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EP3027885B1 - Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem auslassventil - Google Patents

Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem auslassventil Download PDF

Info

Publication number
EP3027885B1
EP3027885B1 EP14731265.6A EP14731265A EP3027885B1 EP 3027885 B1 EP3027885 B1 EP 3027885B1 EP 14731265 A EP14731265 A EP 14731265A EP 3027885 B1 EP3027885 B1 EP 3027885B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
fuel pump
pressure fuel
valve ball
stop body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP14731265.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3027885A1 (de
Inventor
Gerd Teike
Michael Kleindl
Soeren Stritzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3027885A1 publication Critical patent/EP3027885A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3027885B1 publication Critical patent/EP3027885B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/462—Delivery valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0054—Check valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/50—Arrangements of springs for valves used in fuel injectors or fuel injection pumps

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump according to the preamble of claim 1.
  • High-pressure fuel pumps in particular piston pumps for a fuel system for an internal combustion engine, are known from the market.
  • high-pressure fuel pumps include an intake valve and an exhaust valve which can open and close depending on control and / or fuel pressure.
  • the exhaust valve makes it possible to close a pressurized fuel reservoir ("rail") against a delivery chamber of the high-pressure fuel pump during a suction stroke. If, on the other hand, a fuel pressure in the delivery chamber exceeds a counterforce plus a closing spring force caused by the pressure in the fuel accumulator, the exhaust valve can open.
  • document EP 0 976 925 A discloses a high-pressure fuel pump with an exhaust valve and a valve ball.
  • the invention relates to a high-pressure fuel pump, with an outlet valve, a valve ball, a valve ball acting in the closing direction valve spring, and a stop body for the valve ball with a stopper portion which limits the opening stroke of the valve ball, wherein the valve spring is supported on the stop body.
  • the stopper body has a recess in which the valve spring is received at least partially, and whose radially inner boundary surface forms a guide for the valve spring, characterized in that it comprises a valve body on which a sealing seat is formed and which has a guide collar, in which the valve ball is guided radially, wherein the guide collar has a first plurality of recesses which are arranged distributed uniformly in the circumferential direction and form first flow channels, and wherein the stop body radially outwardly of the recess has a second plurality of recesses which are uniform in the circumferential direction are distributed and second flow channels images wherein the cross-sectional areas of the second flow channels are selected such that regardless of the radial orientation of the stopper body at least a second flow channel a first flow channel at least partially overlapped.
  • the valve spring By means of the recess, the valve spring can be guided comparatively precisely, as a result of which the outlet valve can be made smaller.
  • the high-pressure fuel pump can be designed to be particularly versatile.
  • the invention has the advantage that an outlet valve of a high-pressure fuel pump has a comparatively low hydraulic adhesion of a valve element to a sealing seat, since this can be formed linear. Accordingly, a noise in an opening operation of the exhaust valve can be reduced.
  • a rim of the recess facing the valve ball forms an annular stop section in the stop body.
  • This allows a defined limit for an opening movement ("stroke") of the valve element, whereby the function of the exhaust valve can be improved.
  • a closing time of the exhaust valve as a result of the stroke limitation can be kept comparatively small and relatively constant.
  • so-called "backflow losses" during an incipient suction phase of the high-pressure fuel pump wherein an already compressed to high pressure fuel from a high-pressure accumulator ("rail") can flow back into a delivery chamber of the high-pressure fuel pump can be reduced.
  • a delivery rate of the high-pressure fuel pump can thus be increased.
  • the stopper portion is at least approximately conical. Thereby, the valve ball can be kept defined in an open state of the exhaust valve.
  • the recess has a simple cylindrical cross-section.
  • the valve spring is designed as a compression-loaded coil spring and has different diameters in an axial direction, and is in particular waisted.
