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1. (WO2018134193) DRUCKREGULIERER FÜR EINE GEMEINSAME KRAFTSTOFFLEITUNG EINER HOCHDRUCKEINSPRITZANLAGE
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Druckregulierer für eine gemeinsame Kraftstoff leitung einer

Hochdruckeinspritzanlage

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckregulierer, der mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung einer Hochdruckeinspritzanlage kombiniert ist, die eine Brennkraftmaschine versorgt, wobei der Regulierer ein elektromagnetisches Ventil mit einem Druckschwellenwert umfasst, dessen Eingang mit der Hochdruckkammer der Kraftstoff leitung verbunden ist und dessen Ausgang in eine Entlastungskammer mündet, die mit der Flüssigkeitsrückführung verbunden ist, wobei das Ventil einen Körper, durch den ein Kanal verläuft, dessen Eingang mit der Hochdruckkammer verbunden ist und dessen Ausgang durch den Ventilsitz in die Entlastungskammer mündet, und ein Verschlussorgan in Form einer Kugel aufweist, die vom Ende der Stange getragen wird, die mit dem Elektromagnetkern fest verbunden ist und den Hohlraum durchquert.

Stand der Technik

Ein derartiger Druckregulierer ist für Systeme einer gemeinsamen Dieselkraftstoffleitung bekannt. Bisher wurde dieser Typ Regulierer vor allem als gesteuertes Entlastungsventil und weniger als Druckregulierer als solcher verwendet.

Heute wird er immer mehr zum Regulieren des Drucks in der gemeinsamen Kraftstoffleitung in einem immer größeren Druck/Durchsatz- Bereich in stabiler Weise beispielsweise zum Heizen des Dieselkraftstoffs im Rückführungskreislauf verwendet, um die Paraffinierung des Dieselkraftstofffilters zu vermeiden.

In diesem Fall muss die Stabilität des Drucks der Kraftstoffleitung, der durch den Regulierer reguliert wird, stark gefördert werden, da er indirekt durch die Umweltschutznormen bedingt ist.

Verschiedene konstruktive Verbesserungen zum Steigern der Stabilität des durch den Regulierer regulierten Drucks sind in den Dokumenten DE 10 2007 013 525 und DE 10 2013 222 483 der Anmelderin beschrieben.

Die Steigerung des Drucks in der gemeinsamen Kraftstoff leitung der Systeme der letzten Generation, die mit Drücken von 2500-2700, sogar 3000 bar, funktionieren, führt außerdem zum immer stärkeren Miniaturisieren der Geometrie des Ventilkörpers. Die feine Geometrie dieses Teil hat einen großen Einfluss auf die Strömung des Fluids, das sich vom hohen Druck zur Rückführung durch den Sitz des Ventilkörpers entlastet. Eine sogar minimale Änderung der Strömungslinien stromabwärts des Durchgangsquerschnitts des Sitzes des Ventilkörpers beeinflusst direkt die resultierende hydraulische Kraft, die auf die Kugel/Stangen-Baugruppe und folglich das Gleichgewicht der Kräfte aufgebracht wird: die hydraulische Kraft, die durch Schieben auf die Kugel/Stangen-Baugruppe öffnet und die magnetische Kraft des Elektromagneten, die dieser entgegenwirkt. Der regulierte Kraftstoffleitungsdruck kann somit direkt beeinflusst werden. Ganz besonders können die Rückführungszonen, die aus Wirbeln bestehen, erscheinen, die selbst sehr vom mittleren Druck stromabwärts des Rückführungskreislaufs abhängen, und folglich bildet dies eine potentielle Quelle für Schwankungen der gesamten hydraulischen Kraft, die auf die Stangen/Kugel-Baugruppe ausgeübt wird.

Hydraulische Simulationen haben gezeigt, dass verschiedene Typen von Strömungen am Ventilausgang für einen Bereich von erhöhtem Durchsatz/Druck vorhanden sein konnten.

