WO2018050609A1 - Überströmventil, insbesondere zur verwendung in einem kraftstoffeinspritzsystem, hochdruckpumpe sowie kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Überströmventil, insbesondere zur verwendung in einem kraftstoffeinspritzsystem, hochdruckpumpe sowie kraftstoffeinspritzsystem Download PDF

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WO2018050609A1
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valve
housing
fuel
overflow valve
spring chamber
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PCT/EP2017/072810
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Hannes Eisele
Muzaffar Fatdachow
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M59/46—Valves
    • 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
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/004—Sliding valves, e.g. spool valves, i.e. whereby the closing member has a sliding movement along a seat for opening and closing

Definitions

  • the present invention relates to an overflow valve, in particular for
  • a high-pressure pump in particular for generating a fuel injection pressure, as well as a
  • PRIOR ART DE 10 2009 027 146 A1 discloses a high-pressure fuel pump with a suction-side low-pressure region, in which an overflow valve is arranged which has a valve housing secured in a pump housing with an inlet, one or more outlets, a piston unit as a valve element and a valve spring having. The housed in the valve housing
  • Valve element is displaceable in the axial direction parallel to the longitudinal axis of the spill valve and is held by the associated valve spring in a valve closing initial position. If fuel flows in front of the spring-return valve element, it shifts accordingly until the lateral outlet cross-section is released by progressive axial displacement.
  • Overflow valves determine the flow generated by the overflow valve
  • overflow valves of the prior art can be characterized by a leakage in the dynamic seal between the valve element and Valve housing unintentionally get fuel into the rear spring chamber.
  • a filled with fuel spring chamber would complicate a compression of the valve element and block in extreme cases.
  • In order to empty the spring chamber it has already been tried to connect this via a throttle bore with the return.
  • it has been shown that the amount of throttle flowing out of this can flow back into the spring chamber in the opposite direction.
  • the task is based on an overflow valve, a
  • the invention includes the technical teaching that the spring chamber of a spill valve is connected to means for removing there penetrating fuel to produce or preserve a gas bubble in the spring chamber.
  • an overflow valve is supplemented with technical means which ensure a reliable discharge of leakage of the dynamic seal in the spring chamber penetrated fuel.
  • This can be implemented, for example, by pumping or suction of the penetrated fuel.
  • an improved damping is achieved by gas bubble formation in the spring chamber. By the gas bubble in the spring chamber, the response of the spring-piston system is improved and this can accommodate more stroke, resulting in the improved damping.
  • the means for removing fuel penetrating into the spring chamber comprise a check valve, which is connected on the inlet side to the spring chamber in order to discharge the fuel toward the return line in the forward direction.
  • Overflow valve can be supplied.
  • Overflow valve impaired. This creates the prerequisite for using particularly lightweight piston units and to be able to resort to valve springs with a lower spring stiffness.
  • the lower the spring stiffness of the return spring the better the pulsation of the hydraulic circuit can be compensated.
  • a return spring with a spring stiffness of only 3N / mm to 4N / mm are feasible in a generic fuel injection system.
  • check valve itself forms the bottom-side housing plug of the valve housing. Due to this functional integration, separate components are dispensable. Alternatively, it is also conceivable, a prefabricated check valve in a blind hole of a conventional Insert housing plug, in which additionally preferably transverse drainage channels would have to be introduced.
  • the piston unit is cup-shaped, wherein the interior of the cup-shaped piston unit can be used to guide the valve spring.
  • a cup-shaped piston is particularly lightweight due to the design, whereby a valve spring with a lower spring rate can be used.
  • Alloy material preferably aluminum produce.
  • An at least mantle-surface-side sliding coating for example an anodized surface, increases the wear resistance and has a friction-minimizing effect on the inner surface of the valve housing as a sealing partner.
  • penetrating fuel can be reacted with a Venturi nozzle.
  • Venturi nozzle preferably sucks the spring chamber with respect to the fuel that has entered it via a transverse bore at the bottleneck of the nozzle body. The venturi is thereby passing fuel from the
  • the Venturi nozzle acts as a kind of bypass cooling throttle, which provides pressure regulation in the
  • Cooling volume flow increases the robustness of the system. It is conceivable to integrate the Venturi nozzle in the housing plug of the valve housing, which, however, draws on installation space-related limits with regard to the feasible suction power. Preferably, therefore, it is proposed to integrate the Venturi nozzle into a Venturi housing of the housing plug which extends coaxially along the spring space coaxially and may be integral with the housing plug or coupled thereto. So it is the spring chamber used as space for accommodating the venturi.
  • venturi housing is coupled by the proximal end via a hinge connection, preferably ball joint connection with the housing plug. This can compensate for perpendicularity deviations.