  • the outlet valve of the high-pressure fuel pump to a valve body, on which a sealing seat is formed and which has a guide collar in which the valve ball is guided radially wherein the guide collar has a first plurality of recesses which are circumferentially - preferably uniformly distributed and form the first flow channels, and wherein the stop body radially outwardly of the recess has a second plurality of recesses which are circumferentially - preferably uniformly distributed and form second flow channels, wherein the cross-sectional areas of the second flow channels are chosen such that regardless of the radial orientation of the stopper body at least a second flow channel at least partially overlaps a first flow channel.
  • a particularly advantageous embodiment of the high-pressure fuel pump according to the invention is described.
  • a mounting of the valve body, the valve ball, the coil spring and the stopper body can be done very easily.
  • the production of the high-pressure fuel pump can be cheapened.
  • An assembly of elements of the exhaust valve can be independent of a radial angle of the elements to each other and thus be simplified.
  • the stopper body is designed as a stamped part and / or deep-drawn part.
  • the stop body and / or the valve body is non-positively arranged - for example by pressing - in a housing of the exhaust valve.
  • FIG. 1 shows a simplified diagram of a high-pressure fuel pump 10 in an axial sectional view.
  • the high-pressure fuel pump 10 is an element of a fuel system, not shown, of an internal combustion engine, not shown, of a motor vehicle.
  • the high-pressure fuel pump 10 has a housing 12, in whose left portion in the drawing, an electromagnet 14 with a magnetic coil 16, an armature 18 and an armature spring 20 is arranged.
  • the high-pressure fuel pump 10 comprises an inlet 24 connected to a low-pressure line 22 with an inlet valve 26, and an outlet 30 connected to a high-pressure line 28 having an outlet valve 32.
  • a high-pressure accumulator (rail) connected to the high-pressure line 28 is not shown.
  • the outlet valve 32 In an open state, the outlet valve 32 is hydraulically connected via an opening 34 to a delivery chamber 36.
  • the exhaust valve 32 includes a valve ball 38 and a valve spring 40 and is in the FIG. 1 shown only very schematically. Below at the FIG. 2 and 3 the exhaust valve 32 will still be shown and described in detail.
  • the inlet valve 26 comprises a valve spring 42 and a valve body 44.
  • the valve body 44 can be moved by means of a valve needle 46, which can be moved horizontally in the drawing and coupled to the armature 18. If the solenoid 14 is energized, the valve needle 46 moves in FIG. 2 to the left, and so the inlet valve 26 can be closed by the force of the valve spring 42.
  • the high-pressure fuel pump 10 delivers fuel from the inlet 24 to the outlet 30, wherein the outlet valve 32 opens or closes according to a respective pressure difference between the delivery chamber 36 and the outlet 30 and the high-pressure line 28, respectively.
  • the inlet valve 26 is acted upon by a respective pressure difference between the inlet 24 and the delivery chamber 36 at full delivery, but also by the valve needle 46 or the electromagnet 14 during partial delivery.
  • FIG. 2 shows an axial sectional view of the exhaust valve 32, which is arranged in the housing 12 of the high-pressure fuel pump 10.
  • the outlet valve 32 is designed essentially rotationally symmetrical or radially symmetrical and comprises four elements: a valve body 58 (in the drawing on the left), a stop body 60 (in the drawing on the right), the valve ball arranged axially centrally between the valve body 58 and the stop body 60 38, and designed as a helical spring valve spring 40th
  • the valve spring 40 acts on the valve ball 38 in the closing direction and is received in a recess 62 of the stopper body 60.
  • the valve spring 40 is supported on a bottom (in the drawing on the right, without reference numeral) of the stopper body 60.
  • a radially inner boundary surface of the recess 62 forms a guide for the valve spring 40.
  • the recess 62 has a simple cylindrical cross section.
  • the bottom has an axial central opening 64, which has a smaller diameter than the valve spring 40.
  • the valve spring 40 in an axial direction (continuous) different diameters and is designed here waisted.
  • valve body 58 One of the valve ball 38 facing edge of the recess 62 in the stopper body 60 forms an annular stop portion 66 for the valve ball 38.
  • a linear annular sealing seat 68 is formed on the valve body 58.
