DE60011986T2

DE60011986T2 - Druckregelungsventilsitz mit senkrecht zueinander stehenden Strömungskanälen

Info

Publication number: DE60011986T2
Application number: DE60011986T
Authority: DE
Inventors: Jason T. Kilmore; Barry S. Robinson
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: US6269828B1; EP1106818B1; DE60011986D1; EP1106818A2; EP1106818A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchfluss-Druckregler und spezieller einen Durchfluss-Druckregler für eine automatische Kraftstoffanlage, welcher einen Ventilsitz umfasst, der eine Geometrie besitzt, welche das Geräusch und den Kraftstoffdruck reduziert, die mit hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten durch den Ventilsitz verbunden sind.
In den meisten modernen Kraftstoffanlagen von Kraftfahrzeugen werden Kraftstoffeinspritzventile verwendet, um die Motorzylinder mit Kraftstoff für die Verbrennung zu versorgen. Die Kraftstoffeinspritzventile sind auf einer Kraftstoff-Verteilerleitung angebracht, denen mittels einer Pumpe Kraftstoff zugeführt wird. Der Druck, mit welchem der Kraftstoff der Kraftstoff-Verteilerleitung zugeführt wird, muss dosiert werden, um die einwandfreie Funktion der Kraftstoffeinspritzventile sicherzustellen. Die Dosierung wird unter Verwendung von Druckreglern vorgenommen, welche den Druck des Kraftstoffes im System in allen Drehzahlbereichen des Motors steuern.
Bei bekannten Druckreglern wird, wie in 7 dargestellt, ein federbelasteter Ventilsitz mit einem in Längsrichtung angeordneten Strömungsdurchlass verwendet. Eine detaillierte Ansicht eines bekannten Ventilsitzes ist in 8 dargestellt. Der Ventilsitz ist zu einer geschlossenen Position hin vorbelastet, um das Fließen von Kraftstoff durch den Druckregler bei niedrigen Kraftstoffdrücken zu verhindern. Wenn sich der Kraftstoffdruck in der Anlage aufbaut, überwindet der Druck gegen den Ventilsitz die Vorspannkraft der Feder und ermöglicht damit, dass Kraftstoff durch den Ventilsitz strömt, wodurch der Kraftstoffdruck in der Anlage gesteuert wird.
Bei der Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit durch bekannte Kraftstoffregler, gemessen in Litern pro Stunde, besteht die Tendenz, dass sie bei hoher Motordrehzahl, gemessen in Umdrehungen pro Minute, niedrig ist, da große Mengen von Kraftstoff beim Verbrennungsvorgang verbraucht werden. Bei niedrigen Motordrehzahlen wird bei der Verbrennung weniger Kraftstoff verbraucht, und die Durchflussgeschwindigkeiten durch die Druckregler sind hoch. Diese hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten durch die Ventilsitze bekannter Druckregler erzeugen unannehmbar hohe Geräusch- und Druckpegel.
In US 2.348.388 wird ein bekannter Fluid-Druckregler beschrieben.
Es wird ein Ventilsitz benötigt, welcher das mit der Strömung zusammenhängende Geräusch und den Druck auch bei hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten in annehmbaren Grenzen hält.
Gemäß der Erfindung wird ein Durchfluss-Druckregler bereitgestellt, welcher umfasst: ein Gehäuse, das einen Einlass und einen Auslass aufweist, die entlang einer Längsachse versetzt zueinander angeordnet sind; ein Verschlusselement, welches den Durchfluss durch einen Durchlass ermöglicht oder verhindert; eine Trennwand, welche das Gehäuse in eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufteilt, und einen an der Trennwand aufgehängten Ventilsitz, wobei der Ventilsitz den Durchlass aufweist, welcher eine Verbindung der ersten Kammer mit der zweiten Kammer herstellt, wobei der Durchlass einen ersten Abschnitt entlang der Längsachse und einen zweiten Abschnitt, der sich quer zur Längsachse erstreckt, umfasst, wobei der erste Abschnitt einen ersten Verbindungsweg zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer herstellt und der zweite Abschnitt einen zweiten Verbindungsweg zwischen dem ersten Abschnitt und der zweiten Kammer herstellt.
Durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Durchfluss-Druckregler bereitgestellt, welcher einen im Wesentlichen konstanten Geräuschausgang von niedrigen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten bis zu hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten aufrechterhält. Ferner ist der Druck des Kraftstoffes bei der maximalen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit im Wesentlichen gleich dem oder kleiner als der Kraftstoffdruck bei der minimalen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit im Regler.
