DE2458630A1 - Kraftstoffventil - Google Patents
KraftstoffventilInfo
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Description
Kraftstoffventil
Die Erfindung betrifft ein auf Druckunterschiede ansprechendes Ventil mit einem durch eine Trennwand in zwei Kammern unterteilten
Gehäuse, wobei eine der Kammern eine auf Druckunterschiede ansprechende, bewegliche Wand aufweist, die einen festen mittleren
Abschnitt hat, an welchem eine Stange befestigt ist, die ihrerseits in axialer Richtung zu der anderern Kammer verläuft und
die Trennwand über einen abgedichteten Durchgang durchsetzt, welcher eine axiale Bewegung der Stange zuläßt.
Die Erfindung stellt eine Verbesserung eines solchen Ventiles
dar, wie es bei der Vorrichtung zur Regelung der Kraftstoffzufuhr
verwendet wird, die in der US-PS 3 114 359 dargestellt und beschrieben ist. Dieses Ventil ist so aufgebaut, daß das Strömen
von Kraftstoff durch eine Richtkraft, die von einer auf Unterschiede
von Luftdrucken ansprechenden Membran erzeugt wird, und
— 2 —
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durch eine entgegengerichtete Kraft, welche durch eine auf den
Druck des Kraftstoffes ansprechende Membran erzeugt wird, gesteuert wird. Diese Kräfte werden auf ein von einer Stange betätigtes
Kraftstoffventil ausgeübt, so daß das Strömen von Kraftstoff
zum Motor in Abhängigkeit von der zum Motor strömenden Luftmasse gesteuert wird.
Auf den Betätigungsstößel des Ventiles können Störkräfte > Ζ·Β·
durch Federn hervorgerufene Belastungen,auf Reibung zurückzuführende
Belastungen oder dergleichen ausgeübt werden, wodurch das Kräftegleichgewicht zwischen der auf den Luftdruck ansprechenden
Membran und der auf den Kraftstoffdruck ansprechenden Membran zerstört wird. Es versteht sich, daß derartige Störkräfte vorteilhafterweise
eliminiert werden oder zumindest so klein wie möglich gehalten werden. Solche Störkräfte stellen insbesondere
dann ein Problem dar, wenn die von der auf den Luftdruck ansprechenden
Membran erzeugte Kraft verhältnismäßig klein ist, wie das z.B. beim Leerlauf des Motors der Fall ist, wenn die geringste
Kraftstoffmenge zum Motor strömt. Ein besonderer Problemkreis
ist darauf zurückzuführen, daß in dem Ventil eine Strömungsmitte1-dichte
Dichtung erforderlich ist, durch welche die unter einem
gewissen Druck stehende Luft und der unter gewissem Druck stehende Kraftstoff voneinander getrennt werden und welche von
dem Ventilbetätigungsstößel durchsetzt wird. Von den vielfältigen bekannten derartigen Dichtungen sei beispielsweise die in der
US-PS 3 im 359 offenbarte Dichtung angeführt. Diese kann vom
Gesichtspunkt der reibungsbedingten Hemmung her nicht vollständig befriedigen. Eine solche Hemmung wird von der Dichtung
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auf die Betätigungsstange ausgeübt, welche verschiebbar durch die Dichtung verläuft. Dieses Verschieben führt auch zu einer
Abnützung der Dichtung. Aus dem komplizierten Aufbau einer solchen
Dichtanordnung ergeben sich unmittelbar auch Schwierigkeiten beim Zusammenbau und Auseinanderbau derselben. Dieser komplizierte
Aufbau bringt auch höhere Herstellungs- und Wartungskosten mit sich.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Ventil der oben angeführten
Art geschaffen werden, bei dem eine etwa durch Falzen
fest mit einer auf Druckunterschiede ansprechenden, beweglichen
Wand verbundene Stange über einen abgedichteten Durchgang einen
Wandabschnitt durchquert, wobei der abgedichtete Durchgang einen
einfachen Aufbau aufweist, leicht zusammenzubauen ist, die Drucke auf beiden Seiten der Trennverwand verläßlich voneinander
trennt und eine axiale Bewegung dieser Stange erlaubt, ohne auf dieselbe nicht erwünschte.Kräfte auszuüben.
Erfindungsgemäß weist der abgedichtete Durchgang einen Balg auf,
welcher die Stange umgibt und dessen eines Ende mit der Trennwand verbunden ist, und sie weist Verbindungsmittel auf, durch welche
das andere Ende des Balges fest und eine Dichtung bildend mit der Stange verbunden wird.
