. Somit ist kein zusätzlicher Wärmeeintrag in die Magnetspule 45 oder den Drucksensor 40 zu erwarten.
In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckregelventils offenbart. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wird im Folgenden nur auf die Unterschiede gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 2 eingegangen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 stellt ein sogenanntes„stromlos geschlossenes" Druckregelventil 10 dar. Dabei ist die Ventilfeder 29 zwischen Anker 32 und Gehäuseteil 12 angeordnet, so dass die Ventilfeder 29 die Ventilkugel 39 gegen den Ventilsitz 20 drückt, sofern die Magnetspule 45 nicht bestromt ist. Die Ventilfeder 29 übt dabei nur eine geringe Kraft auf den Anker 32 aus. Zusätzlich drückt die resultierende hydraulische Kraft die Ventilkugel 39 gegen den Ventilsitz 20. ein Innenpol 13 des Magnetkreises ist in dieser Ausführungsform in das Gehäuseteil 12 integriert, so dass bei Bestromung der Magnetspule 45 das Schließglied 30 mit dem Anker 32 gegen die Federkraft der Ventilfeder 29 in Zeichnungsdarstellung nach unten gezogen wird, und so eine hydraulische Verbindung zwischen Ankerraum 34 und Rücklauf 98 freigibt.

Claims

Ansprüche
1. Druckregelventil (10) für einen Hochdruckspeicher (1), insbesondere einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher, mit einem Gehäuse (12), einem Ventilsitz (20) und einem Schließglied (30), wobei das Schließglied (30) einen Anker (32) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (30) an seiner dem Hochdruckspeicher (1) abgewandten Seite (33) den Ventilsitz (20) verschließt, wobei zwischen dem Ventilsitz (20) und dem Anker (32) ein Ankerraum (34) ausgebildet ist, und wobei an dem Ankerraum (34) ein Drucksensor (40) angeordnet ist.
2. Druckregelventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (32) eine Ausnehmung (35) aufweist, über welche der Hochdruckspeicher (1) hydraulisch mit dem Ankerraum (34) verbunden ist.
3. Druckregelventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (35) als eine Bohrung (36) im Anker (32) ausgeführt ist.
4. Druckregelventil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schließglied einen zylindrischen Bereich (31) und den Anker (32) aufweist, wobei die Bohrung (36) im zylindrischen Bereich (31) konzentrisch zu einer Ventilsachse (25) durch den Ventilsitz (20) verläuft und im Bereich des Ankers schräg, bevorzugt in einem Winkel von 30 bis 45 Grad zu dieser Ventilachse (25) verläuft.
5. Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (35) als eine Nut (37) oder ein Schlitz (38) im Anker (32) ausgeführt ist.
6. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (30) eine Ventilkugel (39) umfasst, welche den Ventilsitz (20) verschließt.
7. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ankerraum (34) und einer Magnetspule (45) ein amagnetischer Dichtring (44) angeordnet ist.
8. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (20) in einen magnetischen Innenpol (22) integriert ist, wobei der Innenpol (22) das Gehäuse (12) des Druckregelventils (10) hydraulisch verschließt.
9. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (32) und dem Ventilsitz (20) eine Feder (29) angeordnet ist.
10. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein magnetischer Innenpol (13) in das Gehäuse (12) des Druckregelventils (10) integriert ist.
11. Hochdruckspeicher (1) mit einem Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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