Vorzugsweise weist der Ventilsitz einen ersten Sitzteil und einen zweiten Sitzteil auf, die entlang der Längsachse auf einander gegenüberliegenden Seiten der Trennwand angeordnet sind, so dass der erste Sitzteil in der ersten Kammer angeordnet ist und der zweite Sitzteil in der zweiten Kammer angeordnet ist. Der erste Abschnitt des Durchlasses erstreckt sich entlang der Längsachse durch den ersten Teil des Sitzes hindurch und in den zweiten Teil hinein. Der zweite Abschnitt des Durchlasses erstreckt sich quer zur Längsachse im zweiten Teil des Sitzes.
Der Ventilsitz kann eine in der ersten Kammer angeordnete erste Fläche, eine in der zweiten Kammer angeordnete zweite Fläche und eine zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche angeordnete Seitenfläche umfassen. Der erste Abschnitt des Durchlasses kommuniziert mit der ersten Fläche und der zweiten Fläche. Der zweite Abschnitt kommuniziert mit dem ersten Abschnitt und der Seitenfläche. Der erste Abschnitt weist eine erste Wand auf, die sich von der ersten Fläche zur zweiten Fläche erstreckt. Der zweite Abschnitt weist eine zweite Wand und eine dritte Wand auf, die jeweils mit dem ersten Abschnitt und der Seitenfläche kommunizieren. Die erste Wand, die zweite Wand und die dritte Wand können jeweils eine zylindrische Gestalt besitzen. Die erste Wand kann einen ersten Durchmesser, einen zweiten Durchmesser und einen dritten Durchmesser aufweisen, wobei der erste Durchmesser einen vorgegebenen Wert aufweist. Der zweite Durchmesser befindet sich in der Nähe der zweiten Wand und der dritten Wand. Der Durchmesser der zweiten Wand und der dritten Wand weist einen Wert auf, der ungefähr gleich der Quadratwurzel des vorgegebenen Wertes ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die zweite Wand und die dritte Wand jeweils durch die erste Wand hindurch zu einander diametral gegenüberliegenden Stellen an der Seitenfläche. Die erste Wand, die zweite Wand und die dritte Wand weisen relativ eine erste Mittelachse, eine zweite Mittelachse bzw. eine dritte Mittelachse auf, welche sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der sich im zweiten Teil des Sitzes befindet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trennwand eine Membran, und ein erstes vorbelastendes Element ist in der zweiten Kammer angeordnet. Das Verschlusselement umfasst eine Kugel, die in einem Halteelement angeordnet ist. Das Gehäuse umfasst ein erstes schalenförmiges Element und ein zweites schalenförmiges Element. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Durchfluss-Druckregler gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schall-Nennwert (Lautheit) in Sone, welcher von einer niedrigen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit bis zu einer hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit im Wesentlichen konstant bleibt.
Der Druck des Kraftstoffes im Regler gemäß der vorliegenden Erfindung bleibt im Wesentlichen konstant oder verringert sich leicht, wenn sich die Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit durch den Regler von einer minimalen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit auf eine maximale Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit erhöht.
Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer inversen Korrelation der maximalen Druck- und Durchflusswerte eines Durchflussreglers bei gleichzeitiger Stabilisierung der Geräuscherzeugung des Durchflussreglers bereitgestellt, wobei der Durchflussregler ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, die entlang einer Längsachse versetzt zueinander angeordnet sind, eine Trennwand, welche das Gehäuse in eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufteilt, und einen an der Trennwand aufgehängten Ventilsitz, wobei der Ventilsitz einen Durchlass aufweist, welcher eine Verbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer herstellt, und ein Verschlusselement, welches den Durchfluss durch den Durchlass ermöglicht oder verhindert, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen eines ersten Verbindungsweges zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer über einen ersten, sich entlang der Längsachse erstreckenden Abschnitt des Durchlasses; und Herstellen eines zweiten Verbindungsweges zwischen dem ersten Abschnitt und der zweiten Kammer über einen zweiten, sich quer zur Längsachse erstreckenden Abschnitt des Durchlasses.
Die beigefügten Zeichnungen, welche mit in diese Anmeldung einbezogen sind und einen Bestandteil dieser Patentbeschreibung darstellen, zeigen derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der weiter oben gegebenen allgemeinen Beschreibung und der weiter unten gegebenen ausführlichen Beschreibung dazu, die Merkmale der Erfindung zu erläutern.
1 zeigt einen Durchflussregler gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt den Ventilsitz des in 1 dargestellten Durchflussreglers.
3 zeigt eine Schnittansicht des Ventilsitzes entlang der Linie 3-3 von 2.
4 zeigt eine detaillierte Ansicht eines Ventilsitzes.