Diese Typen von Strömungen sind eine Funktion der Verteilung des stromabseitigen Drucks um die Kugel/Stangen-Baugruppe, der die resultierende Kraft verändert und Nicht- Linearitäts- Effekte der hydraulischen Kraft erzeugt. Diese Nicht- Linearität erzeugt Druckinstabilitäten der regulierten Kraftstoffleitung.

Das Dokument DE 10 2012 111106 beschreibt einen elektromagnetischen Druckregulierer und stellt diesen dar, dessen Ventilsitz 11, der mit dem Verschlussorgan 12 zusammenwirkt, mit festen Schaufeln 18a,b,c,d mit sehr komplexer Form versehen ist, die radial den Ventilsitz in der Entlastungskammer verlängern. Diese sehr komplexe Form des Ventilsitzes und seiner Verlängerung soll die Strömung durch Verringern der Turbulenzen des Ventilsitzes verbessern, der seinerseits gemäß einem gekrümmten Querschnitt aufgeweitet ist. Das Ende der Stange des Elektromagneten trägt die Kugel, die den Verschluss bildet. Sie wird durch die Ränder der festen Schaufeln auf der axialen inneren Seite geführt. Aber diese Lösung wäre aufgrund der Komplexität ihrer Geometrie zu kostspielig zu industrialisieren und wäre nicht für Anwendungen auf das Kraftfahrzeug geeignet.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Druckregulierer zu entwickeln, der ermöglicht, eine zusätzliche Stabilität in einem Druck/Durchsatz-Funktionsbereich zu haben, und zwar mit verringerten, wirtschaftlichen Mitteln, die mit dem Ziel dieses Regulierers kompatibel sind.

Darlegung und Vorteile der Erfindung

Dazu hat die Erfindung als Gegenstand einen Druckregulierer des vorstehend definierten Typs, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz mit einem Strahlreguliererelement bedeckt ist, das eine Regulierungskammer mit dem Ventilsitz bildet, wobei dieses Strahlreguliererelement von mindestens einem Durchgang durchquert wird, der die Regulierungskammer und die Entlastungskammer verbindet, die mit dem Entlastungsflüssigkeitsausgang verbunden ist, um die Flüssigkeitsströmungslinien durch den Durchgang zu orientieren und einen Stabilisierungsdruck des Flusses in der Regulierungskammer zu erzeugen.

Der Querschnitt des Durchgangs zwischen der Regulierungskammer und der Entlastungskammer am Ausgang erzeugt einen Druckabfall, um einen Druck im Inneren der Regulierungskammer zu erzeugen. Dieser Druck wird durch dieses Strahlreguliererorgan stabilisiert, das den hydraulischen Fluss direkt stromabwärts der Strömung nahe der Kugel/Stangen- Baugruppe richtet und die Effekte der Schwankungen des hydraulischen Flusses beträchtlich vermindert. Daraus ergibt sich eine starke Verbesserung der Stabilität in einem noch größeren Druck/Durchsatz- Funktionsbereich als dem aktuellen.

Die Form des Strahlreguliererorgans ist vorteilhafterweise sehr einfach, wobei sie durch die Beilagscheibe gemäß den verschiedenen Strukturen des Körpers des Regulierers für die Anpassung an den Spalt gemäß jedem Fall/jeder Anwendung anpassbar ist.

Die Erfindung vereinfacht beträchtlich die Ausführung eines Druckregulierers, der verschiedenen Funktionsparametern entspricht. Somit werden die Druckregulierer von verschiedenen Serien gemäß den Anwendungen mit Strahlreguliererorganen hergestellt, die jeder Anwendung entsprechen.

