EP3283757A1

EP3283757A1 - Druckregelventil mit integriertem drucksensor

Info

Publication number: EP3283757A1
Application number: EP16707146.3A
Authority: EP
Inventors: Armin Schuelke; Olaf Ohlhafer; Felix Jaegle; Jan Schotte; Tim Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2018-02-21
Also published as: DE102015206538A1; WO2016165872A1

Abstract

Die Erfindungbetrifft ein Druckregelventil (10) zur Regelung des Drucks in einem Hochdruckraum (3) eines Hochdruckspeichers (1), insbesondere eines Kraftstoff-Hochdruckspeichers. Das Druckregelventil (10) weist einen Ventilkörper (21), einen an dem Ventilkörper (21) ausgebildeten Ventilsitz (20) und ein Schließglied (30) auf. Das Schließglied (30) wirkt mit dem Ventilsitz (20) zusammen, um eine hydraulische Verbindung von dem Hochdruckraum (3) zu einem Niederdruckraum zu öffnen und zu schließen, wobei der Ventilkörper zumindest teilweise in den Hochdruckraum (3) ragt. In dem dem Hochdruckraum (3) zugewandten Ende des Ventilkörpers (21) ist eine Ausnehmung (40) ausgebildet. In der Ausnehmung (40) ist ein Drucksensor (50) zur Ermittlung des Drucks im Hochdruckraum (3) angeordnet.

Description

Druckregelventil mit integriertem Drucksensor

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem integrierten Drucksensor für einen Hochdruckspeicher, sowie einen Hochdruckspeicher mit einem Druckregelventil.

Stand der Technik

Bei modernen Diesel- und Benzinmotoren werden heute sogenannte Speicher- Einspritz-Systeme verwendet, bei denen Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe in einen Kraftstoffdruckspeicher bzw. Kraftstoff- Hochdruckspeicher bzw. Hochdruckspeicher gefördert wird und aus diesem Hochdruckspeicher über Injektoren in die Brennräume einer Brennkraftmaschine eindosiert wird. Für die Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum wird der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe auf bis zu 400 bar (Benzinmotor) bzw. 3000 bar und mehr (Dieselmotor) verdichtet. Die Regelung des Drucks kann dabei über einen Drucksensor und ein Druckregelventil erfolgen, die jeweils am Hochdruckspeicher montiert sind. Ein solcher Hochdruckspeicher ist aus der DE 10 2008 040 901 bekannt. Dabei sind das Druckregelventil und der Drucksensor am Hochdruckspeicher räumlich getrennt angeordnet.

Bei den bislang bekannten Konzepten für Speicher- Einspritz-Systeme werden zwei gesonderte Komponenten für die Erfassung des Drucks, der Drucksensor, und für die Steuerung bzw. Regelung des Drucks, das Druckregelventil, im Hochdruckspeicher verwendet. Bei den aktuell verwendeten Druckregelventilen scheitert eine Integration des Drucksensors in das Druckregelventil daran, dass im Druckregelventil nur extrem wenig Bauraum zur Verfügung steht und dass der Druck an vielen Stellen des Druckregelventils vom Druck im Hochdruckspeicher durch Drosseleffekte deutlich abweicht. Eine weitere Schwierigkeit ist die Erwärmung der Komponenten Drucksensor und Druckregelventil durch das Abströmen des Kraftstoffs über den Ventilsitz des Druckregelventils.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Druckregelventil hat den Vorteil, dass es einen integrierten Drucksensor umfasst, so dass der Drucksensor bauraumsparend angeordnet ist. Gleichzeitig ist der Drucksensor so angeordnet, dass er zuverlässig den Druck im Hochdruckspeicher misst und nicht oder nur in geringem Maße durch die hohen Temperaturen des drosselnden Ventilsitzes beeinflusst wird.