Im folgenden wird ein Äusführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. In. dieser'
zeigt die einzige Figur ein erfindungsgemäßes Ventil zum Regeln
der Kraftstoffzufuhr.
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In der einzigen Figur ist mit dem Bezugszeichen 2o ein Teil einer Einheit zum Regeln der Kraftstoffzufuhr dargestellt. Diese Einheit
ist in Einzelheiten in der oben erwähnten US-PS 3 114 35 9
dargestellt und beschrieben, auf welche bezüglich spezifischer Einzelheiten Bezug genommen wird, welche zum vollen Verständnis
der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind. Der dargestellte Teil der Einheit zum Regeln der Kraftstoffzufuhr weist
im wesentlichen ein mehrteiliges Gehäuse^22 auf, welches einen
24
mit Luft gefüllten Teil und einen durch eine Wand 28 abgetrennten,
mit Luft gefüllten Teil und einen durch eine Wand 28 abgetrennten,
24
mit Kraftstoff gefüllten Teil hat.
mit Kraftstoff gefüllten Teil hat.
Der mit Luft gefüllte Teil 24 weist eine Membran 3o auf, die an ihrem äußersten Abschnitt an dem Gehäuse 2 2 befestigt ist. Die
Membran 3ο trennt eine Kammer 32 von einer Kammer 34.
Die Kammern34 und 32 werden mit dem Druck hinter der
Verengung eines Venturirohres (P ) bzw. dem Druck vor dieser
Verengung (P.) beaufschlagt. Das Venturirohr ist in der Zeichnung nicht dargestellt; es wird von vom Motor angesaugter Luft durchströmt.
Verengung (P.) beaufschlagt. Das Venturirohr ist in der Zeichnung nicht dargestellt; es wird von vom Motor angesaugter Luft durchströmt.
Der mit Kraftstoff gefüllte Teil 26 weist eine Membran 36 auf,
j die an ihrem äußersten Abschnitt an dem Gehäuse 22 befestigt
ist und eine Kammer 38 von einer Kammer 4o trennt. Die Kammern 38 und 4o stehen mit unter Druck stehendem Kraftstoff vom Druck
P2 bzw. P. in Verbindung, wobei P1 der in einer Kraftstoffzuführleitung
41 herrschende Druck ist. Durch die Kraftstoffzufuhrleitung
41 wird unter Druck stehender Kraftstoff in die Kammer
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38 geleitet. Die Kraftstoffdrucke P. und P„ werden von der stromauf
gelegenen Seite.bzw. der stromab gelegenen Seite einer den Kraftstoffdurchsatz messenden Drossel 4 2 abgenommen, welche in
stoff
der Leitung 41 den Krafi/durchsatz überwachend angeordnet ist. Der an der Drossel 42 bei vorgegebenem Querschnitt derselben auftretende Druckunterschied des Kraftstoffes P. - P2 bestimmt den gemessenen Kraftstoffdurchsatz durch die Kraftstoffzuführleitung 41.
der Leitung 41 den Krafi/durchsatz überwachend angeordnet ist. Der an der Drossel 42 bei vorgegebenem Querschnitt derselben auftretende Druckunterschied des Kraftstoffes P. - P2 bestimmt den gemessenen Kraftstoffdurchsatz durch die Kraftstoffzuführleitung 41.
Die Kammer 38 hat einen Kraftstoffauslaß, welcher durch einen
ringförmigen Ventilsitz 43 begrenzt wird, der auf geeignete Weise, z.B. durch Preßsitz fest in einer Öffnung 44 des Gehäuses
22 angebracht ist. Die Öffnung 44 gibt ihrerseits Kraftstoff an eine Leitung 4 6 ab, welche den Kraftstoff an den nicht dargestellten
Motor weiterleitet.
Der effektive Strömungsquerschnitt des Ventilsitzes wird über
ein Kugelventil 48 eingestellt, das auf dem Ventilsitz aufsitzen kann. Das Kugelventil 48 ist fest an einem Ende einer Betätigungsstange
5ο angebracht. Seine Stellung bezüglich des Ventilsitzes
4 3 hängt von dem Gleichgewicht der Kräfte ab, welche von den Membranen 3o und 36 erzeugt werden, wie in der oben erwähnten
US-PS 3 114 359 beschrieben ist. . - ■ ■
Die mit Kraftstoff in Verbindung stehende Membran 36 ist mit
Stützplatten 5 2 und 54 versehen, die durch ein Halteteil 56 fest an gegenüberliegende Seiten derselben gedrückt werden. Das Halte-
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teil 56 ist in geeigneter Weise umgebördelt oder sonstwie in geeigneter Weise angebracht, so daß eine starre Einheit entsteht.