Gemäß einem anderen vorteilhaften Merkmal ist das Strahlreguliererorgan, das den Ventilsitz bedeckt, eine Platte, die an die Fläche des Ventilkörpers um den Ventilsitz angelegt ist, wobei diese Platte mit einer Aussparung versehen ist, die die Regulierungskammer bildet, die mit der Entlastungskammer durch mindestens einen Durchgang verbunden ist.

Gemäß einem anderen vorteilhaften Merkmal ist das Strahlreguliererelement von der Stange des Elektromagneten durchquert, die das Verschlussorgan des Ventils trägt, wobei ein Durchgang für die Entlastungsflüssigkeit frei gelassen ist.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal umfasst das Strahlreguliererelement eine Öffnung, die von der Stange des Elektromagneten durchquert wird, die das Verschlussorgan trägt, und mindestens eine andere Öffnung, die somit die Regulierungskammer mit der Entlastungskammer verbindet.

Der ringförmige Durchgangsquerschnitt, der zwischen dem Außendurchmesser der Stange in der Regulierungsposition und dem Durchmesser der zentralen Öffnung des Strahlreguliererelements definiert ist, und der angepasste Querschnitt der eventuellen anderen Öffnungen erzeugt einen optimalen Druckabfall zum Erzeugen eines Drucks im Inneren der Regulierungskammer. Andere Öffnungen am Umfang können hinzugefügt werden, um andere Strömungslinien des Rückführungsflusses zu orientieren und den Druckabfall in Abhängigkeit vom Hub der Stange einzustellen. Die anderen Öffnungen sind vorteilhafterweise symmetrisch um die Achse verteilt.

Die Form des Strahlreguliererorgans und der inneren Kontur des Volumens, die Anzahl, die Größe und die Form der Öffnungen werden durch eine Simulation in Abhängigkeit von der Geometrie der anderen Teile des Ventilkörpers und der Stange optimiert.

Das Strahlreguliererorgan ist vorteilhafterweise ein metallisches Teil.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Kombination, die aus einem Druckregulierer, wie vorstehend definiert, und einer gemeinsamen Kraftstoff leitung einer Hochdruckeinspritzanlage gebildet ist.

Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Hilfe von zwei Ausführungsformen eines Druckregulierers genauer beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in denen:

Fig. 1 ein axialer Schnitt einer ersten Ausführungsform eines Druckregulierers gemäß der Erfindung ist,

Fig. la eine Schnittansicht des Druckregulierers ist, der gegenüber dem Ende der gemeinsamen Kraftstoffleitung dargestellt ist, an der er installiert ist,

Fig. lb eine Ansicht des vorderen Endes des Druckregulierers im vergrößerten Maßstab ist, der im Schnitt dargestellt ist, der das Ventil von der Aufnahme getrennt zeigt, in der es am Ende des Körpers des Regulierers installiert ist,

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des Druckregulierers ist, die auf das vordere Ende des Druckregulierers begrenzt ist.

Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung

Gemäß Fig. 1 und den Detailansichten der Fig. la, lb hat die Erfindung als Gegenstand einen Druckregulierer 1, der mit einem Ventil 2 versehen ist, das durch einen Elektromagneten 3 gesteuert wird, wobei dieser Regulierer mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung 4 einer Anlage zum Einspritzen von Kraftstoff unter hohem Druck in eine Brennkraftmaschine kombiniert ist.

Nur das Ende der gemeinsamen Kraftstoffleitung 4, das den Druckregulierer 1 aufnimmt, ist dargestellt.

Die Komponenten 1, 2, 3, 4 der so gebildeten Baugruppe weisen zumindest teilweise eine Rotationssymmetrie um die Achse XX auf.

Der Druckregulierer 1 regelt den hohen Druck in der gemeinsamen Kraftstoffleitung 4 auf einen Solldruck, indem er sich öffnet, um die Entlastungsflüssigkeit von der Hochdruckkammer 42 auszulassen.