5 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem in Sone gemessenen Geräusch und der Durchflussgeschwindigkeit veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem Druck und der Durchflussgeschwindigkeit veranschaulicht.
7 zeigt einen Druckregler nach dem bekannten Stand der Technik.
8 zeigt eine detaillierte Ansicht eines Ventilsitzes nach dem bekannten Stand der Technik.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt einen Durchfluss-Druckregler 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Durchfluss-Druckregler 10 umfasst ein Gehäuse 20. Das Gehäuse 20 wird durch eine Trennwand 30 in eine erste Kammer 40 und eine zweite Kammer 50 aufgeteilt. Die Trennwand 30 weist einen Durchlass 60 auf, welcher eine Verbindung der ersten Kammer 40 mit der zweiten Kammer 50 herstellt. Ein Verschlusselement 70 ermöglicht oder verhindert den Durchfluss durch den Durchlass 60. Ein Filter 80 ist im Durchflussweg des Gehäuses 20 angeordnet. Das Gehäuse 20 weist einen Einlass 202 und einen Auslass 204 auf, die entlang einer Längsachse A versetzt zueinander angeordnet sind. Das Gehäuse 20 kann ein erstes schalenförmiges Element 206 und ein zweites schalenförmiges Element 208 umfassen, welche mittels einer Quetschverbindung aneinander befestigt sind, so dass ein einheitliches Gehäuse 20 mit einem hohlen Inneren 211 gebildet wird. Obwohl das einheitliche Gehäuse von zwei miteinander verbundenen Elementen gebildet wird, könnte das einheitliche Gehäuse selbstverständlich auch von mehreren zusammengebauten Elementen gebildet werden, oder es könnte sich auch um ein aus einem Stück bestehendes Element handeln. Der Einlass 202 des Gehäuses 20 befindet sich im ersten schalenförmigen Element 206, und der Auslass 204 des Gehäuses 20 befindet sich im zweiten schalenförmigen Element 208. Beim Einlass 202 kann es sich um eine Vielzahl von Öffnungen 210 handeln, die sich im ersten schalenförmigen Element 206 befinden. Beim Auslass 204 kann es sich um einen Kanal 212 handeln, der im zweiten schalenförmigen Element 208 angeordnet ist.
Das erste schalenförmige Element 206 kann einen ersten Boden 214, eine erste seitliche Wand 218, die sich vom ersten Boden 214 aus in einer ersten Richtung entlang der Längsachse A erstreckt, und einen ersten Flansch 220, der sich von der ersten seitlichen Wand 218 aus in einer im Wesentlichen quer zur Längsachse A verlaufenden Richtung erstreckt, umfassen. Das zweite schalenförmige Element 208 kann einen zweiten Boden 222, eine zweite seitliche Wand 224, die sich vom zweiten Boden 222 aus in einer zweiten Richtung entlang der Längsachse A erstreckt, und einen zweiten Flansch 226, der sich von der zweiten seitlichen Wand 224 aus in einer im Wesentlichen quer zur Längsachse A verlaufenden Richtung erstreckt, umfassen. Eine Trennwand 30, bei der es sich um eine Membran 300 handeln kann, ist zwischen dem ersten Flansch 220 und dem zweiten Flansch 226 befestigt, so dass sie die erste Kammer 40 und die zweite Kammer 50 voneinander trennt. Der erste Flansch 220 kann um den Umfangsrand des zweiten Flansches 226 herumgebogen sein und kann mittels Quetschverbindung am zweiten Flansch 226 befestigt sein, so dass ein einheitliches Gehäuse 20 gebildet wird.
Ein erstes vorbelastendes Element 90, welches vorzugsweise eine Feder ist, befindet sich in der zweiten Kammer 50. Das erste vorbelastende Element 90 befindet sich mit einem Positionierelement 228 am Boden 222 des zweiten schalenförmigen Elements 208 im Eingriff und bewirkt eine Vorbelastung der Membran 300 in Richtung des Bodens 214 des ersten schalenförmigen Elements 206. Das erste vorbelastende Element 90 belastet die Membran 300 des Reglers 10 mit einer vorgegebenen Kraft, welche mit dem für den Regler 10 gewünschten Druck im Zusammenhang steht. Der Boden 222 des zweiten schalenförmigen Elements 208 weist einen mit einer Vertiefung versehenen Mittelteil auf, welcher zusätzlich zu dem Positionierelement 228 den Auslasskanal 212 zur Verfügung stellt. Das erste Ende der Feder 90 ist am Positionierelement 228 befestigt, während das zweite Ende der Feder 90 von einem Halteelement 302 gestützt werden kann, welches an einem Ventilsitz 304 befestigt ist, der in einer zentralen Öffnung 306 in der Membran 300 angebracht ist.