Dazu weist das Druckregelventil zur Regelung des Drucks in einem Hochdruckraum eines Hochdruckspeichers, insbesondere eines Kraftstoff-

Hochdruckspeichers, einen Ventilkörper, einen an dem Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz und ein Schließglied auf. Das Schließglied wirkt mit dem Ventilsitz zusammen, um eine hydraulische Verbindung von dem Hochdruckraum zu einem Niederdruckraum zu öffnen und zu schließen. Der Ventilkörper ragt zumindest teilweise in den Hochdruckraum. In dem dem Hochdruckraum zugewandten Ende des Ventilkörpers ist eine Ausnehmung ausgebildet, wobei in der Ausnehmung ein Drucksensor zur Ermittlung des Drucks im Hochdruckraum angeordnet ist. Dadurch ist der Drucksensor in den Ventilkörper des Druckregelventils integriert und zwar in dem Bereich des Ventilkörpers, der in den Hochdruckraum ragt. Ventilsitz und Drucksensor sind im gleichen Bauteil, dem Ventilkörper, ausgebildet bzw. angeordnet. Der Drucksensor ist jedoch räumlich getrennt vom Ventilsitz angeordnet, so dass die Erwärmung eines durch den Ventilsitz abströmenden Fluids keine oder nur eine geringe Auswirkung auf den

Drucksensor hat.

Vorteilhafterweise umfasst der Drucksensor zumindest eine Sensormembran. Die Sensormembran, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff bestehend, ist vergleichsweise dünn, so dass sie sich unter der Druckbeaufschlagung des Hochdruckraums verformt. Aus dieser Verformung ermittelt der Drucksensor einen Wert für den im Hochdruckraum herrschenden Druck.

In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst der Drucksensor eine Auswerteelektronik und eine an der Sensormembran anliegende Messbrücke. Die Messbrücke ist zwischen der Sensormembran und der Auswerteelektronik angeordnet. Die Messbrücke, beispielsweise bestehend aus Dehnmessstreifen, erzeugt aus der Verformung der Sensormembran ein elektrisches Signal bzw. eine Änderung eines elektrischen Signals. Das elektrische Signal bzw. die Änderung des Signals wird an die Auswerteelektronik weitergegeben, die daraus einen Wert für den Druck im Hochdruckraum ermittelt. Dadurch ist die Auswerteelektronik bereits im Drucksensor integriert; aufgrund der räumlichen Nähe zwischen Drucksensor und Auswerteelektronik kann das elektrische Signal störungsfrei ausgewertet werden. Eine Verstärkung des elektrischen Signals ist dadurch nicht erforderlich.

In vorteilhaften Ausführungen ist zumindest ein elektrisch leitendes Kontaktkabel durch den Ventilkörper geführt, wobei das zumindest eine Kontaktkabel mit der Auswerteelektronik verbunden ist. Dadurch kann ein von der Auswerteelektronik kommendes elektrisches Signal, das beispielsweise schon den Druckwert des Hochdruckraums wiedergibt, weiterverarbeitet werden, beispielsweise an ein Steuergerät übertragen werden. Üblicherweise werden drei Kontaktkabel verwendet: Signal, Spannungsversorgung und Steuergerätemasse. Es kann jedoch beispielsweise auch ein Kontaktkabel eingespart werden, wenn ein Anschluss auf Masse des Druckregelventils liegt.

In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist die Sensormembran so mit dem Ventilkörper verbunden, dass sie die Ausnehmung mediendicht verschließt. Dadurch erfolgt die Druckmessung des Hochdruckraums leckagefrei und fehlerfrei. Der Druck in der Ausnehmung kann somit auf einem konstanten Niveau, beispielsweise unter Atmosphärendruck, gehalten werden. Die Druckmessung ist damit sehr zuverlässig und effizient. Vorteilhafterweise ist die Sensormembran mit dem Ventilkörper verschraubt oder verschweißt. Dadurch ist die mediendichte Verbindung von Sensormembran zum Ventilkörper einfach, kostengünstig und mit hoher Festigkeit ausgeführt. In vorteilhaften Weiterbildungen ist die Ausnehmung in einem Zapfen des