Gemäß den Figuren 1, la ist die gemeinsame Kraftstoffleitung 4 aus einem zylindrischen Körper 41 mit der Achse XX mit dicker Wand gebildet, die die Hochdruckammer 42 umgibt, deren Ausgänge mit den Hochdruckeinspritzdüsen verbunden sind und von der ein Eingang mit der Hochdruckpumpe der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Der Körper 41 umfasst eine Aufnahme 43, die an der Außenseite durch einen Eingang 44 mündet, der mit einem Innengewinde 441 versehen ist, um den Druckregulierer 1 anzuschrauben. Die Aufnahme 43 bildet einen Absatz 431 an ihrer Verbindungsstelle mit der Öffnung der Kammer 42, um eine Dichtungsanlage für den Regulierer 1 zu verwirklichen. Die Aufnahme 43 weist auch einen Ausgang 45 für die Flüssigkeit der Kraftstoffleitung 4 auf, die den Regulierer 1 durchquert. Der Ausgang 45 ist mit dem Kraftstoffreservoir verbunden.

Gemäß den Fig. la, lb weist der Druckregulierer 1 einen zylindrischen Körper 11 auf, durch den eine axiale Bohrung 12 verläuft, die auf der Seite der gemeinsamen Kraftstoffleitung in einen Hohlraum 13, der das Ventil 2 aufnimmt, mittels einer Entlastungskammer 14 mit einem Durchmesser, der größer ist als jener der Bohrung 12, die durch radiale Bohrungen 15 mit der Rückführung 45 der gemeinsamen Kraftstoff leitung 4 in Verbindung steht, mündet.

Am anderen Ende weist der Körper 11 eine Aufnahme 16 für den Elektromagneten 3 auf, die durch einen Deckel 161 geschlossen ist, der in den Körper eingepresst ist (111) und selbst durch ein Verbindungselement 17 bedeckt ist, das mit dem Elektromagneten 3 durch eine nicht dargestellte Verkabelung verbunden ist.

Das Ventil 2 besteht aus einem Ventilkörper 21 in Form einer Platte, die von einem axialen Kanal 22 durchquert wird, dessen Eingang auf der Seite der gemeinsamen Kraftstoffleitung 4 sich in einem Stutzen 21 befindet, der mit einem Filter 23 in Form einer Kappe bedeckt ist. Der Kanal 22 mündet in einen Ventilsitz 24 mit konischer Form. Die Fläche 21a des Körpers 21, in die der Sitz 24 mündet, ist mit einer Platte 25 bedeckt, die eine Regulierungskammer 251 über dem Ventilsitz 24 bildet und mit einer Öffnung 252 versehen ist. Diese Platte 25 ist im Allgemeinen am Boden 131 der Aufnahme 13 mit Zwischenfügung eines ringförmigen Passstücks 26

abgestützt, das die Öffnung 252 frei lässt. Dieses Passstück 26 ermöglicht es, die verschiedenen Anpassungen von Ventilen und Elektromagneten für ein und denselben Körper 11 des Druckregulierers zu kompensieren. Die Platte 25, die ein Strahlreguliererelement für die Entlastungsflüssigkeit bildet, die aus dem Ventil 2 austritt, begrenzt somit die Regulierungskammer 251.

Das Ventil 2 weist ein Verschlussorgan 27 in Form einer Kugel auf, die vom konischen Ende 321 der Stange 32 des Elektromagneten 3 getragen wird.

Die andere Seite 21b des Körpers 21 weist eine Dichtungskante 212 auf, um an den Absatz 431 der Aufnahme 43 angelegt zu werden und eine dichte Trennung für den Betriebsdruck der gemeinsamen Kraftstoffleitung zu verwirklichen, so dass die Übermittlung von Flüssigkeit zum Ausgang nur über den Kanal 22 des Ventils 2 erfolgen kann.