  • Housing plug is coupled to the return port.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a fuel injection system with a high-pressure pump
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through an overflow valve according to a first embodiment with integrated in the piston unit
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section through an overflow valve according to a first embodiment with a check valve integrated in a housing plug
  • FIG. 4 shows a detailed view of the overflow valve in the manner of FIG. 3 with a non-return valve integrated in the housing plug
  • FIG. 5 shows a detailed view of the overflow valve in the manner of FIG. 3 with a check valve as the housing plug
  • FIG. 6 shows a partial longitudinal section through an overflow valve in the region of the piston unit, comprising a Leckagefangnut, and
  • FIG. 7 shows a schematic longitudinal section through an overflow valve of a second embodiment with integrated Venturi nozzle.
  • the fuel injection system of Figure 1 promotes via a filter 1 from a fuel tank 2 by means of a fuel pump 3 via a fuel line 4 fuel to a high pressure pump 5, which is designed here as a radial piston pump.
  • the fuel injection system further comprises a metering unit 6 and a high-pressure accumulator 7, which is also referred to as a rail, which in turn is connected to injectors not shown here, which inject the fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the metering unit 6 serves the inflow of fuel from the
  • an overflow valve 8 is arranged, which serves tocard horrin of the fuel delivery pump 3 too much subsidized fuel, which can not reach the high-pressure pump 5 at completely or partially closed metering unit 6 and due to the return line 9 in the fuel tank 2.
  • the fuel delivery pump 3, the metering unit 6 and the Overflow valve 8 are associated with a low circuit of the fuel injection system.
  • the high pressure pump 5 and the high pressure accumulator 7, however, are assigned to a high pressure circuit.
  • the overflow valve 8 comprises a valve housing 10 provided with inlet connection 11 and return connection 12, in which a longitudinally displaceably arranged piston unit 13 is accommodated, which cooperates as a valve element with the return connection 12.
  • the piston unit 13 is acted upon at the rear by a valve spring 14 accommodated in a spring chamber 15 of the valve housing 10 for generating the switching pressure.
  • Embodiment consists of a housed in the valve housing 10 piston unit 13, in which a check valve 16a is used, the inlet side with the spring chamber 15 is in communication and in the forward direction, the fuel from the spring chamber 15 to the return port 12 toward dissipates, which with the - not here further shown - return line is connected.
  • the fuel passes from the check valve 16a via a
  • valve spring 14 accommodated in the spring chamber 15 is supported on the one hand coaxially on the piston unit 13 and on the other hand on a belonging to the valve housing 10 housing plug 18 which is pressed on the bottom side in the valve housing 10.
  • the check valve 16 b is disposed in the bottom-side housing plug 18 and not on the part of
  • Piston unit 13 The discharged via the check valve 16b from the spring chamber 15 fuel passes through a - not shown here - bypass line to the return line.
  • the housing stopper 18 formed with a check valve 16c shown in FIG. 4, the latter is integrated in the pot-shaped housing stopper 18 and consists of a check valve housing 19, a
  • Closure body 20 and an acting thereon valve spring 21 About in the check valve housing 19 arranged transverse bores 22 of the fuel is discharged towards the return line 9.
  • the check valve 16d itself forms the housing plug 18.
  • a blind hole in the housing plug 18 also serves as a check valve housing and is closed by a screw 23, which forms the inflow to the check valve 16d.
  • the known per se valve mechanism is also within said base bore of the
  • the piston unit 13 ' can be cup-shaped.
  • the interior 24 of the cup-shaped piston unit 13 ' serves to guide the valve spring 14.
  • At this lightweight pot-shaped piston unit 13' is externally formed a circumferential circumferential leakage groove 25.
  • the piston unit 13 ' consists in this embodiment of aluminum and is at least mantle surface side anodized in order to minimize the sliding friction against the valve housing 10 and to reduce the associated wear. It makes sense to use this piston unit 13 'in conjunction with a housing-side integrated check valve.
  • Overflow valve 8 "'integrated Venturi 26.
  • the venturi 26 actively removes the fuel entering the spring chamber 15. For this purpose, a continuous volume flow of fuel flows from the inlet 11 through the
  • Venturi nozzle 26 passes in the direction of return line 9 and thereby generates a
  • transverse bore 27 is connected to the suction of fuel to the spring chamber 15 of the spill valve 8 "', so that a correspondingly continuous evacuation of the spring chamber 15 is achieved.
  • the Venturi nozzle 26 is integrated in a longitudinally and coaxially of the spring chamber 15 extending Venturi housing 29.
  • the Venturi housing 29 is fixed via a housing plug 18 relative to the valve housing 10.
  • Housing plug 18 is pressed into the spring chamber 15 on the bottom side.