2 zeigt einen bevorzugten Ventilsitz 304. Der Ventilsitz 304 ist mittels der Trennwand 30 im Gehäuse 20 (1) aufgehängt, so dass er den Durchlass 60 zur Verfügung stellt, der einen ersten Abschnitt 602 und einen zweiten Abschnitt 604 aufweist. Der Ventilsitz 304 weist einen ersten Sitzteil 304A und einen zweiten Sitzteil 304B auf, die entlang der Längsachse A angeordnet sind. Der erste Sitzteil 304A ist in der ersten Kammer 40 angeordnet und der zweite Sitzteil 304B ist in der zweiten Kammer 50 angeordnet (1). Der erste Abschnitt 602 des Durchlasses 60 erstreckt sich entlang der Längsachse A sowohl im ersten Teil 304A als auch im zweiten Teil 304B des Ventilsitzes 304. Der zweite Abschnitt 604 des Durchlasses 60 erstreckt sich quer zur Längsachse A im zweiten Teil 304B des Ventilsitzes 304.
Der Ventilsitz 304 weist vorzugsweise eine in der ersten Kammer 40 (1) angeordnete erste Fläche 308, eine in der zweiten Kammer 50 (1) angeordnete zweite Fläche 310 und eine sich zwischen der ersten Fläche 308 und der zweiten Fläche 310 erstreckende Seitenfläche 312 auf. Der erste Abschnitt 602 des Durchlasses 60 kommuniziert mit der ersten Fläche 308 und der zweiten Fläche 310. Der zweite Abschnitt 604 des Durchlasses 60 kommuniziert mit dem ersten Abschnitt 602 und der Seitenfläche 312. Der erste Abschnitt 602 weist eine erste Wand 606 auf, die sich von der ersten Fläche 308 zur zweiten Fläche 310 erstreckt. Der zweite Abschnitt weist eine zweite Wand 608 und eine dritte Wand 610 auf, die sich von der ersten Wand 606 zur Seitenfläche 312 erstrecken. Die erste Wand 606, die zweite Wand 608 und die dritte Wand 610 können jeweils eine zylindrische Gestalt besitzen. Die erste Wand 606 weist einen ersten Durchmesser 606A, einen zweiten Durchmesser 606B und einen dritten Durchmesser 606C auf, wie in 2 dargestellt. Der erste Durchmesser 606A der ersten Wand 606 hat einen vorgegebenen Wert. Der zweite Durchmesser 606B befindet sich in der Nähe der zweiten Wand 608 und der dritten Wand 610. Der Durchmesser D der zweiten Wand 608 und der dritten Wand 610, der in 3 dargestellt ist, hat einen Wert, der ungefähr gleich der Quadratwurzel des vorgegebenen Wertes ist. Die zweite Wand 608 und die dritte Wand 610 können sich jeweils durch die erste Wand 606 hindurch zu einander diametral gegenüberliegenden Stellen an der Seitenfläche 312 erstrecken. Die erste Wand 606, die zweite Wand 608 und die dritte Wand 610 definieren eine erste Mittelachse A, eine zweite Mittelachse B bzw. eine dritte Mittelachse C, welche sich in einem gemeinsamen Punkt Oim zweiten Teil 304B des Sitzes 304 schneiden. Die Mittelachsen A–C und der Punkt 0 sind in den 2 und 3 dargestellt.
Es ist anzumerken, dass der Ventilsitz 304 als ein aus einem Stück bestehender Ventilsitz gefertigt sein kann, oder auch in Form von einzelnen Bauteilen, die zusammengebaut werden können. Der Ventilsitz 304 kann verwendet werden, um vorhandene Ventilsitze nachzurüsten, die nur einen in Längsrichtung verlaufenden Durchflussweg besitzen. Zum Beispiel können die gesonderten Bauteile eine Kappe umfassen, die einen zweiten Abschnitt 604 des Durchlasses 60 zur Verfügung stellt, der eine zweite Wand 608 und eine dritte Wand 610 aufweist.
An einem Ende des Durchlasses 60, das der zweiten Fläche 310 des Sitzes gegenüberliegt, befindet sich eine Anlagefläche 62, an welcher das Verschlusselement 70, bei dem es sich um eine Ventilbetätigungskugel 64 handeln kann, anliegt. 4 zeigt die Kugel 64, die an der Ventilfläche 62 anliegt. Diese Fläche 62 beginnt an einem inneren Rand einer Aussparung 66, welche Seitenwände 68 aufweist, die zur Achse A des Ventilsitzes 304 hin zusammenlaufen. Dieses Ende des Ventilsitzes 304 ist zur ersten Kammer 40 (1) hin geöffnet. Bei der Fertigung des Ventilsitzes 304 wird die Anlagefläche 62 einer solchen Oberflächenbehandlung unterzogen, dass eine glatte Dichtfläche für die Kugel 64 gewährleistet ist.