Die Öffnung 252 ist vom konischen Ende 321 der Stange des Elektromagneten durchquert, während ein kreisförmiger Raum belassen ist, der die Regulierungskammer 251 mit der Entlastungskammer 14 verbindet. Die Platte 25 bricht den Flüssigkeitsstrahl am Ausgang des Ventilsitzes 24 und erzeugt in dieser Regulierungskammer 251 einen Zwischendruck zwischen dem hohen Druck der gemeinsamen Kraftstoffleitung 4 und dem Rückführungsdruck in der Entlastungskammer 14, der praktisch gleich dem Umgebungsdruck ist, indem die Entlastungsflüssigkeit durch die Öffnung des Ventils 2 freigegeben wird.

Die freie Oberfläche zwischen dem konischen Ende 321 und der Öffnung 252 vergrößert sich, wenn das Ventil sich öffnet und das konische Ende 321 zurückweicht. Die Flüssigkeit, die aus dem Ventil 2 entweicht, wird zwangsläufig zur Öffnung 252 gelenkt, so dass sie in der Entlastungskammer 14, dann in den radialen Bohrungen 15 zur Rückführung 45 ankommt.

Der Elektromagnet 3, der das Ventil 2 steuert, weist einen Kern 31 auf, der die Stange 32 trägt, deren konisches Ende 321 mit der Kugel 27 ausgestattet ist, die das Verschlussorgan des Ventils 2 bildet, wie dies vorstehend beschrieben wurde.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kern 31 des Elektromagneten 3 ein ebener Kern, ohne dass jedoch die Erfindung auf diesen Typ von Elektromagnetkern begrenzt ist.

Der Kern 31 ist mit der Stange 32 fest verbunden, die in der Bohrung 12 in der Verschlussrichtung F des Ventils 2 durch den Elektromagneten 3 geschoben gleitet, der gesteuert wird, um den hohen Druck auf den Solldruck zu regulieren. Da der Flüssigkeitsfluss aus der Regulierungskammer 251 durch den Durchgang austreten muss, der in der Öffnung 252 freigelassen ist, wird er selbst stabilisiert, das heißt reguliert, was die Ankunft der Entlastungsflüssigkeit abschwächt und die Schwingungen des Strahls, der zwischen dem Sitz 24 und der Kugel 27 durchgeht, dämpft.

Der Kern 31 ist in der Aufnahme 16 durch den Deckel 161 bedeckt, der in die Aufnahme 16 durch die umgebogenen Ränder 111 eingepresst ist. Der Elektromagnet weist eine Spule 33 auf, die in den Körper 11 des Druckregulierers eingebettet ist. Eine Rückstellfeder 34 liegt an der Fläche des Kerns 31 an, die zur Kraftstoff leitung gewandt ist, um in der Öffnungsrichtung des Ventils 2 zu wirken. Diese Rückzugsbewegung des Kerns 31 und der Stange 32 wird dadurch begrenzt, dass er am Deckel 161 zur Anlage kommt.

Der Druckregulierer 1 ist an der Kraftstoff leitung 4 mittels einer Mutter 18 befestigt, die frei den zylindrischen Körper 11 umgibt und an einem Ring 181 anliegt, der mit einer Nut 112 des Körpers 11 in Eingriff steht.

Das Außengewinde 182 der Mutter 18 wird in das Innengewinde 441 geschraubt und die Dichtungskante 212 des Körpers 21 des Ventils kommt zwangsläufig an der Oberfläche des Absatzes 431 zur Anlage, um die Dichtheit sicherzustellen.

Eine Dichtung 19 ist außerdem in einer Nut 112 vorgesehen, um die Dichtheit zwischen der Wand der Aufnahme 43 und dem Körper 11 für die Flüssigkeitsrückführung zu verwirklichen, die aus den radialen Bohrungen 15 zur Rückführung 45 austritt, die in die gemeinsame Kraftstoff leitung 4 integriert ist.