Die Betätigungsstange So fluchtet in axialer Richtung mit der Membran 36 und durchsetzt das Halteteil 56, das in geeigneter
Weise, z.B. durch Löten oder dergleichen mit der Betätigungsstange 5o fest verbunden ist.
Die mit Luft in Verbindung stehende Membran 3o ist mit Stützplatten
5 8 und 6o versehen, welche durch ein Halteteil 62 fest an gegenüberliegende Seiten der Membran 3o angedrückt werden.
Das Halteteil 6 2 ist in geeigneter Weise umgebördelt oder sonstwie
fest angebracht, so daß eine starre Einheit entsteht»
Die Betätigungsstange 5o durchsetzt eine Öffnung 64, die in einer
becherförmigen Buchse 66 vorgesehen ist. Die Buchse 66 ist ihrerseits
fest in einer in der Wand 28 vorgesehenen Öffnung 68 angeordnet, was auf irgendeine geeignete Weise, z.B. durch Einpassen
im Preßsitz erfolgen kann, wenn nur eine Strömungsmitteldichte Dichtstelle erhalten wird. Die Betätigungsstange 5o durchsetzt
ferner eine in dem Halteteil 62 vorgesehene mittlere öffnung 7o.
Zudem hat die Betätigungsstange 5o einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 72.
Ein von der Betätigungsstange 5o durchsetzter Ring 74 weist eine
ringförmige Aussparung 76 auf, die teilweise von einem in radialer Richtung verlaufenden Flansch 78 begrenzt wird. Dessen äußerster
Abschnitt verläuft, wie bei 8o angedeutet, unter einem Winkel,
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so daß ein einen Anschlag bildender Abschnitt 82 gebildet wird.
Dieser kann in Anlage an die Buchse 66 gebracht werden, wodurch die Bewegung der Betätigungsstange 5ο in axialer Richtung entsprechend
begrenzt wird. Der Ring 74 sitzt auf einer ringförmigen,
flexiblen Dichtung, z.B. einem üblichen O-Ring 84 auf. Dieser
befindet sich in einer Aussparung 86, die in dem Halteteil 56 ausgebildet ist. Der O-Ring 84 wird zwischen dem Ring 74 und dem Halteteil
56 zusammengepreßt, so daß zwischen diesen Teilen eine stromungsmitteldichte Dichtstelle gebildet wird.
Der Ring 74 wird, durch eine Hülse 88 auf den O-Ring 84 gedrückt,
welche verschiebbar auf der Betätigungsstange 5o angeordnet ist. Ein ringförmiges, verschiebbar auf der Betätigungsstange 5o angeordnetes
Abstandsteil 9o liegt an der Hülse 88 an. Das Abstandsteil 9ο wird in axialer Richtung durch eine Sicherungsmutter 92
festgelegt, die auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 72 aufgeschraubt
ist. Das Abstandsteil 9o findet in der in dem Halteteil 6 2 vorgesehenen Öffnung 7o Aufnahme, wobei zwischen den benachbarten
Wänden des Abstandsteiles 9o und des Halteteiles 62 ein ausreichender.
Zwischenraum verbleibt. Hierdurch wird ein Verschieben dieser Teile gegeneinander ermöglicht, bei dem nur eine sehr geringe
Luftmenge durch die öffnung 7ο aus der Kammer 34 in die
Kammer 3 2 übertritt.