Ventilkörpers ausgebildet. Der Zapfen ragt in den Hochdruckraum des Hochdruckspeichers. Zwischen Zapfen und Hochdruckspeicher ist ein Ringspalt ausgebildet, wobei der Ringspalt ein Teilvolumen des Hochdruckraums ist. Dadurch ist der in der Ausnehmung angeordnete Drucksensor sehr bauraumsparend angeordnet. Der Zapfen des Ventilkörpers ist eine einfache und kostengünstige Lösung zur Aufnahme des Drucksensors. Der Ringspalt dient einer Umströmung des Zapfens mit dem Fluid des Hochdruckraums. Dadurch wird der Zapfen und mit ihm auch der Drucksensor durch das Fluid gekühlt. In vorteilhaften Ausführungen ist in dem Ventilkörper zwischen dem Ventilsitz und dem Ringspalt eine Bohrungsverbindung ausgebildet. Dadurch wird der Ringspalt bei geöffnetem Druckregelventil stark umströmt. Die Kühlung des Zapfens mit dem vergleichsweise kühlen Fluid des Hochdruckraums ist damit verbessert. Besonders effizient ist die Kühlung des Zapfens wenn weder Ringspalt noch Bohrungsverbindung eine drosselnde Wirkung auf das abströmende Fluid haben.

Die Drosselung erfolgt dann beispielsweise im Ventilsitz selbst.

Vorteilhafterweise umfasst die Bohrungsverbindung eine in den Ventilsitz mündende Sacklochbohrung und zumindest eine, vorzugsweise jedoch zwei bis vier, Radialbohrungen. Die zumindest eine Radialbohrung verbindet dabei die

Sacklochbohrung mit dem Ringspalt. Diese Ausführung der Bohrungsverbindung ist vergleichsweise kostengünstig bei gleichzeitig hoher Festigkeit. Die Verschneidungen der Bohrungsverbindung können dabei so ausgeführt sein, beispielsweise orthogonal, dass die Bohrungsverbindung auch mit Drücken von über 3000 bar belastet werden kann.

In vorteilhaften Ausführungen weist das Druckregelventil ein Ventilgehäuse auf, wobei das Ventilgehäuse mit dem Ventilkörper verspannt ist. In dem Ventilgehäuse ist eine Führungsbohrung ausgebildet, in der das Schließglied längsbeweglich geführt ist. Dadurch sind der Ventilkörper mit dem Ventilsitz und das Ventilgehäuse mit der Führungsbohrung einfach zueinander zu montieren und zu demontieren.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Ventilkörper eine Dichtkante auf, die mit einem den Hochdruckraum begrenzenden Gehäuse des Hochdruckspeichers zusammenwirkt. Dadurch wird die Verbindung des Hochdruckspeichers zum Druckregelventil auf einfache Weise mediendicht ausgeführt; optionale weitere Dichtelemente können an dieser Stelle entfallen.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführung ist in dem Ventilkörper eine Führungsbohrung ausgebildet, in der das Schließglied längsbeweglich geführt ist. Dadurch sind sowohl der Ventilsitz als auch das Schließglied im Ventilkörper ausgebildet bzw. angeordnet, so dass die Anzahl der Bauteile reduziert ist. Weiterhin entfällt damit zumindest eine Dichtstelle.

In vorteilhaften Ausführungen ist das Schließglied elektromagnetisch ansteuerbar, beispielsweise über einen Magnetaktor. Dies ist eine einfache und zuverlässige Ansteuerung des Druckregelventils. Bei Bedarf können mit dieser Ansteuerung auch vergleichsweise hohe Stellkräfte realisiert werden.

Vorteilhafterweise wirkt eine Feder zumindest mittelbar auf das Schließglied in Öffnungsrichtung. Dies kann über einen direkten Kontakt zwischen Feder und Schließglied aber auch mittelbar, beispielsweise unter Zwischenlage eines Federtellers oder eines Magnetankers, erfolgen. Dadurch, dass die Feder in Öffnungsrichtung wirkt, also das Schließglied vom Ventilsitz abhebt, wird eine Unterdruckbildung im Hochdruckraum außerhalb des Betriebs des Hochdruckspeichers vermieden.

In vorteilhaften Ausführungen wird das Druckregelventil in einem Hochdruckspeicher, insbesondere in einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher verwendet. Das Druckregelventil ist dabei mit dem Hochdruckspeicher so verbunden, dass der Drucksensor bzw. der Ventilkörper mit dem Drucksensor in den Hochdruckraum ragt. In Hochdruckspeichern, insbesondere in Kraftstoff- Hochdruckspeichern wirken sehr hohe Drücke von teilweise über 3000 bar. Die beschriebenen Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckregelventils sind besonders für derart hohe Anforderungen geeignet.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig.1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Hochdruckspeicher und einem erfindungsgemäßen Druckregelventil mit einem integrierten Drucksensor.