Wenn im Druckregulierer 1 gemäß der Erfindung sich das Ventil 2 durch den Rückzug der Stange 2 und des Verschlussorgans 27 öffnet (zur Verschlussrichtung F entgegengesetzte Richtung), geht die Entlastungsflüssigkeit unter hohem Druck, die von der Hochdruckkammer 42 über den Filter 23 und den Kanal 22 ankommt, zwischen der Kugel 27 und dem Ventilsitz 24 hindurch und kommt in der Regulierungskammer 251 an, in der die Flüssigkeit sich sammelt und ihre Bewegung dämpft, um somit zwangsweise in die Öffnung 252 orientiert zu werden und den Querschnitt zu durchqueren, der durch das konische Ende 321

freigegeben ist. Der Flüssigkeitsfluss stellt einen Zwischendruck zwischen jenem der Hochdruckkammer 42 und dem Ausgangsdruck her, der praktisch auf Umgebungsdruck liegt. Dieser Zwischendruck reguliert den Fluss, der im Zwischenraum zwischen der Öffnung 252 und dem konischen Ende 321 der Stange austritt. Dieser Zwischendruck ermöglicht es, die Turbulenzen am Ausgang des Sitzes 24 zu verringern. Der Entlastungsfluss ist zum offenen Zwischenraum zwischen der Stange 321 und dem Rand der Öffnung 252 orientiert. Dieser Entlastungsflüssigkeitsfluss, der so umgelenkt wird, stabilisiert die Funktion des Regulierers 1 und der gemeinsamen Kraftstoffleitung 4, deren Druck fein auf den Solldruck stabilisiert wird.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform 2a des Druckregulierers 1. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorangehenden durch das Strahlreguliererelement 25a, das mit einer axialen Öffnung 252a für das Ende 321 der Stange 32 sowie Öffnungen 252b, die um die Achse verteilt sind, versehen ist, um durch ihre Druckabfälle einen Druck der Regulierungskammer 251a herzustellen, der den Druck in der Hochdruckkammer 42 der gemeinsamen Kraftstoffleitung 4 stabilisiert. Die Öffnungen 252b sind vorzugsweise mit einer Rotationssymmetrie um die Achse XX verteilt, um den Entlastungsfluss zu regulieren und zur Entlastungskammer 14 zu verteilen, während ein Zwischendruck mit wirksamem Pegel in der Regulierungskammer 251a erzeugt wird. Die Anzahl, die Abmessungen und die Verteilung der Flussdurchgangsquerschnitte der verschiedenen Öffnungen 251a, 251b werden vorzugsweise durch Simulationen definiert.

Die verschiedenen Ausführungsformen sind sehr einfach und passen sich insbesondere an jeden Typ von Druckregulierern einer gemeinsamen Kraftstoffleitung an.

Nomenklatur

Druckregulierer

11 Körper

111 umgebogener Rand/Einpressung

112 Nut

113 Nut

12 Ventil

13 Hohlraum

14 Entlastungskammer

15 Radiale Bohrung

16 Aufnahme

161 Deckel

162 umgebogener Rand/Einpressung

17 Verbindungselement

18 Mutter

181 Ring

182 Gewinde

19 Dichtung

25 Strahlreguliererelemenl/Platte

25a anderes Strahlreguliererelement

251 Regulierungskammer

251a Regulierungskammer

252a Öffnung

252b andere Öffnung

Ventil

anderes Ventil

21 Ventilkörper

21a Fläche des Ventilkörpers

21b andere Fläche

211 Stutzen

22 axialer Kanal

23 Filter

24 Ventilsitz

26 Regulierungspassstück

27 Verschlussorgan

Elektromagnet

31 Kern

32 Stange

321 konisches Ende

33 Spule des Elektromagneten

34 Rückstellfeder

Gemeinsame Kraftstoffleitung

41 zylindrischer Körper

42 Hochdruckkammer

43 Aufnahme

431 Absatz

44 Eingang

441 Innengewinde

45 Ausgang