Ein die Betätigungsstange 5o umgebender Balg 94 ist an gegenüberliegenden
Enden mit der Buchse 66 bzw. dem Ring 74 verbunden. Dies jkann auf irgendeine geeignete Weise geschehen, z.B. durch Löten
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oder dergleichen, solange nur eine dichte Sperre erhalten wird, welche ein Durchtreten von Strömungsmittel verhindert, d.h. ein
Durchtreten von'Luft bzw. Kraftstoff, welche sich auf gegenüberliegenden
Seiten des Balges 94 befinden. Der Balg 94 weist einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser auf und ist aus einer geeigneten
dünnen Metallschicht hergestellt, um die Federkonstante des Balges 94 auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Ein zum Einsatz
bei den oben beschriebenen Bedingungen geeigneter, im Handel erhältlicher Balg 94 weist einen Innendurchmesser von 3,o5 mm
und einen Außendurchmesser von 5,59 mm auf. Er ist aus Nickel hergestellt, das in geeigneter Weise auf einen balgförmigen Formdorn
aufgebracht wird, und zwar bis zu einer Dicke von etwa
o,o3 mm. Damit erhält man eine Federkonstante von etwa o,72 kg/cm (H pounds per inch). Da der Arbeitsbereich bei der axialen Bewegung
der Betätigungsstange 5o größenordnungsmäßig o,25 mm ist, ist die beim Zusammendrücken des Balges 94 erzeugte Kraft recht
klein und kann vernachlässigt werden. Falls erwünscht, kann sie auch leicht kompensiert werden. Das Zusammendrücken und das Auseinanderziehen
des Balges 94 wird dadurch begrenzt, daß der einen Anschlag bildende Abschnitt 8 2 in Anlage an die Buchse 6 6 kommt,
bzw. dadurch, daß das Kugelventil 48 in Anlage an den Ventilsitz 4 3 kommt. Der mittlere effektive Querschnitt des Balges 94
wird so gewählt, daß er gleich dem Strömungsquerschnitt des Ventilsitzes
43 ist. Das führt dazu, daß die von dem Druck P_ herrührende, auf das Kugelventil 48 einwirkende und dieses auf den
Ventilsitz zuzubewegen suchende Kraft durch eine entgegengesetzt gerichtete, im wesentlichen gleiche Kraft ausgeglichen wird.
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Ein ringförmiger Federhalter 96 mit einer mittleren Öffnung 98
die
hat den selben Durchmesser wie in dem Halteteil 6 2 vorgesehene öffnung 7o. Ein verschiebbar von der Betätigungsstange 5ο getragenes becherförmiges Teil loo ist so angeordnet, daß sein Rand an den ringförmigen Federhalter 96 anschlägt. Eine auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 7 2 aufgeschraubte und an dem becherförmigen Teil loo anliegende Sicherungsmutter Io2 legt das becherförmige Teil loo und den an dem letzteren anliegenden Federhalter 96 in ihrer Lage auf der Betätigungsstange 5o fest. Durch eine zwischen dem Federhalter 96 und dem Halteteil 62 angeordnete Druckfeder Io4 wird eine vorgegebene Vorspannung erzeugt, durch welche diese Teile voneinander weggedrückt werden. Durch eine zwischen den Wand 28 und der Membran 3o angeordnete Druckfeder Io6 wird auf die Membran 3o eine vorgegebene Vorspannung ausgeübt , welche der Vorspannung durch die Druckfeder Io4 entgegengesetzt ist. ■.
hat den selben Durchmesser wie in dem Halteteil 6 2 vorgesehene öffnung 7o. Ein verschiebbar von der Betätigungsstange 5ο getragenes becherförmiges Teil loo ist so angeordnet, daß sein Rand an den ringförmigen Federhalter 96 anschlägt. Eine auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 7 2 aufgeschraubte und an dem becherförmigen Teil loo anliegende Sicherungsmutter Io2 legt das becherförmige Teil loo und den an dem letzteren anliegenden Federhalter 96 in ihrer Lage auf der Betätigungsstange 5o fest. Durch eine zwischen dem Federhalter 96 und dem Halteteil 62 angeordnete Druckfeder Io4 wird eine vorgegebene Vorspannung erzeugt, durch welche diese Teile voneinander weggedrückt werden. Durch eine zwischen den Wand 28 und der Membran 3o angeordnete Druckfeder Io6 wird auf die Membran 3o eine vorgegebene Vorspannung ausgeübt , welche der Vorspannung durch die Druckfeder Io4 entgegengesetzt ist. ■.
Die Druckfeder Io6 entspricht der eine konstante Kraft ("constant
effort") erzeugenden Feder, die in der oben erwähnten US-PS 3 im 35 9 dargestellt und beschrieben ist. Die Druckfeder Io6
dient ganz allgemein dazu, eine im wesentlichen gleichbleibende Vorspannung auf die Membran 3o'aufrecht zu erhalten. Diese Vorspannung
unterstützt den Druckunterschied P. - P an der Membran 3o, wodurch eine im wesentlichen gleichbleibende lineare Beziehung
zwischen dem Druckunterschied des Kraftstoffes P* - P2 und dem
Druckunterschied der Luft P. - P bei verhältnismäßig kleinen Werten des letztgenannten Druckunterschiedes aufrecht erhalten wird,
-lo-509827/057 5 .