Fig.2 zeigt den Schnitt A-A der Fig.1.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In Fig.1 ist ein Bereich eines Hochdruckspeichers 1 mit einem

erfindungsgemäßen Druckregelventil 10 offenbart. Im nicht dargestellten Bereich weist der Hochdruckspeicher 1 die üblichen Anschlüsse auf: einen von einer Hochdruckpumpe kommenden Hochdruckanschluss und zumindest einen, üblicherweise jedoch mehrere zu Einspritzinjektoren führende

Injektoranschlüsse.

Der Hochdruckspeicher 1 weist ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 2 auf, welches einen ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmigen Hochdruckraum 3 umgibt. Das Gehäuse 2 weist eine Rücklaufbohrung 4 auf, an welcher eine Rücklaufleitung 99 angeschlossen ist. An dem Gehäuse 2 ist an einem

Endbereich 7 eine Öffnung 6 ausgebildet, in die ein erfindungsgemäßes

Druckregelventil 10 eingeschraubt werden kann. In der Öffnung 6 ist ein

Gewinde 9 ausgebildet, in welches ein korrespondierendes Gewinde 19a des Druckregelventils 10 eingeschraubt werden kann. In der Ausführung der Fig.l ist das korrespondierende Gewinde 19a an einem Verschlussschraubstück 19 des Druckregelventils 10 ausgebildet.

Das Druckregelventil 10 weist ein Ventilgehäuse 12, einen Ventilkörper 21, einen Ventilsitz 20 und ein Schließglied 30 auf. Das Schließglied 30 wirkt mit dem Ventilsitz 20 zusammen und ist in einer in dem Ventilgehäuse 12 ausgebildeten Führungsbohrung 31 längsbeweglich geführt. Im Ausführungsbeispiel der Fig.l ist der Ventilsitz 20 an dem Ventilkörper 21 ausgebildet und der Ventilkörper 21 und das Ventilgehäuse 12 sind durch das Verschlussschraubstück 19 miteinander unter Zwischenlage einer Ausgleichscheibe 39 verspannt. Die Ausgleichscheibe 39 dient dabei dem Ausgleich von Toleranzen des

Druckregelventils 10. Der Ventilkörper 21 weist eine Dichtkante 49 auf, die mit dem Gehäuse 2 des Hochdruckspeichers 1 zusammenwirkt, so dass das Gehäuse 2 mit dem Ventilkörper 21 mediendicht verbunden ist. Eine optionale zusätzliche Dichtscheibe kann in diesem Bereich somit entfallen.

In alternativen Ausführungen können Ventilkörper 21 und Ventilgehäuse 12 auch einteilig ausgeführt sein; die Ausgleichscheibe 39 würde dann entfallen oder wäre an anderer Stelle im Druckregelventil 10 positioniert. Wird im Folgenden also vom Ventilkörper 21 gesprochen, so beinhaltet dies sowohl die einteilige als auch die zweiteilige Ausführung von Ventilkörper 21 und Ventilgehäuse 12, sofern nichts anderes angegeben ist.

Der Ventilsitz 20 steht in Wirkverbindung mit dem Schließglied 30, welches im geschlossenen Zustand des Druckregelventils 10 an dem Ventilsitz 20 aufliegt und eine hydraulische Verbindung vom Hochdruckraum 3 des

Hochdruckspeichers 1 zur Rücklaufbohrung 4 und somit zur Rücklaufleitung 99 unterbindet. Das Schließglied 30 ist in der Ausführung der Fig.l nadeiförmig mit einer Kugelspitze ausgebildet, kann jedoch auch jede andere übliche Form aufweisen, beispielsweise eine Stirnseite für einen Flachsitz oder einen Konus.

Am Ventilgehäuse 12 ist zumindest eine Ausströmöffnung 15 ausgebildet, über welche ein Fluid, welches in geöffnetem Zustand des Druckregelventils 10 durch den Ventilsitz 20 strömt, über die Rücklaufbohrung 4 im Gehäuse 2 in die Rücklaufleitung 99 strömen kann.