  • the Valve body 58 on a guide collar 70, in which the valve ball 38 is guided radially.
  • the guide collar 70 has a first plurality of recesses 72, which are arranged distributed uniformly in the circumferential direction and form first flow channels 74. In an axial region of the first flow channels 74, the guide collar 70 is designed to be radially symmetrical in accordance with the first plurality of recesses 72.
  • valve body 58 and the stopper body 60 are arranged axially spaced apart from one another by a small amount (not numbered).
  • the valve body 58 and the stopper body 60 are arranged without spacing axially to each other.
  • the stopper body 60 and / or the valve body 58 are frictionally arranged in the housing 12 by a radially outer surface of the stopper body 60 and the valve body 58 is pressed against a radially inner wall portion of the housing 12, for example. It is understood that for the arrangement of the stopper body 60 and / or the valve body 58 in the housing 12, other techniques other than pressing in accordance with the invention are possible.
  • the valve ball 38 can lift off from the sealing seat 68 in the drawing to the right.
  • the exhaust valve 32 is thus open.
  • valve ball 38 can be pressed in the drawing to the right as far as the stop portion 66. This results in a "travel limit" for the valve ball 38.
  • a dashed circle 80 indicates the position of the valve ball 38 in this extreme case. It can be seen that the valve body 58 and the stopper body 60 allow a radial guidance of the valve ball 38, see also the following FIG. 3 ,
  • An arrow 82 illustrates a resulting flow of the fuel when the exhaust valve 32 is opened. The flow takes place in the drawing from left to right through the opening 34, then past the valve ball 38, then through the first flow channels 74 in the valve body 58, then through the second flow channels 78 in the stopper body 60, then into the high pressure line 28 and towards the high-pressure accumulator, not shown.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the high-pressure fuel pump 10 and the housing 12 together with the in the FIG. 2 These elements are shown axially spaced apart in a right-hand portion of the drawing along a line 84 in front of an array of openings (not numbered) of the housing 12 in an assembly order.
  • valve body 58 is designed radially symmetrical in a region of the guide collar 70 and in the present case comprises three first flow channels 74, wherein for reasons of clarity, only one with a Reference number is provided.
  • the stopper body 60 is likewise designed to be radially symmetrical in a region of the recesses 76 and, in the present case, comprises five second flow channels 78, wherein for reasons of clarity again only one is provided with a reference symbol.
  • the cross-sectional areas of the second flow channels 78 are selected such that, irrespective of the radial orientation of the stop body 60 relative to the valve body 58, at least one of the second flow channels 78 at least partially overlaps one of the first flow channels 74.
  • a radial "interference" between the first three and the five second flow channels 74 and 78 are different, so to speak.
  • a total resulting hydraulic opening cross-section of the exhaust valve 32 in Essentially independent of a random radial mounting angle between the guide collar 70 and the stopper body 60th

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Check Valves (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Kraftstoffhochdruckpumpen, insbesondere Kolbenpumpen für ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, sind vom Markt her bekannt. Häufig umfassen solche Kraftstoffhochdruckpumpen ein Einlassventil und ein Auslassventil, welche in Abhängigkeit von einer Steuerung und/oder in Abhängigkeit von einem Kraftstoffdruck öffnen und schließen können. Das Auslassventil ermöglicht es, einen unter Druck stehenden Kraftstoffspeicher ("Rail") gegen einen Förderraum der Kraftstoffhochdruckpumpe während eines Saughubes zu verschließen. Wenn dagegen ein Kraftstoffdruck in dem Förderraum eine durch den Druck in dem Kraftstoffspeicher bedingte Gegenkraft zuzüglich einer Schließfederkraft übersteigt, so kann das Auslassventil öffnen. Dokument EP 0 976 925 A offenbart eine Kraftstoffhochdruckpumpe , mit einem Auslassventil und einer Ventilkugel.