  • the perpendicularity deviation with respect to the longitudinal axis of the Venturi housing 29 is via a hinge connection 30 between the proximal end of the Venturi housing 29 and the
  • the proximal end of the Venturi housing 29 is that end which faces the housing plug 18 and comes into sealing contact therewith.
  • the Koaxialitätsabweichung is compensated by a side of the distal end of the venturi housing 29 opposite this proximal end.
  • the sliding bush 31 provided for this purpose is equipped with a narrow guide along the lateral surface of the Venturi housing 29 and has a radial degree of freedom on the inner end face of the cup-shaped piston element 13. This radial degree of freedom is by a generous clearance with respect to the penetration of the Venturi housing 29 through the piston member 13 allows.
  • a in the spring chamber 15 around the Venturi housing 29 arranged around and acting in the axial direction of the valve spring 14 is supported by the distal end of the slide bushing 31, whereby upon compression of the valve spring 14, an axial sealing force in
  • the fuel driving the venturi 26 flows from the inlet port 11 via the constriction 28 of the venturi 26 and the
  • Kraftventilfeder 14 displaceably arranged piston unit 13 according to the force exerted by fuel via the inlet port 11 pressure as a valve element with the return port 12 'together, which also with the
  • the metering unit 6 and the overflow valve 8 can also be designed as part of the high-pressure pump. It is also possible, for example, to integrate a check valve directly in the valve housing 10 or to arrange the Venturi nozzle 26 of the last exemplary embodiment near the floor transversely through the valve housing 10, provided that the piston stroke is not impaired thereby. It is also conceivable to firmly press the Venturi nozzle 26 of the last exemplary embodiment into the housing plug 18, if this is feasible
  • venturi housing 29 can be inserted in a corresponding recess of the
  • Housing plug 18 also be clipped. So can the

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überströmventil, eine Hochdruckpumpe und ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe (5) zur Erzeugung eines Einspritzdrucks, deren Pumpenzulaufdruck über ein Überströmventil (8) einstellbar ist, welches eine in einem mit Zulaufanschluss (11) und Rücklaufanschluss (12) versehenen Ventilgehäuse (10) längs verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit (13) aufweist, die als Ventilelement mit dem Rücklaufanschluss (12) zusammenwirkt, und die rückwärtig von mindestens einer in einem Federraum (15) des Ventilgehäuses (10) untergebrachten Ventilfeder (14) zur Erzeugung des Schaltdrucks beaufschlagt ist, wobei der Federraum (15) mit Mitteln zum Entfernen dort eindringenden Kraftstoffs verbunden ist,um im Federraum (15) eine Gasblase zu erzeugen.

Description

Beschreibung
Titel: Überströmventil, insbesondere zur Verwendung in einem
Kraftstoffeinspritzsystem, Hochdruckpumpe sowie Kraftstoffeinspritzsystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überströmventil, insbesondere zur
Verwendung in einem Kraftstoffeinspritzsystem, eine Hochdruckpumpe, insbesondere zur Erzeugung eines Kraftstoffeinspritzdrucks, sowie ein
Kraftstoffeinspritzsystem, wobei dessen Überströmventil eine in einem mit Zulauf- und Rücklaufanschluss versehenen Ventilgehäuse längs gegen die Kraft mindestens einer Ventilfeder verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit aufweist, gemäß der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik Die DE 10 2009 027 146 AI offenbart eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem saugseitigen Niederdruckbereich, in dem ein Überströmventil angeordnet ist, welches ein in einem Pumpengehäuse befestigtes Ventilgehäuse mit einem Einlass, einem oder mehreren Auslässen, eine Kolbeneinheit als Ventilelement und eine Ventilfeder aufweist. Das im Ventilgehäuse untergebrachte
Ventilelement ist in Axialrichtung parallel zur Längsachse des Überströmventils verschiebbar und wird durch die zugeordnete Ventilfeder in einer das Ventil schließenden Ausgangsposition gehalten. Strömt Kraftstoff stirnseitig auf das federrückgestellte Ventilelement ein, so verschiebt sich dieses entsprechend, bis durch fortschreitende Axialverschiebung der seitliche Auslassquerschnitt freigegeben wird. Die Federsteifigkeit der Ventilfeder sowie die Kolbenfläche des
Überströmventils bestimmen dabei den vom Überströmventil erzeugten
Pumpenzulaufdruck.