Erfindungsgemäß ist in dem Ventilkörper 21 eine Ausnehmung 40 ausgebildet, beispielsweise in Form einer Aufnahmebohrung bzw. Sacklochbohrung, in der ein Drucksensor 50 angeordnet ist. Der Drucksensor 50 dient der Ermittlung des Drucks im Hochdruckraum 3. Der Bereich des Ventilkörpers 21, in dem die Ausnehmung 40 ausgebildet ist, ist in der Ausführung der Fig.l als Zapfen 22 gestaltet. Der Zapfen 22 ragt derart in den Hochdruckraum 3, dass der

Drucksensor 50 die Ausnehmung 40 zum Hochdruckraum 3 abdichtet, beispielsweise durch Verschrauben oder Verschweißen. Der Drucksensor 50 umfasst zumindest eine Sensormembran 51, in der Ausführung der Fig.l jedoch zusätzlich noch eine Messbrücke 52 und eine Auswerteelektronik 53. Die Messbrücke 52 ist zwischen der Sensormembran 51 und der Auswerteelektronik 53 angeordnet. Die Messbrücke 52 ist dabei so mit der Sensormembran 51 verbunden, beispielsweise mit dieser verklebt, dass eine Verformung der Sensormembran 51 als elektrisches Signal oder als Änderung eines elektrischen Signals in der Messbrücke 52 erfasst wird. Die Sensormembran 51 ist so in bzw. an der Ausnehmung 40 angeordnet, dass sie die Ausnehmung 40 zum Hochdruckraum 3 mediendicht verschließt.

Vorteilhafterweise ist die Sensormembran 51 dabei mit dem Zapfen 22 des Ventilkörpers 21 mediendicht verschweißt, verschraubt, oder in diesen mediendicht eingepresst. Im Ausführungsbeispiel der Fig.l ist die

Sensormembran 51 stopfenförmig ausgebildet und teilweise in die Ausnehmung

40 eingesetzt. Eine somit in der Ausnehmung 40 angeordnete Stirnfläche der Sensormembran 51 wirkt mit der scheibenförmigen Messbrücke 52 zusammen. Die Messbrücke 52, üblicherweise bestehend aus Dehnmessstreifen, ist beispielsweise auf die Stirnfläche der Sensormembran 51 aufgeklebt oder mittels Dünnschichttechnik aufgebracht. Die elektrischen Signale aufgrund der

Verformungen der Messbrücke 52 wegen des Drucks im Hochdruckraum 3 werden an die Auswertelektronik 53 weitergegeben. In der Auswerteelektronik 53 werden die elektrischen Signale weiterverarbeitet, beispielsweise ein Druck des Hochdruckraums 3 daraus ermittelt, und bei Bedarf auch verstärkt, um eine störungsarme Weiterleitung, beispielsweise an ein Steuergerät, zu ermöglichen. Zur Weitergabe der elektrischen Signale bzw. der ermittelten Druckwerte ist die Auswerteelektronik 53 mit zumindest einem elektrisch leitenden Kontaktkabel 34 verbunden. Das Kontaktkabel 34 ist durch den Ventilkörper 21 und im

Ausführungsbeispiel der Fig.l auch durch das Ventilgehäuse 12 geführt.

Vorteilhafterweise ist es dabei aus dem Ventilkörper 21 oder aus dem

Ventilgehäuse 12 in einen Raum mit Atmosphärendruck geführt, wo es beispielsweise an ein Steuergerät angeschlossen werden kann. In

unterschiedlichen Ausführungen kann das Kontaktkabel 34 aus mehreren Einzelkabeln bestehen, die untereinander auch durch Pins verbunden sein können, beispielsweise am Übergang der Kabelführungen von Ventilkörper 21 zu Ventilgehäuse 12.

Der Zapfen 22 des Ventilkörpers 21 ragt derart in den Hochdruckraum 3 des Hochdruckspeichers 1, dass zwischen der äußeren Mantelfläche des Zapfens 22 und der Wand des Hochdruckraums 3 ein Ringspalt 25 ausgebildet wird. Dabei ist der Ringspalt 25 vorteilhafterweise so gestaltet, dass bei geöffnetem

Druckregelventil 10, also bei vom Ventilsitz 20 abgehobenem Schließglied 30 das aus dem Hochdruckraum 3 strömende Fluid nicht durch den Ringspalt 25 gedrosselt wird.