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem Auslassventil, einer Ventilkugel, einer die Ventilkugel in Schließrichtung beaufschlagenden Ventilfeder, und einem Anschlagkörper für die Ventilkugel mit einem Anschlagabschnitt, der den Öffnungshub der Ventilkugel begrenzt, wobei sich die Ventilfeder an dem Anschlagkörper abstützt. Dabei weist der Anschlagkörper eine Ausnehmung auf, in der die Ventilfeder wenigstens bereichsweise aufgenommen ist, und deren radial innere Begrenzungsfläche eine Führung für die Ventilfeder bildet, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ventilkörper aufweist, an dem ein Dichtsitz ausgebildet ist und der einen Führungskragen aufweist, in dem die Ventilkugel radial geführt ist, wobei der Führungskragen eine erste Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und erste Strömungskanäle bilden, und wobei der Anschlagkörper radial außerhalb von der Ausnehmung eine zweite Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und zweite Strömungskanäle bilder wobei die Querschnittsflächen der zweiten Strömungskanäle derart gewählt sind, dass unabhängig von der radialen Ausrichtung des Anschlagkörpers mindestens ein zweiter Strömungskanal einen ersten Strömungskanal wenigstens teilweise überlappt. Mittels der Ausnehmung kann die Ventilfeder vergleichsweise präzise geführt werden, wodurch das Auslassventil kleiner bauen kann. Dadurch kann die Kraftstoffhochdruckpumpe konstruktiv besonders vielseitig ausgeführt werden. Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein Auslassventil einer Kraftstoffhochdruckpumpe ein vergleichsweise geringes hydraulisches Kleben von einem Ventilelement an einem Dichtsitz aufweist, da dieser linienhaft ausgebildet werden kann. Entsprechend kann ein Geräusch bei einem Öffnungsvorgang des Auslassventils vermindert werden.
  • In einer Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe bildet ein der Ventilkugel zugewandter Rand der Ausnehmung in dem Anschlagkörper einen ringförmigen Anschlagabschnitt. Dies ermöglicht eine definierte Begrenzung für eine Öffnungsbewegung ("Hub") des Ventilelements, wodurch die Funktion des Auslassventils verbessert werden kann. Insbesondere kann eine Schließzeit des Auslassventils als Folge der Hubbegrenzung vergleichsweise klein und relativ konstant gehalten werden. Dadurch können so genannte "Rückströmverluste" während einer beginnenden Saugphase der Kraftstoffhochdruckpumpe, wobei ein bereits auf Hochdruck verdichteter Kraftstoff von einem Hochdruckspeicher ("Rail") zurück in einen Förderraum der Kraftstoffhochdruckpumpe strömen kann, reduziert werden. Ein Liefergrad der Kraftstoffhochdruckpumpe kann somit erhöht werden. Vorzugsweise ist der Anschlagabschnitt zumindest in etwa konisch ausgeführt. Dadurch kann die Ventilkugel in einem geöffneten Zustand des Auslassventils definiert gehalten werden.
  • Das Auslassventil wird verbilligt, wenn die Ventilkugel einen vergleichsweise preiswerten Stahlwerkstoff umfasst. Eine vergleichsweise teure Ventilkugel aus einem Keramikwerkstoff ist für das erfindungsgemäße Auslassventil also nicht erforderlich.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe weist die Ausnehmung einen einfachen zylindrischen Querschnitt auf. Dadurch kann die Herstellung des Auslassventils vereinfacht und verbilligt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe ist die Ventilfeder als druckbeanspruchte Schraubenfeder ausgeführt und weist in einer axialen Richtung verschiedene Durchmesser auf, und ist insbesondere tailliert. Dadurch kann ein Bauraum der Ventilfeder bzw. der Schraubenfeder vermindert und die Funktion des Auslassventils verbessert, insbesondere eine nicht-lineare Federkennlinie realisiert werden. Dabei weist das Auslassventil der Kraftstoffhochdruckpumpe einen Ventilkörper auf, an dem ein Dichtsitz ausgebildet ist und der einen Führungskragen aufweist, in dem die Ventilkugel radial geführt ist, wobei der Führungskragen eine erste Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, die in Umfangsrichtung - vorzugsweise gleichmäßig - verteilt angeordnet sind und erste Strömungskanäle bilden, und wobei der Anschlagkörper radial außerhalb von der Ausnehmung eine zweite Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, die die in Umfangsrichtung - vorzugsweise gleichmäßig - verteilt angeordnet sind und zweite Strömungskanäle bilden, wobei die Querschnittsflächen der zweiten Strömungskanäle derart gewählt sind, dass unabhängig von der radialen Ausrichtung des Anschlagkörpers mindestens ein zweiter Strömungskanal einen ersten Strömungskanal wenigstens teilweise überlappt. Dadurch wird eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe beschrieben. Insbesondere kann eine Montage des Ventilkörpers, der Ventilkugel, der Schraubenfeder sowie des Anschlagkörpers besonders einfach erfolgen. Dadurch kann die Herstellung der Kraftstoffhochdruckpumpe verbilligt werden. Eine Montage von Elementen des Auslassventils kann unabhängig von einem radialen Winkel der Elemente zueinander erfolgen und somit vereinfacht werden.
  • Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich sind. Dadurch wird vor allem bei gleichmäßiger Verteilung der Ausnehmungen erreicht, dass sich sozusagen eine radiale "Interferenz" zwischen den ersten und den zweiten Strömungskanälen ergibt, wodurch ein in der Summe sich ergebender hydraulischer Öffnungsquerschnitt im Wesentlichen unabhängig von einem radialen Winkel zwischen dem Führungskragen und dem Anschlagkörper ist. Dadurch wird die Funktion des Auslassventils verbessert und die Montage vereinfacht, da die Elemente in Umfangsrichtung nicht ausgerichtet werden brauchen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anschlagkörper als Stanzteil und/oder Tiefziehteil ausgeführt ist. Dadurch werden das Auslassventil und somit die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe verbilligt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der Anschlagkörper und/oder der Ventilkörper kraftschlüssig - beispielsweise durch Einpressen - in einem Gehäuse des Auslassventils angeordnet. Dadurch kann eine Montage des Auslassventils vereinfacht und seine Herstellung somit verbilligt werden.
  • Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    ein Schema für eine Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten axialen Schnittdarstellung;
    Figur 2
    ein Auslassventil der Kraftstoffhochdruckpumpe von Figur 1 in einer axialen Schnittdarstellung; und
    Figur 3
    eine perspektivische Darstellung von in einer Montagereihenfolge axial beabstandet angeordneten Elementen des Auslassventils von Figur 2 (teilweise explodierte Darstellung) vor einer Öffnung an einem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe.
  • Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Kraftstoffhochdruckpumpe 10 in einer axialen Schnittdarstellung. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 ist ein Element eines nicht dargestellten Kraftstoffsystems einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dessen in der Zeichnung linkem Abschnitt ein Elektromagnet 14 mit einer Magnetspule 16, einem Anker 18 und einer Ankerfeder 20 angeordnet ist.
  • Weiterhin umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 einen mit einer Niederdruckleitung 22 verbundenen Einlass 24 mit einem Einlassventil 26, und einen mit einer Hochdruckleitung 28 verbundenen Auslass 30 mit einem Auslassventil 32. Ein an die Hochdruckleitung 28 angeschlossener Hochdruckspeicher ("Rail") ist nicht dargestellt. In einem geöffneten Zustand ist das Auslassventil 32 über eine Öffnung 34 mit einem Förderraum 36 hydraulisch verbunden. Das Auslassventil 32 umfasst eine Ventilkugel 38 sowie eine Ventilfeder 40 und ist in der Figur 1 nur sehr schematisch dargestellt. Weiter unten bei der Figur 2 und 3 wird das Auslassventil 32 noch im Detail gezeigt und beschrieben werden.