Bei derartigen Überströmventilen des Standes der Technik kann durch eine Leckage in der dynamischen Abdichtung zwischen Ventilelement und Ventilgehäuse ungewollt Kraftstoff in den rückwärtigen Federraum gelangen. Ein mit Kraftstoff befüllter Federraum würde ein Einfedern des Ventilelements erschweren und im Extremfall blockieren. Um den Federraum zu entleeren, ist bereits versucht worden, diesen über eine Drosselbohrung mit dem Rücklauf zu verbinden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die hieraus ausströmende Drosselmenge in entgegengesetzter Richtung wieder in den Federraum zurückfließen kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem der gattungsgemäßen Art mit einem Überströmventil auszustatten, welches ein Einfedern des Ventilelements zuverlässig gewährleistet.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Überströmventil, einer
Hochdruckpumpe, und einem Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen hinsichtlich des Überströmventils wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Federraum eines Überströmventils mit Mitteln zum Entfernen dort eindringenden Kraftstoffs verbunden ist, um im Federraum eine Gasblase zu erzeugen oder zu bewahren.
Mit anderen Worten wird ein Überströmventil mit technischen Mitteln ergänzt, welche ein zuverlässiges Abführen von durch Leckage der dynamischen Abdichtung in den Federraum eingedrungenen Kraftstoffs gewährleisten. Dies kann beispielsweise durch Abpumpen oder Absaugen des eingedrungenen Kraftstoffs umgesetzt werden. Hierdurch wird eine verbesserte Dämpfung durch Gasblasenbildung im Federraum erzielt. Durch die Gasblase im Federraum wird das Ansprechverhalten des Feder-Kolben-Systems verbessert und dieses kann mehr Hub aufnehmen, was zu der verbesserten Dämpfung führt. Die
Einstellparameter des Rückschlagventils lassen sich in Folge dessen besser steuern und die Pulsation des Hydrauliksystems zur Befüllung der
Hochdruckpumpe wird kompensiert. Durch die verringerte Pulsation entsteht auch weniger Kavitation im Pumpenzulaufkreis. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zum Entfernen von in den Federraum eindringenden Kraftstoffs ein Rückschlagventil, welches einlassseitig mit dem Federraum verbunden ist, um in Durchlassrichtung den Kraftstoff zur Rücklaufleitung hin abzuführen. In der umgekehrten
Sperrrichtung wird ein Rückfließen von durch eine Pumpwirkung abgeführten Kraftstoff in den Federraum verhindert. Hierdurch kann sich im Federraum durch das Ausgasen des hierin eindringenden und wieder abgeführten Kraftstoffs die gewünschte Gasblase bilden bzw. erhalten werden.
In einer ersten Variante der Kraftstoffentleerung des Federraums mittels
Rückschlagventil wird vorgeschlagen, dieses in oder an der Kolbeneinheit anzuordnen. Der aus dem Federraum hierüber abgeführte Kraftstoff gelangt dann über eine Durchgangsbohrung der Kolbeneinheit in Richtung des
Rücklaufanschlusses. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass der abzuführende Kraftstoff auf kurzem Wege dem Rücklaufanschluss des
Überströmventils zugeführt werden kann.
Gemäß einer zweiten Variante wird vorgeschlagen, das Rückschlagventil im bodenseitigen Gehäusestopfen zu integrieren oder im Ventilgehäuse, also an nicht beweglichen Teilen des Überströmventils. Der aus dem Federraum hierüber abgeführte Kraftstoff wird dann wiederum der Rücklaufleitung zugeführt. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass die mit der Integration des
Rückschlagventils verbundene zusätzliche Masse nicht die Dynamik des
Überströmventils beeinträchtigt. Dies schafft die Voraussetzung dafür, besonders leichte Kolbeneinheiten einzusetzen und auf Ventilfedern mit einer geringeren Federsteifigkeit zurückgreifen zu können. Je geringer die Federsteifigkeit der Rückstellfeder ist, desto besser lässt sich die Pulsation des Hydraulikkreises kompensieren. Eine Rückstellfeder mit einer Federsteifigkeit von nur 3N/mm bis 4N/mm sind so bei einem gattungsgemäßen Kraftstoffe inspritzsystem machbar.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Rückschlagventil selbst den bodenseitigen Gehäusestopfen des Ventilgehäuses bildet. Durch diese Funktionsintegration sind separate Bauteile entbehrlich. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, ein vorgefertigtes Rückschlagventil in eine Grundbohrung eines herkömmlichen Gehäusestopfens einzusetzen, in welchen zusätzlich vorzugsweise quer verlaufende Abflusskanäle eingebracht werden müssten.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird
vorgeschlagen, dass die Kolbeneinheit topfförmig ausgebildet ist, wobei der Innenraum der topfförmigen Kolbeneinheit zur Führung der Ventilfeder genutzt werden kann. Ein derartiger topfförmiger Kolben ist bauformbedingt besonders leicht, wodurch eine Ventilfeder mit geringerer Federrate eingesetzt werden kann. Zusätzlich ist es denkbar, die Kolbeneinheit aus einem
Leichtmetallmaterial, vorzugsweise Aluminium, herzustellen. Eine zumindest mantelflächenseitige Gleitbeschichtung, beispielsweise eine eloxierte Oberfläche, erhöht die Verschleißbeständigkeit und wirkt sich reibungsminimierend gegenüber der Innenoberfläche des Ventilgehäuses als Dichtungspartner aus.
Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird
vorgeschlagen, dass die Kolbeneinheit eine außenradial umlaufende
Leckagefangnut aufweist. Die axiale Ausdehnung der Leckagefangnut außen an der Kolbeneinheit sowie deren Positionierung relativ zum Rücklaufanschluss seitens des Ventilgehäuses sind dabei auf die abzuführende
Kolbenleckagemenge abzustimmen, derart, dass vorzugsweise bei jeder
Kolbenstellung eine Verbindung der Leckagefangnut zum Rücklaufanschluss gewährleistet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zum Entfernen von in den Federraum
eindringenden Kraftstoffs mit einer Venturidüse umgesetzt werden. Die
Venturidüse saugt vorzugsweise über eine Querbohrung an der Engstelle des Düsenkörpers den Federraum hinsichtlich des hierin eingedrungenen Kraftstoffs ab. Die Venturidüse wird dabei von hindurchlaufenden Kraftstoff des
Pumpenzulaufdruckkreises angetrieben. Hierdurch wird also ein aktives
Absaugen des Federraums realisiert. Die Venturidüse fungiert gleichzeitig als eine Art Bypass-Kühldrossel, wodurch eine Druckregelung im
Pumpenzulaufdruckkreis möglich ist. Der hierdurch erzeugte separate
Kühlvolumenstrom steigert die Robustheit des Systems. Es ist denkbar, die Venturidüse in den Gehäusestopfen des Ventilgehäuses zu integrieren, was jedoch bauraumbedingte Grenzen hinsichtlich der machbaren Saugleistung nach sich zieht. Vorzugsweise wird daher vorgeschlagen, die Venturidüse in ein Venturi-Gehäuse des Gehäusestopfens zu integrieren, das sich schaftförmig koaxial längs des Federraums erstreckt und einstückig mit dem Gehäusestopfen ausgeführt sein kann oder hiermit gekoppelt. Es wird also der Federraum als Bauraum zur Unterbringung der Venturidüse genutzt. Um
Bauteiltoleranzen zu kompensieren, wird vorgeschlagen, dass das Venturi- Gehäuse seitens des proximalen Endes über eine Gelenkverbindung, vorzugsweise Kugelgelenkverbindung, mit dem Gehäusestopfen gekoppelt ist. Hierüber lassen sich Rechtwinkligkeitsabweichungen ausgleichen.
Koaxialitätsabweichungen lassen sich bei dieser Bauform dadurch ausgleichen, dass das Venturi-Gehäuse seitens des distalen Endes über eine Gleitbuchse seitens der Kolbeneinheit geführt ist, die an der Kolbeneinheit unter
Gewährleistung eines Radialspiels für das Venturi-Gehäuse zur Anlage kommt. Hierdurch ragt das distale Ende des Venturi-Gehäuses aus dem Ventilgehäuse hinaus und kann zum Betrieb der Venturidüse an den Zulaufanschluss mit angeschlossen werden. Das gegenüberliegende Ende des Venturi-Gehäuses bildet den Abfluss der Venturidüse, welcher durch Kanäle innerhalb des
Gehäusestopfens mit dem Rücklaufanschluss gekoppelt ist.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Schaltbilddarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Hochdruckpumpe,
Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein Überströmventil gemäß einer ersten Ausführungsform mit in der Kolbeneinheit integriertem
Rückschlagventil, Figur 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Überströmventil gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem in einem Gehäusestopfen integriertem Rückschlagventil,
Figur 4 eine Detailansicht des Überströmventils nach Art von Figur 3 mit einem im Gehäusestopfen integriertem Rückschlagventil,
Figur 5 eine Detailansicht des Überströmventils nach Art von Figur 3 mit einem Rückschlagventil als Gehäusestopfen,
Figur 6 einen teilweise Längsschnitt durch ein Überströmventil im Bereich der Kolbeneinheit, umfassend eine Leckagefangnut, und
Figur 7 einen schematischen Längsschnitt durch ein Überströmventil einer zweiten Ausführungsform mit integrierter Venturidüse.
Das Kraftstoffeinspritzsystem nach Figur 1 fördert über einen Filter 1 aus einem Kraftstofftank 2 mittels einer Kraftstoffförderpumpe 3 über eine Kraftstoffleitung 4 Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 5, die hier als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist.
Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst weiterhin eine Zumesseinheit 6 und einen Hochdruckspeicher 7, der auch als Rail bezeichnet wird, welcher wiederum mit hier nicht weiter dargestellten Einspritzventilen verbunden ist, die den Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzen.
Die Zumesseinheit 6 dient dazu, den Zufluss an Kraftstoff von der
Kraftstoffförderpumpe 3 zu der Hochdruckpumpe 5 bedarfsabhängig variabel einzustellen. In der Zuleitung von der Kraftstoffförderpumpe 3 zu der
Zumesseinheit 6 ist ein Überströmventil 8 angeordnet, das dazu dient, von der Kraftstoffförderpumpe 3 zu viel geförderten Kraftstoff, welcher bei ganz oder teilweise geschlossener Zumesseinheit 6 nicht zur Hochdruckpumpe 5 gelangen kann, abzusteuern und über die Rücklaufleitung 9 in den Kraftstofftank 2 zurückzuführen. Die Kraftstoffförderpumpe 3, die Zumesseinheit 6 und das Überströmventil 8 sind einem Niederkreislauf des Kraftstoffeinspritzsystems zugeordnet. Die Hochdruckpumpe 5 und der Hochdruckspeicher 7 sind dagegen einem Hochdruckkreislauf zugeordnet.
Das Überströmventil 8 umfasst ein mit Zulaufanschluss 11 und Rücklauf- anschluss 12 versehenes Ventilgehäuse 10, in dem eine längs verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit 13 untergebracht ist, die als Ventilelement mit dem Rücklaufanschluss 12 zusammenwirkt. Die Kolbeneinheit 13 ist rückwärtig von einer in einem Federraum 15 des Ventilgehäuses 10 untergebrachten Ventilfeder 14 zur Erzeugung des Schaltdrucks beaufschlagt.
Das in Figur 2 detailliert dargestellte Überströmventil 8' einer ersten
Ausführungsform besteht aus einer in dem Ventilgehäuse 10 untergebrachten Kolbeneinheit 13, in welcher ein Rückschlagventil 16a eingesetzt ist, das einlassseitig mit dem Federraum 15 in Verbindung steht und in Durchlassrichtung den Kraftstoff aus dem Federraum 15 zum Rücklaufanschluss 12 hin abführt, welcher mit der - hier nicht weiter gezeigten - Rücklaufleitung verbunden ist. Dabei gelangt der Kraftstoff vom Rückschlagventil 16a aus über eine
Durchgangsbohrung 17 der Kolbeneinheit 13 an den Rücklaufanschluss 12. Die in Federraum 15 untergebrachte Ventilfeder 14 stützt sich einerseits koaxial an der Kolbeneinheit 13 ab und andererseits an einem zum Ventilgehäuse 10 gehörigen Gehäusestopfen 18, der bodenseitig in das Ventilgehäuse 10 eingepresst ist.
Gemäß der in der Figur 3 dargestellten Variante ist das Rückschlagventil 16b im bodenseitigen Gehäusestopfen 18 angeordnet und nicht seitens der
Kolbeneinheit 13. Der über das Rückschlagventil 16b aus dem Federraum 15 abgeführte Kraftstoff gelangt durch eine - hier nicht weiter dargestellte - Bypassleitung zur Rücklaufleitung 9.
Bei der in Figur 4 dargestellten Variante des mit einem Rückschlagventil 16c ausgebildeten Gehäusestopfens 18 ist dieser im topfförmigen Gehäusestopfen 18 integriert und besteht aus einem Rückschlagventilgehäuse 19, einem
Verschlusskörper 20 sowie einer hierauf einwirkenden Ventilfeder 21. Über in dem Rückschlagventilgehäuse 19 angeordnete Querbohrungen 22 wird der Kraftstoff Richtung Rücklaufleitung 9 abgeführt.
Bei der Variante nach Figur 5 bildet das Rückschlagventil 16d selbst den Gehäusestopfen 18. Eine Grundbohrung im Gehäusestopfen 18 dient gleichzeitig als Rückschlagventilgehäuse und ist über eine Schraubhülse 23 verschlossen, welche den Zufluss zum Rückschlagventil 16d bildet. Die an sich bekannte Ventilmechanik ist ebenfalls innerhalb der besagten Grundbohrung des
Rückschlagventils 16d in üblicher Weise angeordnet.