Zur Verbindung des Hochdruckraums 3 mit dem Ventilsitz 20 bzw. bei geöffnetem Druckregelventil 10 mit der Rücklaufleitung 99 ist im Ventilkörper 21 zumindest eine Bohrungsverbindung 35 ausgebildet. In der Ausführung der Fig.l umfasst die Bohrungsverbindung 35 dabei eine Sacklochbohrung 36 und zwei Radialbohrungen 37. Die Sacklochbohrung 36 führt vom Ventilsitz 20 weg ins Innere des Ventilkörpers 21, in Richtung der Ausnehmung 40, ohne mit dieser verbunden zu sein. Von der Sacklochbohrung 36 führen die beiden

Radialbohrungen 37 radial nach außen bzw. sternförmig weg und verbinden die Sacklochbohrung 36 so mit dem Ringspalt 25. Anders als in der Fig.l dargestellt überkreuzen sich die Bohrungsverbindung 35 und das Kontaktkabel 34 nicht, sondern verlaufen getrennt voneinander durch den Ventilkörper 21, wie später in Fig.2 dargestellt. Stromabwärts des Ventilsitzes 20 ist zwischen dem Ventilkörper 21, der

Ausgleichsscheibe 39 und dem Ventilgehäuse 12 ein Ventilraum 38 ausgebildet, von welchem die zumindest eine Ausströmöffnung 15 abzweigt. Bei geöffnetem Druckregelventil 10 strömt das Fluid also vom Hochdruckraum 3, über den Ringspalt 25, die Radialbohrungen 37 und die Sacklochbohrung 36 zum

Ventilsitz 20 und von dort weiter über den Ventilraum 38, die Ausströmöffnung 15 und die Rücklaufbohrung 4 zur Rücklaufleitung 99 bzw. zu einem nicht dargestellten Niederdruckraum. In der Ausführungsform der Fig.l ist die Bohrungsverbindung 35 aufgrund des benötigten Bauraums für den Drucksensor 50 wie dargestellt mit einer

Sacklochbohrung 36 und einer oder mehreren Radialbohrungen 37 gewählt. Im Falle eines großen Durchmessers des Ventilkörpers 21 bzw. des Zapfens 22 oder im Falle einer Miniaturisierung des Drucksensors 50 kann jedoch als Bohrungsverbindung 35 beispielsweise auch nur eine einzelne durchgängige

Bohrung vom Ventilsitz 20 in den Hochdruckraum 3 oder in den Ringspalt 25 ausgebildet sein.

An einem dem Hochdruckspeicher 1 abgewandten Ende des Druckregelventils 10 ist ein Magnetaktor 45 im Ventilgehäuse 12 angeordnet, um das Schließglied

30 elektromagnetisch zu betätigen. Zum Öffnen und Schließen des Schließglieds 30 ist am Schließglied 30 ein Magnetanker 42 angeordnet, beispielsweise aufgepresst. Der Magnetanker 42 wird bei Bestromung des Magnetaktors 45 von diesem angezogen, so dass sich der Magnetanker 42 und mit ihm das

Schließglied 30 in Richtung des Ventilsitzes 20 bewegt. Zwischen dem

Magnetanker 42 und dem Ventilsitz 20 ist eine Feder 47 angeordnet, welche den mit dem Schließglied 30 verbundenen Magnetanker 42 entgegen der Kraft des Magnetaktors 45 wieder in die Ausgangslage zurückstellt. Man spricht daher für das Ausführungsbeispiel der Fig.l von einem stromlos offenen Druckregelventil 10.

Obwohl das Ausführungsbeispiel der Fig.l als„stromlos offenes"

Druckregelventil 10 dargestellt ist, d.h. als ein Druckregelventil 10, bei dem das Schließglied 30 vom Ventilsitz 20 abhebt, wenn die Bestromung des

Magnetaktors 45 unterbrochen wird, so ist die Erfindung nicht auf solche Druckregelventile 10 begrenzt. Durch bekannte Art und Weise können durch ein einfaches Umordnen von Feder 47 und Magnetanker 42 die betreffenden Druckregelventile 10 auch als sogenannte„stromlos geschlossene"

Druckregelventile 10 ausgeführt werden, bei denen das Schließglied 30 durch die Feder 47 in den Ventilsitz 20 gedrückt wird und durch ein Bestromen des

Magnetaktors 45 und einen damit verbundenen Anzug des Magnetankers 42 das Schließglied 30 aus dem Ventilsitz 20 gehoben wird.