  • Das Einlassventil 26 umfasst eine Ventilfeder 42 sowie einen Ventilkörper 44. Der Ventilkörper 44 kann mittels einer in der Zeichnung horizontal verschiebbaren und mit dem Anker 18 gekoppelten Ventilnadel 46 bewegt werden. Ist der Elektromagnet 14 bestromt, bewegt sich die Ventilnadel 46 in Figur 2 nach links, und so kann das Einlassventil 26 durch die Kraft der Ventilfeder 42 geschlossen werden.
  • Ist der Elektromagnet 14 nicht bestromt, so kann das Einlassventil 26 durch die Kraft der Ankerfeder 20 zwangsweise geöffnet werden. In dem Förderraum 36 ist ein Kolben 48 in der Zeichnung vertikal bewegbar angeordnet. Der Kolben 48 kann mittels einer Rolle 50 von einem - vorliegend elliptischen - Nocken 52 in einem Zylinder 54 bewegt werden. Der Zylinder 54 ist in einem Abschnitt des Gehäuses 12 gebildet. Das Einlassventil 26 ist über eine Öffnung 56 mit dem Förderraum 36 hydraulisch verbunden.
  • Im Betrieb fördert die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 Kraftstoff von dem Einlass 24 zu dem Auslass 30, wobei das Auslassventil 32 entsprechend einem jeweiligen Druckunterschied zwischen dem Förderraum 36 und dem Auslass 30 bzw. der Hochdruckleitung 28 öffnet oder schließt. Das Einlassventil 26 wird bei Vollförderung von einem jeweiligen Druckunterschied zwischen dem Einlass 24 und dem Förderraum 36 beaufschlagt, bei Teilförderung jedoch außerdem durch die Ventilnadel 46 bzw. den Elektromagneten 14.
  • Figur 2 zeigt eine axiale Schnittdarstellung des Auslassventils 32, welches in dem Gehäuse 12 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 angeordnet ist. Das Auslassventil 32 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch bzw. radialsymmetrisch ausgeführt und umfasst vorliegend vier Elemente: Einen Ventilkörper 58 (in der Zeichnung links), einen Anschlagkörper 60 (in der Zeichnung rechts), die axial zentrisch zwischen dem Ventilkörper 58 und dem Anschlagkörper 60 angeordnete Ventilkugel 38, und die als Schraubenfeder ausgeführte Ventilfeder 40.
  • Die Ventilfeder 40 beaufschlagt die Ventilkugel 38 in Schließrichtung und ist in einer Ausnehmung 62 des Anschlagkörpers 60 aufgenommen. Dabei stützt sich die Ventilfeder 40 an einem Boden (in der Zeichnung rechts, ohne Bezugszeichen) des Anschlagkörpers 60 ab. Eine radial innere Begrenzungsfläche der Ausnehmung 62 bildet eine Führung für die Ventilfeder 40. Die Ausnehmung 62 weist einen einfachen zylindrischen Querschnitt auf. Der Boden weist eine axiale zentrische Öffnung 64 auf, welche einen kleineren Durchmesser aufweist als die Ventilfeder 40. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des Auslassventils 32 weist die Ventilfeder 40 in einer axialen Richtung (stetig) verschiedene Durchmesser auf und ist vorliegend tailliert ausgeführt.
  • Ein der Ventilkugel 38 zugewandter Rand der Ausnehmung 62 in dem Anschlagkörper 60 bildet einen ringförmigen Anschlagabschnitt 66 für die Ventilkugel 38. An dem Ventilkörper 58 ist ein linienhafter ringförmiger Dichtsitz 68 ausgebildet. In der Zeichnung rechts von dem Dichtsitz 68 weist der Ventilkörper 58 einen Führungskragen 70 auf, in dem die Ventilkugel 38 radial geführt ist. Der Führungskragen 70 weist eine erste Mehrzahl von Ausnehmungen 72 auf, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und erste Strömungskanäle 74 bilden. In einem axialen Bereich der ersten Strömungskanäle 74 ist der Führungskragen 70 entsprechend der ersten Mehrzahl der Ausnehmungen 72 radialsymmetrisch ausgeführt.
  • Der Anschlagkörper 60 weist radial auf seiner Außenseite, also außerhalb von der Ausnehmung 62 eine zweite Mehrzahl von Ausnehmungen 76 auf, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und zweite Strömungskanäle 78 bilden. In einem axialen Bereich der zweiten Strömungskanäle 78 ist der Anschlagkörper 60 entsprechend der zweiten Mehrzahl der Ausnehmungen 76 radialsymmetrisch ausgeführt. Vorliegend sind die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich und betragen drei beziehungsweise fünf, vergleiche die folgende Figur 3.
  • In der Figur 2 sind der Ventilkörper 58 und der Anschlagkörper 60 um ein geringes Maß (ohne Bezugszeichen) axial beabstandet angeordnet bzw. dargestellt. In einer nicht gezeigten Ausführungsform des Auslassventils 32 sind der Ventilkörper 58 und der Anschlagkörper 60 ohne Abstand axial zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind der Anschlagkörper 60 und/oder der Ventilkörper 58 kraftschlüssig in dem Gehäuse 12 angeordnet, indem eine radial äußere Fläche des Anschlagkörpers 60 bzw. des Ventilkörpers 58 an einem radial inneren Wandabschnitt des Gehäuses 12 beispielsweise eingepresst ist. Es versteht sich, dass zur Anordnung des Anschlagkörpers 60 und/oder des Ventilkörpers 58 in dem Gehäuse 12 auch andere Techniken außer Einpressen erfindungsgemäß möglich sind.
  • Vorliegend ist die Ventilkugel 38 aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Der Anschlagkörper 60 ist mittels Stanzen und Tiefziehen hergestellt. Insgesamt ist das Auslassventil 32 derart bemessen bzw. ausgeführt, dass in einem geöffneten Zustand des Auslassventils 32 eine sich ergebende hydraulische Querschnittsfläche ausreichend groß ist, um eine erforderliche Kraftstoffmenge bei einem vergleichsweise geringen hydraulischen Strömungswiderstand zu fördern.
  • Wenn im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 ein Kraftstoffdruck in dem Förderraum 36 bzw. in einem Bereich der Öffnung 34 kleiner ist als ein Kraftstoffdruck in einem Bereich der Ausnehmung 62 plus der Kraft der Ventilfeder 40, so wird die Ventilkugel 38 in der Zeichnung nach links gegen den Dichtsitz 68 gedrückt. Das Auslassventil 32 ist also geschlossen.
  • Wenn dagegen der Kraftstoffdruck in dem Bereich der Öffnung 34 größer ist als der Kraftstoffdruck in dem Bereich der Ausnehmung 62 plus der Kraft der Ventilfeder 40, so kann die Ventilkugel 38 von dem Dichtsitz 68 in der Zeichnung nach rechts abheben. Das Auslassventil 32 ist also geöffnet.
  • Sofern der Kraftstoffdruck in dem Bereich der Öffnung 34 genügend groß ist, kann die Ventilkugel 38 in der Zeichnung nach rechts maximal bis an den Anschlagabschnitt 66 gedrückt werden. Es ergibt sich somit eine "Wegbegrenzung" für die Ventilkugel 38. Ein gestrichelt dargestellter Kreis 80 deutet die Position der Ventilkugel 38 in diesem Extremfall an. Man erkennt, dass der Ventilkörper 58 und der Anschlagkörper 60 eine radiale Führung der Ventilkugel 38 ermöglichen, vergleiche auch die nachfolgende Figur 3.
  • Ein Pfeil 82 veranschaulicht eine sich ergebende Strömung des Kraftstoffs wenn das Auslassventil 32 geöffnet ist. Die Strömung erfolgt in der Zeichnung von links nach rechts durch die Öffnung 34, danach an der Ventilkugel 38 vorbei, danach durch die ersten Strömungskanäle 74 in dem Ventilkörper 58, danach durch die zweiten Strömungskanäle 78 in dem Anschlagkörper 60, danach in die Hochdruckleitung 28 und hin zu dem nicht dargestellten Hochdruckspeicher.
  • Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 bzw. des Gehäuses 12 zusammen mit den bei der Figur 2 beschriebenen Elementen des Auslassventils 32. Diese Elemente sind in einem in der Zeichnung rechten Bereich längs einer Linie 84 vor einer Anordnung von Öffnungen (ohne Bezugszeichen) des Gehäuses 12 in einer Montagereihenfolge axial beabstandet dargestellt.
  • Man erkennt, dass der Ventilkörper 58 in einem Bereich des Führungskragens 70 radialsymmetrisch ausgeführt ist und vorliegend drei erste Strömungskanäle 74 umfasst, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Der Anschlagkörper 60 ist ebenfalls in einem Bereich der Ausnehmungen 76 radialsymmetrisch ausgeführt und umfasst vorliegend fünf zweite Strömungskanäle 78, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit wiederum nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist.
  • Zum ersten sind die Querschnittsflächen der zweiten Strömungskanäle 78 derart gewählt, dass unabhängig von der radialen Ausrichtung des Anschlagkörpers 60 relativ zu dem Ventilkörper 58 mindestens einer der zweiten Strömungskanäle 78 einen der ersten Strömungskanäle 74 wenigstens teilweise überlappt. Zum zweiten ergibt sich dadurch, dass die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich sind, sozusagen eine radiale "Interferenz" zwischen den drei ersten und den fünf zweiten Strömungskanälen 74 und 78. Dadurch ist ein in der Summe sich ergebender hydraulischer Öffnungsquerschnitt des Auslassventils 32 im Wesentlichen unabhängig von einem zufälligen radialen Montagewinkel zwischen dem Führungskragen 70 und dem Anschlagkörper 60.

Claims (8)

  1. Kraftstoffhochdruckpumpe (10), mit einem Auslassventil (32) mit einer Ventilkugel (38), einer die Ventilkugel (38) in Schließrichtung beaufschlagenden Ventilfeder (40), und einem Anschlagkörper (60) für die Ventilkugel (38) mit einem Anschlagabschnitt (66), der den Öffnungshub der Ventilkugel (38) begrenzt, wobei sich die Ventilfeder (40) an dem Anschlagkörper (60) abstützt, wobei der Anschlagkörper (60) eine Ausnehmung (62) aufweist, in der die Ventilfeder (40) wenigstens bereichsweise aufgenommen ist, und deren radial innere Begrenzungsfläche eine Führung für die Ventilfeder (40) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ventilkörper (58) aufweist, an dem ein Dichtsitz (68) ausgebildet ist und der einen Führungskragen (70) aufweist, in dem die Ventilkugel (38) radial geführt ist, wobei der Führungskragen (70) eine erste Mehrzahl von Ausnehmungen (72) aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und erste Strömungskanäle (74) bilden, und wobei der Anschlagkörper (60) radial außerhalb von der Ausnehmung (62) eine zweite Mehrzahl von Ausnehmungen (76) aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und zweite Strömungskanäle (78) bilden, wobei die Querschnittsflächen der zweiten Strömungskanäle (78) derart gewählt sind, dass unabhängig von der radialen Ausrichtung des Anschlagkörpers (60) mindestens ein zweiter Strömungskanal (78) einen ersten Strömungskanal (74) wenigstens teilweise überlappt.
  2. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Ventilkugel (38) zugewandter Rand der Ausnehmung (62) in dem Anschlagkörper (60) einen ringförmigen Anschlagabschnitt (66) bildet.
  3. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkugel (38) einen Stahlwerkstoff umfasst.
  4. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (62) einen einfachen zylindrischen Querschnitt aufweist.
  5. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (40) als Schraubenfeder ausgeführt ist und in einer axialen Richtung verschiedene Durchmesser aufweist, insbesondere tailliert ist.
  6. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich sind.
  7. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (60) als Stanzteil und/oder Tiefziehteil ausgeführt ist.
  8. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (60) und/oder der Ventilkörper (58) kraftschlüssig in einem Gehäuse (12) des Auslassventils (32) angeordnet ist.
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