Gemäß Figur 6 kann die Kolbeneinheit 13' topfförmig ausgebildet sein. Der Innenraum 24 der topfförmigen Kolbeneinheit 13' dient dabei der Führung der Ventilfeder 14. An dieser leichtbauenden topfförmigen Kolbeneinheit 13' ist außenradial eine umlaufende Leckagefangnut 25 ausgebildet. Die Kolbeneinheit 13' besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus Aluminium und ist zumindest mantelflächenseitig eloxiert, um die Gleitreibung gegenüber dem Ventilgehäuse 10 zu minimieren sowie den hiermit in Verbindung stehenden Verschleiß zu reduzieren. Es bietet sich an, diese Kolbeneinheit 13' in Verbindung mit einem gehäuseseitig integrierten Rückschlagventil zu nutzen.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 7 zeichnet sich durch eine im
Überströmventil 8"' integrierte Venturidüse 26 aus. Die Venturidüse 26 entfernt aktiv den in den Federraum 15 eindringenden Kraftstoff. Hierfür strömt ein kontinuierlicher Volumenstrom an Kraftstoff aus dem Zulauf 11 durch die
Venturidüse 26 hindurch in Richtung Rücklaufleitung 9 und erzeugt dabei einen
Druckabfall gemäß Bernoulli-Gesetz im Bereich der Engstelle 28, so dass es in der hiervon abzweigenden Querbohrung 27 zu einer Saugwirkung kommt. Die Querbohrung 27 ist zur Absaugung von Kraftstoff an den Federraum 15 des Überströmventils 8"' angebunden, so dass ein entsprechend kontinuierliches Evakuieren des Federraums 15 erzielt wird.
Die Venturidüse 26 ist in einem sich längs und koaxial des Federraums 15 erstreckenden Venturi-Gehäuse 29 integriert. Das Venturi-Gehäuse 29 ist über einen Gehäusestopfen 18 gegenüber dem Ventilgehäuse 10 fixiert. Der
Gehäusestopfen 18 ist bodenseitig in den Federraum 15 eingepresst. Um die während der axialen Bewegung der Kolbeneinheit 13 relativ zum Ventilgehäuse 10 fertigungstoleranzbedingt auftretenden Bauteilpositionsabweichungen hinsichtlich der Koaxialität und Rechtwinkligkeit auszugleichen, sind hier besondere Maßnahmen getroffen. Die Rechtwinkligkeitsabweichung bezüglich der Längsachse des Venturi-Gehäuses 29 wird über eine Gelenkverbindung 30 zwischen dem proximalen Ende des Venturi-Gehäuses 29 und dem
Gehäusestopfen 18 kompensiert. Das proximale Ende des Venturi-Gehäuses 29 ist dasjenige Ende, welches dem Gehäusestopfen 18 zugewandt ist und hieran dichtend zu Anlage kommt. Die Koaxialitätsabweichung wird hingegen durch eine seitens des diesem proximalen Ende gegenüberliegenden distalen Endes des Venturi-Gehäuses 29 kompensiert. Die hierfür vorgesehene Gleitbuchse 31 ist mit einer engen Führung entlang der Mantelfläche des Venturi-Gehäuses 29 ausgestattet und besitzt einen radialen Freiheitsgrad auf der inneren Stirnfläche des napfförmigen Kolbenelements 13. Dieser radiale Freiheitsgrad wird durch eine großzügige Spielpassung bezüglich der Durchdringung des Venturi- Gehäuses 29 durch das Kolbenelement 13 ermöglicht. Eine im Federraum 15 um das Venturi-Gehäuse 29 herum angeordnete und in Axialrichtung wirkende Ventilfeder 14 stützt sich seitens des distalen Endes an der Gleitbuchse 31 ab, wodurch beim Komprimieren der Ventilfeder 14 eine axiale Dichtkraft im
Kontaktbereich zwischen der Gleitbuchse 31 und dem Kolbenelement 13 erzeugt wird, so dass trotz des radialen Freiheitsgrads eine Abdichtung vor
eindringendem Kraftstoff aus dem Zulauf 11 in den Federraum 15 entsteht.
Somit strömt der die Venturidüse 26 antreibende Kraftstoff ausgehend vom Zulaufanschluss 11 über die Engstelle 28 der Venturidüse 26 und die
Gelenkverbindung 30 in den Gehäusestopfen 18 und von der hierin
eingebrachten Kanalführung über den Rücklaufanschluss 12 im Ventilgehäuse 10 zur Rücklaufleitung 9 des Kraftstoffförderkreislaufs.