- Io -
Die Druckfeder Io4 entspricht der auf einen konstanten Druck hinwirkenden
("constant head") Feder, welche in der US-PS 3 114 35 dargestellt und beschrieben ist. Die Druckfeder Io4 ist bei
kleiner Luftströmung auseinandergezogen, was dann der Fall ist, wenn der Druckunterschied P. - P an der Membran 3o entsprechend
klein ist. Diese Verlängerung der Druckfeder Io4 führt dazu, daß das Halteteil 6 2 gegen das Gehäuse 2 2 gedrückt wird, das als
Anschlag wirkt. Das gegenüberliegende Ende der Druckfeder Io4 , das an dem Federhalter 196 anliegt, belastet die Betätigungsstange
5o in einer Richtung, in der das Kugelventil 48 geöffnet wird. Der Druckunterschied P. - P2 an der Membran 36, der erforderlich
ist, um die Kraft der Druckfeder Io4 auszugleichen, bewirkt ein fettes Kraftstoffgemisch bei Leerlaufdrehzahlen des
Motors. Bezüglich weiterer.Einzelheiten der oben beschriebenen, eine konstante Kraft ("constant effort") und einen konstanten Druck
("constant head") erzeugenden Druckfedern Io4 und Io6 wird auf
die US-PS 3 114 359 verwiesen.
Der Ventilsitz 43 und/oder die Buchse 66 können Unterlagsscheiben Io8 bzw. Ho geeigneter Dicke aufweisen, um die Lage des Ventilsitzes
4 3 bzw. der Buchse 66 zur Kalibrierung verändern zu können.
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Claims (5)
- The Bendix CorporationExecutive OfficesBendix Center 4. Dezember 1974Southfield, Mich. 48o75, USA Anwaltsakte M-3325PatentansprücheIj. Auf Druckunterschiede ansprechendes Ventil, insbesondere zurVerwendung in einer Einrichtung zur Regelung der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine, mit einem durch eine Trennwand in zwei Kammern unterteilten Gehäuse, wobei eine der Kammern eine durch Druckunterschied bewegbare Wand mit einem festen mittleren Abschnitt aufweist, an welchem eine Stange befestigt ist, die in axialer Richtung zu der anderen Kammer verläuft und die Trennwand über einen abgedichteten Durchgang durchsetzt, welcher- eine axiale Bewegung der Stange zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der abgedichtete Durchgang einen Balg C94) aufweist, der die Stange (5o) umgibt und dessen eines Ende mit der Trennwand (28) verbunden ist, und daß Verbindungsmittel (74 ,88,9o,92) vorgesehen sind, durch welche das andere Ende des Balges (94) fest und in dichter Weise mit der Stange (5o) verbunden wird.509827/0 5 75 -12-
- 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel ein verschiebbar auf der Stange (5o) angeordnetes und mit dem anderen Ende des Balges (94) fest verbundenes Teil (74), eine federnde, ringförmige, zwischen dem Teil (74) und der bewegbaren Wand (36) angeordnete Dichtung (84), und eine Spanneinrichtung (88,9o,92) aufweisen, welche mit der Stange (5o) verbunden ist und durch welche auf das Teil (74) eine Kraft ausgeübt wird, durch welche die ringförmige Dichtung zwischen das Teil (74) und die bewegbare Wand (36) eine Dichtstelle bildend eingezwängt wird.
- 3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt der bewegbaren Wand (36) eine Aussparung (86) aufweist, in welcher die ringförmige Dichtung (84) Aufnahme findet, und daß das Teil (74) einen in radialer Richtung verlaufenden Flanschabschnitt (78) aufweist, welcher an die ringförmige Dichtung (84) angedrückt werden kann.
- 4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (88,9o,92) eine innerhalb des Balges (94) angeordnete, die Stange (5o) umgebende Hülse (88) aufweist, deren eines Ende an dem Teil (74) anliegt und deren anderes Ende in der Nähe der Trennwand (28) liegt, daß sie ein auf der Stange (5o) verschiebbares Abstandsteil (9o) aufweist und daß sie eine auf einem Gewinde versehenen Abschnitt (72) der Stange (5o) angeordnete Mutter (92) aufweist, durch welche das Abstandsteil (9o) und die Hülse (88) festgehalten werden.509827/05 7 5 _ 13 _
- 5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (94) aus Metall hergestellt ist und eine Dicke von. etwa o,o25 mm (ο,οοΐ inch) aufweist.5 09827/0575Leerseite
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