Im Ausführungsbeispiel der Fig.l ist die Verbindung des Druckregelventils 10 zum Gehäuse 2 des Hochdruckspeichers 1 durch eine Schraubverbindung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Verschlussschraubstück 19 dargestellt. Das Verschlussschraubstück 19 wirkt dabei mit einem Absatz des Ventilgehäuses 12 zusammen und drückt das Ventilgehäuse 12 somit mittelbar über die

Ausgleichscheibe 39 und den Ventilkörper 21 gegen das Gehäuse 2. In alternativen Ausführungen sind jedoch auch andere Verbindungen zwischen dem

Druckregelventil 10 und dem Gehäuse 2 möglich, beispielsweise

Pressverbindungen, Schweißverbindungen und anders aufgebaute

Schraubverbindungen. Weiterhin kann das Ventilgehäuse 12 auch direkt mit dem Gehäuse 2 verbunden werden, das Verschlussschraubstück 19 würde demnach entfallen.

Fig.2 zeigt den Schnitt A-A der Fig.l im Bereich der Bohrungsverbindung 35. Von der Sacklochbohrung 36 verlaufen drei Radialbohrungen 37 sternförmig nach außen und münden in den Ringspalt 25, welcher zwischen dem

Ventilkörper 21 bzw. dem Zapfen 22 und dem Gehäuse 2 des

Hochdruckspeichers 1 ausgebildet ist. Die Kabelführung 34 ist so im Ventilkörper 21 angeordnet, dass sie weder die Sacklochbohrung 36 noch die

Radialbohrungen 37 kreuzt. Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Druckregelventils 10 ist wie folgt:

Im Ausgangszustand ist das Druckregelventil 10 bestromt, so dass eine

Magnetkraft durch den Magnetaktor 45 erzeugt wird. Durch die Magnetkraft wird das Schließglied 30 gegen den Ventilsitz 20 gedrückt, so dass eine fluidische Verbindung über den Ventilsitz 20 und die Öffnungen 15 im Druckregelventil 10 vom Hochdruckspeicher 1 zur Rücklaufleitung 99 unterbrochen ist. Wird die Bestromung des Magnetaktors 45 unterbrochen oder verringert, so drücken die Feder 47 und die hydraulische Kraft auf das Schließglied 30 den Magnetanker 42 in Richtung weg vom Ventilsitz 20. Das Druckregelventil 10 wird dadurch geöffnet, wodurch die beschriebene fluidische Verbindung geöffnet und ein Druckabbau im Hochdruckspeicher 1 ermöglicht wird. Das Druckregelventil 10 kann so auch als Proportionalventil betrieben werden, indem es nur teilweise geöffnet wird, so dass sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, der zu einem resultierenden Druck im Hochdruckraum 3 führt.

Der Drucksensor 50 zur Ermittlung des Drucks im Hochdruckraum 3 ist an dem dem Magnetaktor 45 entgegengesetzten Ende des Druckregelventils 10 angebracht, nämlich im Zapfen 22, so dass der Bereich des Druckregelventils 10 mit dem Drucksensor 50 in den Hochdruckraum 3 ragt. Damit ist

erfindungsgemäß der Drucksensor 50 in das Druckregelventil 10 integriert.

Vorteilhafterweise ist der Ringspalt 25 den Zapfen 22 derart umgebend angeordnet, dass bei geöffnetem Druckregelventil 10 das aus dem

Hochdruckraum 3 abströmende vergleichsweise kühle Fluid den Zapfen 22 ungedrosselt umströmt und somit kühlt. Auch der im Inneren des Zapfens 22 angeordnete Drucksensor 50 wird dadurch gekühlt. Vorzugsweise befindet sich dabei der Drucksensor 50 ausreichend weit vom Ventilsitz 20 entfernt, so dass er nicht durch die Drosselung des durch den Ventilsitz 20 abströmenden Fluids und die damit verbundene Erwärmung des Fluids beeinflusst wird.