4 zeigt, dass das Verschlusselement 70 eine Kugel 64 umfassen kann, die in einem Halteelement 72 angeordnet ist. Das Halteelement 72 befindet sich in der ersten Kammer 40 (1) und weist einen flachen Ring 720 auf, der an einem Ventilbetätigungsgehäuse 722 befestigt ist. Das Gehäuse 722 kann einen inneren Trichter 724 aufweisen, welcher einen konischen Teil 726, der dem flachen Ring 720 zugewandt ist, und einen zylindrischen Teil 728, der durch eine Endwand 729 verschlossen ist, umfasst. Der konische Teil 726 des Trichters 724 kann die Kugel 64 stützen. Der zylindrische Teil 728 des Trichters 724 stützt eine Feder 74, welche die Kugel 64 in Richtung der Trennwand 30 (1) vorbelastet. Der konische Teil 726 ist so bemessen, dass er die Bewegung der Kugel 64 nicht behindert. Die Kugel 64 wird durch den flachen Ring 720 auf einer der Feder 74 gegenüberliegenden Kugelfläche gehalten. Der Ring 720 weist eine zentrale Öffnung 720A auf, welche etwas kleiner als der Durchmesser der Kugel 64 ist. Die Öffnung 720A wird einer Feinbearbeitung unterzogen, um zu verhindern, dass eine raue Fläche die Kugel 64 berührt. Am weiten Ende des Trichters 724 ist eine Aussparung 76 ausgebildet. Der Ring 720, welcher sich oberhalb des Hauptdurchmessers der Kugel oder ihrer horizontalen Achse befindet, ist in der Aussparung 76 angeordnet, so dass er an der Innenseite des oberen Randes des Ventilbetätigungsgehäuses 722 anliegt. Der Ring 720 weist einen Außendurchmesser auf, welcher kleiner als der Durchmesser der Aussparung 76 des Gehäuses 722 ist, und kann zur Verhinderung einer Trennung vom Gehäuse 722 gesichert sein, indem der obere Rand 722A des Ventilbetätigungsgehäuses 722 über dem Ring 720 umgebördelt ist. Der Ring 720 wird in der Aussparung 76 am Ende des Trichters 724 nicht starr festgehalten, sondern kann sich sowohl axial als auch radial frei in der Aussparung 76 bewegen.
Ein Verfahren des Zusammenbaus des Kraftstoffreglers 10 besteht darin, zunächst das Ventilbetätigungsgehäuse 722 an dem ersten schalenförmigen Element 206 zu befestigen. Die kleine Vorspannfeder 74 wird in die Bohrung 728 eingesetzt. Anschließend wird die Kugel 64 im konischen Teil 726 des Trichters 724 positioniert, der im Ventilbetätigungsgehäuse 722 ausgebildet ist. Danach wird der Ring 720 in die Aussparung 76 am oberen Rand des Gehäuses 722 eingesetzt, und die Ränder 722A des Gehäuses 722 werden umgebördelt, um den Ring 720 in der Aussparung 76 festzuhalten. Der Ventilsitz 304 wird in der zentralen Öffnung 306 der Membran 300 zwischen einem Flansch 304C des Ventilsitz-Elements 304 und dem Federhalteelement 302 angebracht und befestigt. Diese vervollständigte Membran wird auf der Fläche des oberen Flansches 220 des ersten schalenförmigen Elements 206 angebracht. Die Vorspannfeder 90 wird im Federhalteelement 302 positioniert, und das zweite schalenförmige Element 208 wird anschließend über der Feder 90 angebracht und auf der Membran 300 positioniert. Der Flansch 220 des ersten schalenförmigen Elements 206 wird nach unten umgebördelt, um das zweite schalenförmige Element 208 zu befestigen. Das erste und das zweite schalenförmige Element 206, 208 und die Membran 300 bilden ein einheitliches Element. Der Druck, unter dem der Kraftstoff gehalten wird, wird durch die Federkraft der Vorspannfeder 90 bestimmt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Durchfluss-Druckreglers beschrieben. Die Vorspannfeder 90 bewirkt über das Halteelement 302, dass die Trennwand 30 zum Boden 214 des ersten schalenförmigen Elements 206 hin vorbelastet wird. Die Feder 74 bewirkt, dass die Kugel 64 zur Anlagefläche 62 im Ventilsitz-Element 304 hin vorbelastet wird. Wenn die Kugel 64 an der Fläche 62 anliegt befindet sich der Ventilsitz in einer geschlossenen Position, und durch den Regler kann kein Kraftstoff strömen.
Durch die Öffnungen 210 strömt Kraftstoff in den Regler 10 ein und übt einen Druck auf die Trennwand 30 aus. Wenn der Druck des Kraftstoffs größer als die von der großen Vorspannfeder 90 ausgeübte Kraft ist, bewegt sich die Membran 300 in axialer Richtung, und die Kugel 64 hebt von der Anlagefläche 62 des Ventilsitz-Elements 304 ab. Der Kraftstoff kann dann durch den Regler 10 strömen. Der Kraftstoff strömt in den ersten Abschnitt 602 des Durchlasses 60 ein und strömt anschließend weiter in den zweiten Abschnitt 604. Im zweiten Abschnitt 604 strömt der Kraftstoff durch die Strömungsdurchlässe im zweiten Teil 304B des Sitzes 304 hindurch. In den Durchlässen wird der Kraftstoff parallel bzw. quer zur Längsachse A gelenkt und verlässt den Ventilsitz 304 durch die zweite Fläche 310 und die Seitenfläche 312. Versuche haben gezeigt, dass diese Austrittsgeometrie am Ventilsitz einen im Wesentlichen konstanten Geräuschausgangspegel von einer niedrigen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit bis zu einer hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit gewährleistet. Ferner wurde festgestellt, dass der Kraftstoffdruck im Regler 10 im Wesentlichen konstant bleibt oder leicht abnimmt, wenn sich die Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit von einer niedrigen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit zu einer hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit erhöht.
Da der Druck des einströmenden Kraftstoffes verringert wird, überwindet die Kraft der großen Vorspannfeder 90 den Kraftstoffdruck und bewegt das Ventilsitz-Element 304 in die Position zurück, in der es an der Kugel 64 anliegt, wodurch der Durchlass 60 im Ventilsitz-Element 304 geschlossen wird.
Wie aus 5 ersichtlich ist, zeigt die Kurve 102, dass das mit der Strömung zusammenhängende Geräusch bei Verwendung des Reglers 10 gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb eines Bereiches von Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten im Wesentlichen konstant gehalten wird. Dagegen zeigt die Kurve 104, dass sich das Geräusch wesentlich verstärkt, wenn sich die Strömung durch herkömmliche Regler verstärkt.
Wie aus 6 ersichtlich ist, zeigt die Kurve 106, dass der Kraftstoffdruck im Regler 10 bei der maximalen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit im Wesentlichen gleich dem oder kleiner als der Kraftstoffdruck bei minimaler Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit ist. Dagegen zeigt die Kurve 108 die Erhöhung des Kraftstoffdruckes, wenn sich die Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit durch herkömmliche Regler erhöht.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen offenbart wurde, können im Rahmen des in den beigefügten Ansprüchen definierten Schutzbereiches der Erfindung zahlreiche Modifikationen und Änderungen gegenüber den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Dementsprechend soll die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern den vollen Umfang haben, der durch die Formulierungen der folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Durchfluss-Druckregler (10), welcher umfasst: ein Gehäuse (20), das einen Einlass (202) und einen Auslass (204) aufweist, die entlang einer Längsachse A versetzt zueinander angeordnet sind; ein Verschlusselement (70), welches den Durchfluss durch einen Durchlass (60) ermöglicht oder verhindert; eine Trennwand (30), welche das Gehäuse (20) in eine erste Kammer (40) und eine zweite Kammer (50) aufteilt, und dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilsitz (304) an der Trennwand (30) aufgehängt ist, wobei der Ventilsitz (304) den Durchlass (60) aufweist, welcher eine Verbindung der ersten Kammer (40) mit der zweiten Kammer (50) herstellt, wobei der Durchlass (60) einen ersten Abschnitt (602) entlang der Längsachse (A) und einen zweiten Abschnitt (604), der sich quer zur Längsachse (A) erstreckt, umfasst, wobei der erste Abschnitt (602) einen ersten Verbindungsweg zwischen der ersten Kammer (40) und der zweiten Kammer (50) herstellt und der zweite Abschnitt (604) einen zweiten Verbindungsweg zwischen dem ersten Abschnitt (602) und der zweiten Kammer (50) herstellt.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 1, wobei der Ventilsitz (304) einen ersten Sitzteil (304A) und einen zweiten Sitzteil (304B) aufweist, die entlang der Längsachse (A) angeordnet sind, wobei der erste Sitzteil (304A) in der ersten Kammer (40) angeordnet ist, der zweite Sitzteil (304B) in der zweiten Kammer (50) angeordnet ist, der erste Abschnitt (602) des Durchlasses (60) sich entlang der Längsachse (A) sowohl im ersten Teil (304A) als auch im zweiten Teil (304B) des Ventilsitzes (304) erstreckt und der zweite Abschnitt (604) des Durchlasses (60) sich quer zur Längsachse (A) im zweiten Teil (304B) des Ventilsitzes (304) erstreckt.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 2, wobei der Ventilsitz (304) eine in der ersten Kammer (40) angeordnete erste Fläche (308), eine in der zweiten Kammer (50) angeordnete zweite Fläche (310) und eine zwischen der ersten Fläche (308) und der zweiten Fläche (310) angeordnete Seitenfläche (312) umfasst, wobei der erste Abschnitt (602) mit der ersten Fläche (308) und der zweiten Fläche (310) kommuniziert und der zweite Abschnitt (604) mit dem ersten Abschnitt (602) und der Seitenfläche (312) kommuniziert.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 3, wobei der erste Abschnitt (40) eine erste Wand (606) aufweist, die sich von der ersten Fläche (308) zur zweiten Fläche (310) erstreckt, und wobei der zweite Abschnitt (604) eine zweite Wand (608) und eine dritte Wand (610) aufweist.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 4, wobei die erste Wand (606), die zweite Wand (608) und die dritte Wand (610) jeweils eine zylindrische Gestalt besitzen, wobei die erste Wand (606) einen ersten Durchmesser (606A), einen zweiten Durchmesser (606B) und einen dritten Durchmesser (606C) aufweist.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 5, wobei der erste Durchmesser (606A) der ersten Wand (606) einen vorgegebenen Wert aufweist, der zweite Durchmesser (606B) sich in der Nähe der zweiten Wand (608) und der dritten Wand (610) befindet und wobei der Durchmesser der zweiten Wand (608) und der dritten Wand (610) einen Wert aufweist, der ungefähr gleich der Quadratwurzel des vorgegebenen Wertes ist.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 6, wobei die zweite Wand (608) und die dritte Wand (610) sich jeweils durch die erste Wand (606) hindurch zu einander diametral gegenüberliegenden Stellen an der Seitenfläche (312) erstrecken.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 7, wobei die erste Wand (606), die zweite Wand (608) und die dritte Wand (610) paarweise zueinander orthogonal sind.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 8, wobei die erste Wand (606), die zweite Wand (608) und die dritte Wand (610) eine erste Mittelachse (A), eine zweite Mittelachse (B) bzw. eine dritte Mittelachse (C) aufweisen und wobei die erste Mittelachse (A), die zweite Mittelachse (B) und die dritte Mittelachse (C) sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der sich im zweiten Teil (304B) des Sitzes befindet.
Durchfluss-Kraftstoffdruckregler (10) nach Anspruch 1, wobei das Verschlusselement (70) eine Kugel (64) umfasst, die in einem Halteelement (72) angeordnet ist, wobei sich das Halteelement (72) in der ersten Kammer (40) befindet und einen flachen Ring (720) aufweist, der an einem Gehäuse (722) befestigt ist, wobei das Gehäuse (722) einen inneren Trichter (724) aufweist, wobei der innere Trichter (724) einen konischen Teil (726), der dem flachen Ring (720) zugewandt ist, und einen zylindrischen Teil (728) mit einer Endwand (729) umfasst, wobei der konische Teil (726) des Trichters (724) die Kugel (64) stützt und der zylindrische Teil (728) des Trichters (724) eine Feder (74) stützt, welche die Kugel (64) in Richtung der Trennwand (30) vorbelastet.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (20) ein erstes schalenförmiges Element (206) und ein zweites schalenförmiges Element (208) umfasst, wobei das erste schalenförmige Element (206) einen ersten Boden (214), eine erste seitliche Wand (218), die sich vom ersten Boden (214) aus in einer ersten Richtung entlang der Längsachse (A) erstreckt, und einen ersten Flansch (220), der sich von der ersten seitlichen Wand (218) aus in einer im Wesentlichen quer zur Längsachse (A) verlaufenden Richtung erstreckt, aufweist, wobei das zweite schalenförmige Element (208) einen zweiten Boden (222), eine zweite seitliche Wand (224), die sich vom zweiten Boden (222) aus in einer zweiten Richtung entlang der Längsachse (A) erstreckt, und einen zweiten Flansch (226), der sich von der zweiten seitlichen Wand (224) aus in einer im Wesentlichen quer zur Längsachse (A) verlaufenden Richtung erstreckt, aufweist, wobei der erste Flansch (220) und der zweite Flansch (226) aneinander befestigt sind, so dass ein einheitliches Gehäuse (20) gebildet wird, und wobei die Trennwand (30) eine Membran (300) umfasst, die zwischen dem ersten Flansch (220) und dem zweiten Flansch (226) befestigt ist, so dass die erste Kammer (40) und die zweite Kammer (50) gebildet werden.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 1, wobei der Durchfluss-Druckregler (10) Schall mit einem Schall-Nennwert (Lautheit) in Sone abstrahlt, welcher von einer niedrigen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit bis zu einer hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit im Wesentlichen konstant bleibt.
Durchflussregler (10) nach Anspruch 1, wobei der Druck des Kraftstoffes bei maximaler Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit im Wesentlichen gleich dem oder kleiner als der Druck des Kraftstoffes bei minimaler Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit ist.
Durchfluss-Druckregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Regler ein Druckregler der Kraftstoffanlage eines Kraftfahrzeugs ist.
Verfahren zur Herstellung einer inversen Korrelation der maximalen Druck- und Durchflusswerte eines Durchflussreglers (10) bei gleichzeitiger Stabilisierung der Geräuscherzeugung des Durchflussreglers (10), wobei der Durchflussregler (10) ein Gehäuse (20) mit einem Einlass (202) und einem Auslass (204), die entlang einer Längsachse (A) versetzt zueinander angeordnet sind, eine Trennwand (30), die das Gehäuse (10) in eine erste Kammer (40) und eine zweite Kammer (50) aufteilt, und einen an der Trennwand (30) aufgehängten Ventilsitz (304), wobei der Ventilsitz (304) einen Durchlass (60) aufweist, welcher eine Verbindung zwischen der ersten Kammer (40) und der zweiten Kammer (50) herstellt, und ein Verschlusselement (70), welches den Durchfluss durch den Durchlass (60) ermöglicht oder verhindert, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen eines ersten Verbindungsweges zwischen der ersten Kammer (40) und der zweiten Kammer (50) über einen ersten, sich entlang der Längsachse (A) erstreckenden Abschnitt (602) des Durchlasses (60); und Herstellen eines zweiten Verbindungsweges zwischen dem ersten Abschnitt (602) und der zweiten Kammer (50) über einen zweiten, sich quer zur Längsachse (A) erstreckenden Abschnitt (604) des Durchlasses (60).
Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner umfasst: Ausstatten des ersten Abschnitts (602) mit einer ersten Wand (606); Ausstatten des zweiten Abschnitts (604) mit einer zweiten Wand (608) und einer dritten Wand (610); Ausstatten der ersten Wand (606), der zweiten Wand (608) und der dritten Wand (610) jeweils mit einer zylindrischen Gestalt, wobei die erste Wand (606) einen ersten Durchmesser (606A), einen zweiten Durchmesser (606B) und einen dritten Durchmesser (606C) aufweist; und Wählen des Wertes des Durchmessers der zweiten (608) und der dritten Wand (610) auf eine solche Weise, dass sie ungefähr gleich der Quadratwurzel des Wertes des ersten Durchmessers (606A) der ersten Wand (606) sind.
Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner umfasst: Ausstatten des ersten Abschnitts (602) mit einer ersten Wand (606); Ausstatten des zweiten Abschnitts (604) mit einer zweiten Wand (608) und einer dritten Wand (610); Verlängern der zweiten Wand (608) und die dritten Wand (610) jeweils durch die erste Wand (606) hindurch zu einander diametral gegenüberliegenden Stellen an einer Seitenfläche (312) der Trennwand (30); und Sicherstellen, dass sich eine erste Mittelachse (A) der ersten Wand (606), eine zweite Mittelachse (B) der zweiten Wand (608) und eine dritte Mittelachse (C) der dritten Wand (610) in einem gemeinsamen Punkt (0) schneiden.
Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner umfasst: wobei der Sitz einen ersten Sitzteil (304A) und einen zweiten Sitzteil (304B) aufweist, wobei der erste Sitzteil (304A) und der zweite Sitzteil (304B) entlang der Längsachse (A) angeordnet sind, wobei der erste Sitzteil (304A) in der ersten Kammer (40) angeordnet ist und der zweite Sitzteil (304B) in der zweiten Kammer (50) angeordnet ist; wobei das Verfahren ferner umfasst: Positionieren des Durchlasses (60) zwischen dem ersten Sitzteil (304A) und dem zweiten Sitzteil (304B) auf eine solche Weise, dass eine Kommunikation zwischen der ersten Kammer (40) und der zweiten Kammer (50) sichergestellt wird.