Im Rahmen der Überströmventilfunktion wirkt die längs entgegen der
Kraftventilfeder 14 verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit 13 gemäß des von Kraftstoff über den Zulaufanschluss 11 ausgeübten Drucks als Ventilelement mit dem Rücklaufanschluss 12' zusammen, welcher ebenfalls mit der
Rücklaufleitung 9 verbunden ist. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So können die Zumesseinheit 6 und das Überströmventil 8 auch als Teil der Hochdruckpumpe ausgeführt werden. Es ist beispielsweise auch möglich, ein Rückschlagventil direkt im Ventilgehäuse 10 zu integrieren oder die Venturidüse 26 des letzten Ausführungsbeispiels bodennah quer durch das Ventilgehäuse 10 anzuordnen, sofern der Kolbenhub hierdurch nicht beeinträchtigt wird. Ebenfalls ist es denkbar, die Venturidüse 26 des letzten Ausführungsbeispiels auch in den Gehäusestopfen 18 fest einzupressen, falls eng realisierbare
Fertigungstoleranzen dies zulassen. Ferner kann zur Vereinfachung der Montage das Venturi-Gehäuse 29 in eine korrespondierende Ausnehmung des
Gehäusestopfens 18 auch eingeclipst werden. Genauso kann auch die
Gleitbuchse 31 die zugeordnete Kolbeneinheit 13 eingeclipst werden, um die Montage zu vereinfachen.

Claims

Ansprüche
1. Überströmventil (8), insbesondere zur Verwendung in einem
Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend eine in einem mit Zulaufanschluss (11) und Rücklaufanschluss (12) versehenen Ventilgehäuse (10) längs verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit (13), die als Ventilelement mit dem Rücklaufanschluss (12) zusammenwirkt, und die rückwärtig von mindestens einer in einem Federraum (15) des Ventilgehäuses (10) untergebrachten Ventilfeder (14) zur Erzeugung des Schaltdrucks beaufschlagt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (15) mit Mitteln zum Entfernen dort eindringenden Kraftstoffs verbunden ist, um im
Federraum (15) eine Gasblase zu erzeugen.
2. Überströmventil (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entfernen von in den Federraum (15) eindringenden Kraftstoffs ein Rückschlagventil (16a- 16d) umfassen, das einlassseitig mit dem Federraum (15) verbunden ist, um in Durchlassrichtung den Kraftstoff zur Rücklaufleitung (9) hin abzuführen.
3. Überströmventil (8) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (16a) in der Kolbeneinheit (13) angeordnet ist, wobei der aus dem Federraum (15) hierüber abgeführte Kraftstoff über eine Durchgangsbohrung (17) der Kolbeneinheit (13) dem Rücklaufanschluss (12) zugeführt wird.
4. Überströmventil (8) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (16b) in einem bodenseitigen Gehäusestopfen (18) oder im Ventilgehäuse (10) angeordnet ist, wobei der aus dem Federraum (15) hierüber abgeführte Kraftstoff der Rücklaufleitung (9) zugeführt wird.
Überströmventil (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (16d) den
Gehäusestopfen (18) bildet.
Überströmventil (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entfernen von in den Federraum (15) eindringenden Kraftstoffs eine Venturidüse (26) umfassen, die von hindurchlaufenden Kraftstoff des
Pumpenzulaufdruckkreises angetrieben ist, wobei eine Querbohrung (27) an einer Engstelle (28) der Venturidüse (26) mit dem Federraum (15) in Verbindung steht, um den hierin eindringenden Kraftstoff durch Absaugen zu entfernen.
Überströmventil (8) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse (26) in einem Venturi- Gehäuse (29) der Kolbeneinheit (13) integriert ist, der sich koaxial längs des Federraums (15) erstreckt.
Überströmventil (8) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Venturi-Gehäuse (29) seitens eines proximalen Endes über eine Gelenkverbindung (30) mit dem
Gehäusestopfen (18) gekoppelt und hierüber an den Rücklaufanschluss (12) angeschlossen ist.
Überströmventil (8) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Venturi-Gehäuse (29) seitens eines distalen Endes über eine Gleitbuchse (31) geführt ist, die an der Kolbeneinheit (13) unter Gewährleistung eines Radialspiels für das Venturi-Gehäuse (29) zur Anlage kommt, wobei der Zulaufanschluss (11) am distalen Ende des Venturi-Gehäuses (29) zum Betrieb der Venturidüse (26) angeschlossen ist.
10. Überströmventil (8) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (13') topfförmig ausgebildet ist, wobei der Innenraum (24) der topfförmigen
Kolbeneinheit (13') der Führung der Ventilfeder (14) dient.
11. Überströmventil (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (13') eine außenradial umlaufende Leckagefangnut (24) aufweist, welche eine Verbindung zum Rücklaufanschluss (12) hin herstellt.
12. Überströmventil (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (13) aus einem Leichtmetallmaterial hergestellt ist, das zumindest mantelflächenseltig mit einer Gleitbeschichtung versehen ist.
13. Hochdruckpumpe (5), insbesondere zur Erzeugung eines
Einspritzdrucks bei einem Kraftstoffe inspritzsystem, in deren
Pumpenzulaufkreis ein Überströmventil (8) nach einem der
vorstehenden Ansprüche eingesetzt ist.
14. Kraftstoffeinspritzsystem eines Kraftfahrzeuges mit einem
Überströmventil (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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