Die Regelung des Drucks im Hochdruckraum 3 durch das Druckregelventil 10 erfolgt dabei unter anderem auch durch den vom Drucksensor 50 erfassten Druck. Vorteilhafterweise wird dieser Druck in einem Steuergerät zusammen mit weiteren Daten - beispielsweise dem Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine und den Temperaturen in der Brennkraftmaschine - ausgewertet und das Druckregelventil 10 bzw. der Magnetaktor 45 entsprechend angesteuert.

Claims

Ansprüche

1. Druckregelventil (10) zur Regelung des Drucks in einem Hochdruckraum (3) eines Hochdruckspeichers (1), insbesondere eines Kraftstoff- Hochdruckspeichers, wobei das Druckregelventil (10) einen Ventilkörper (21), einen an dem Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz (20) und ein Schließglied (30) aufweist, wobei das Schließglied (30) mit dem Ventilsitz

(20) zusammenwirkt, um eine hydraulische Verbindung von dem

Hochdruckraum (3) zu einem Niederdruckraum zu öffnen und zu schließen, wobei der Ventilkörper zumindest teilweise in den Hochdruckraum (3) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dem Hochdruckraum (3) zugewandten Ende des Ventilkörpers (21) eine Ausnehmung (40) ausgebildet ist, wobei in der Ausnehmung (40) ein Drucksensor (50) zur Ermittlung des Drucks im Hochdruckraum (3) angeordnet ist.

2. Druckregelventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (50) zumindest eine Sensormembran (51) umfasst.

3. Druckregelventil (10) nach Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (50) eine Auswerteelektronik (53) und eine an der

Sensormembran (51) anliegende Messbrücke (52) umfasst, wobei die Messbrücke (52) zwischen der Sensormembran (51) und der

Auswerteelektronik (53) angeordnet ist.

4. Druckregelventil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elektrisch leitendes Kontaktkabel (34) durch den Ventilkörper

(21) geführt ist, wobei das zumindest eine Kontaktkabel (34) mit der Auswerteelektronik (53) verbunden ist.

5. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass die Sensormembran (51) so mit dem Ventilkörper (21) verbunden ist, dass sie die Ausnehmung (40) mediendicht verschließt.

6. Druckregelventil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormembran (51) mit dem Ventilkörper (21) verschraubt oder verschweißt ist.

7. Druckregelventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (40) in einem Zapfen (22) des Ventilkörpers (21) ausgebildet ist, wobei der Zapfen (22) in den

Hochdruckraum (3) ragt und zwischen Zapfen (22) und Hochdruckspeicher (1) ein Ringspalt (25) ausgebildet ist, wobei der Ringspalt (25) ein

Teilvolumen des Hochdruckraums (3) ist.

8. Druckregelventil (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilkörper (21) zwischen dem Ventilsitz (20) und dem Ringspalt (25) eine Bohrungsverbindung (35) ausgebildet ist.

9. Druckregelventil (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungsverbindung (35) eine in den Ventilsitz (20) mündende

Sacklochbohrung (36) und zumindest eine, vorzugsweise zwei bis vier, Radialbohrungen (37) umfasst, wobei die zumindest eine Radialbohrung (37) die Sacklochbohrung (36) mit dem Ringspalt (25) verbindet.

10. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (10) ein Ventilgehäuse (12) aufweist, wobei das Ventilgehäuse (12) mit dem Ventilkörper (21) verspannt ist und wobei in dem Ventilgehäuse (12) eine Führungsbohrung (31) ausgebildet ist, in der das Schließglied (30) längsbeweglich geführt ist.

11. Druckregelventil (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (21) eine Dichtkante (49) aufweist, die mit einem den

Hochdruckraum (3) begrenzenden Gehäuse (2) des Hochdruckspeichers (1) zusammenwirkt.

12. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass in dem Ventilkörper (21) eine Führungsbohrung (31) ausgebildet ist, in der das Schließglied (30) längsbeweglich geführt ist.

13. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (30) elektromagnetisch ansteuerbar ist.

14. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (47) zumindest mittelbar auf das

Schließglied (30) in Öffnungsrichtung wirkt. Hochdruckspeicher (1) mit einem Hochdruckraum (3) und einem Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche