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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hochdruckpumpe.
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Hochdruckpumpen der vorstehend genannten Art weisen in der Regel wenigstens ein Pumpenelement mit einem Pumpenarbeitsraum und einem Pumpenkolben auf, der den Pumpenarbeitsraum begrenzt und über einen Nocken- oder Exzentertrieb zu einer Hubbewegung antreibbar ist. Im Saughub des Pumpenkolbens wird über ein Saugventil Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum angesaugt und im Förderhub des Pumpenkolbens auf Hochdruck gefördert. Der auf Hochdruck geförderte Kraftstoff wird anschließend über ein Auslassventil einer Speicherleitung zugeführt.
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Stand der Technik
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Eine gattungsgemäße Hochdruckpumpe geht beispielhaft aus der
DE 10 2008 042 617 A1 hervor. Sie umfasst ein Saugventil, das in einer abgestuften Axialausnehmung eines Pumpengehäuses der Hochdruckpumpe angeordnet ist und gemeinsam mit einem in einem Bohrungsabschnitt der Axialausnehmung axial verschieblich aufgenommenen Pumpenkolben einen Förderraum der Hochdruckpumpe begrenzt. Das Saugventil umfasst eine Ventilplatte, die von einem in die Axialausnehmung des Pumpengehäuses eingefügten Druckstück in Einbaulage gehalten wird. Zur Abdichtung des Förderraums ist zwischen der Ventilplatte und deren Sitz am Pumpengehäuse eine kreisringförmige Dichtscheibe angeordnet. Der am Pumpengehäuse vorgesehene Sitz ist hierbei als ringförmige Erhebung ausgeführt, auf welcher die Dichtscheibe abschnittsweise aufliegt.
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Hochdruckpumpen der vorstehend genannten Art weisen den Nachteil auf, dass der Sitzbereich des Saugventils besonders verschleißanfällig ist. Denn bei der Hochdruckerzeugung weitet sich die im Pumpengehäuse vorgesehene Bohrung zur Aufnahme des Saugventils und zur Ausbildung des Förderraums regelmäßig radial auf, so dass es zu einer Relativbewegung der Ventilplatte und/oder der zwischenliegenden Dichtscheibe gegenüber dem Pumpengehäuse kommt. Ist ferner die Kraftstoffqualität ungenügend, entsteht der so genannte Fretting-Verschleiß, der über die Lebensdauer der Hochdruckpumpe zur Hochdruckundichtigkeit führen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe mit einem Saugventil anzugeben, welche weniger zu derartigen Verschleißerscheinungen neigt und somit eine lange Lebensdauer besitzt. Insbesondere soll die Hochdruckdichtigkeit der Hochdruckpumpe über eine langen Zeitraum gewährleistet sein.
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Zur Lösung der Aufgabe werden eine Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagen, welche ein Gehäuseteil mit einem Saugventil zur Befüllung eines Pumpenarbeitsraums der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff umfasst. Dabei umfasst das Saugventil eine Ventilplatte mit einer Axialbohrung, in der ein kolbenförmiges Ventilglied axial verschiebbar aufgenommen ist. Über die axiale Verschiebung des Ventilgliedes ist die Axialbohrung mit dem Pumpenarbeitsraum verbindbar. Erfindungsgemäß ist die Ventilplatte des Saugventils in eine Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe eingepresst.
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Der Presssitz des Saugventils bzw. der Ventilplatte des Saugventils in der Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe stellt die erforderliche Hochdruckdichtigkeit des Pumpenarbeitsraumes bei Hochdruckförderung sicher. Denn eine radiale Aufweitung der Bohrung bei der Hochdruckförderung wird durch das erforderliche Pressübermaß der Ventilplatte kompensiert. Das heißt, dass die Ventilplatte einen Außendurchmesser besitzt, der zumindest abschnittsweise größer als der Innendurchmesser der die Ventilplatte aufnehmenden Bohrung des Gehäuseteils gewählt ist. Das in radialer Richtung vorhandene Pressübermaß wirkt einer Relativbewegung der Ventilplatte gegenüber dem Gehäuseteil entgegen. Der Verschleiß im Sitzbereich des Saugventils, insbesondere durch Fretting, wird demzufolge deutlich gemindert. Ferner ist die Anordnung einer Dichtscheibe zwischen der Ventilpatte des Saugventils und dem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe entbehrlich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilplatte zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgebildet und weist zumindest in einem zylinderförmigen Abschnitt ein Pressübermaß gegenüber der Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe auf.
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Weiterhin bevorzugt ist das Pressübermaß der Ventilplatte des Saugventils entsprechend der zu erwartenden radialen Aufweitung der Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe bei Hochdruckförderung oder geringfügig größer gewählt. Die zu erwartende radiale Aufweitung lässt sich berechnen und kann daher bei der Bestimmung des Pressübermaßes berücksichtigt werden. Vorzugsweise ist das Pressübermaß derart bestimmt, dass bei der zu erwartenden radialen Aufweitung der Bohrung ein Presssitz der Ventilplatte weiterhin gewährleistet ist. Das Pressübermaß ist daher bevorzugt größer als die zu erwartende radiale Aufweitung der Bohrung gewählt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Pressübermaß der Ventilplatte des Saugventils gegenüber der Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe 10–25 µm, vorzugsweise 15–20 µm beträgt.
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Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Ventilglied des Saugventils in Richtung eines in der Ventilplatte ausgebildeten Ventilsitzes von der Federkraft einer Feder beaufschlagt wird. Vorzugsweise ist die Feder einerseits an der Ventilplatte und andererseits unmittelbar oder mittelbar über ein Stützelement an dem Ventilglied abgestützt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilplatte des Saugventils zur Verbindung mit einer Niederdruckleitung der Hochdruckpumpe wenigstens eine Zulaufbohrung besitzt, die in die Axialbohrung mündet. Die wenigstens eine Zulaufbohrung ist vorzugsweise als Radialbohrung ausgebildet. Die Verbindung der Zulaufbohrung mit der Niederdruckleitung kann über einen innerhalb der Bohrung des Gehäuseteils ausgebildeten Ringraum erfolgen. Ein solcher Ringraum ermöglicht die Anbindung mehrerer, in unterschiedlichen Winkellagen angeordneter Zulaufbohrungen.
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Die Niederdruckleitung der Hochdruckpumpe kann zumindest abschnittsweise als Bohrung im Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausgeführt sein.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagen. Die nach diesem Verfahren herzustellende Hochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil mit einem Saugventil zur Befüllung eines Pumpenarbeitsraums der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff. Das Saugventil umfasst eine Ventilplatte mit einer Axialbohrung zur Aufnahme eines axial verschiebbaren kolbenförmigen Ventilgliedes zur Verbindung der Axialbohrung mit dem Pumpenarbeitsraum. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass beim Einsetzen des Saugventils in eine Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe die Ventilplatte des Saugventils in die Bohrung eingepresst wird. Der auf diese Weise hergestellte Presssitz des Saugventils stellt die erforderliche Hochdruckdichtigkeit des Pumpenarbeitsraumes bei Hochdruckförderung sicher. Denn er verhindert eine Relativbewegung der Ventilplatte und/oder einer zwischen der Ventilplatte und dem Gehäuseteil angeordneten Dichtscheibe bei Hochdruckförderung, d. h., bei einer radialen Aufweitung der die Ventilplatte aufnehmenden Bohrung des Gehäuseteils. Hierzu wird das Pressübermaß der Ventilplatte gegenüber der Bohrung entsprechend der zu erwartenden radialen Aufweitung oder geringfügig größer gewählt. Eine derart hergestellte Hochdruckpumpe weist im Sitzbereich des Saugventils einen deutlich geminderten Verschleiß auf. Insbesondere wird der Verschleiß durch Fretting gemindert. Ferner ist die Anordnung einer Dichtscheibe zwischen der Ventilpatte des Saugventils und dem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe entbehrlich.
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Bevorzugt wird nach dem Einsetzen des Saugventils in die Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe eine Verschlussschraube in die Bohrung eingesetzt und mit einem Innengewinde der Bohrung verschraubt. Die Verschlussschraube dient als Druckstück, welches das Saugventil zusätzlich in axialer Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt. Dies wirkt sich ebenfalls vorteilhaft auf die Hochdruckdichtigkeit der Hochdruckpumpe aus. Die das Saugventil aufnehmende Bohrung im Gehäuseteil der Hochdruckpumpe kann hierzu als Stufenbohrung ausgebildet sein, wobei die Stufe der Abstützung des Saugventils dient.
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Vorteilhafterweise werden die beim Einpressen der Ventilplatte des Saugventils in die Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe zu erwartenden Verformungen bei der Bearbeitung der Ventilplatte, insbesondere bei der Ausbildung des Ventilsitzes und/oder der Axialbohrung, berücksichtigt. Die Verformungen der Ventilpatte beim Einpressen in die Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe sind berechenbar, so dass der Ventilsitz und/oder ein Führungsbereich der das Ventilglied aufnehmenden Axialbohrung der Ventilplatte entsprechend ausgelegt werden kann bzw. können. Da der Presssitz der Ventilplatte symmetrische Verformungen bewirkt, sind diese in einfacher Weise beherrschbar.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe im Bereich eines eingebauten Saugventils.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Die Darstellung der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe ist im Wesentlichen auf den Bereich eines Saugventils 2 beschränkt, das in einer Bohrung 7 eines Gehäuseteils 1 der Hochdruckpumpe eingesetzt bzw. eingepresst ist. Bei dem Gehäuseteil 1 handelt es sich um den Zylinderkopf der Hochdruckpumpe. Die hierin ausgebildete Bohrung 7 zur Aufnahme des Saugventils 2 ist als Stufenbohrung ausgeführt. Innerhalb der Bohrung 7 ist ferner ein hubbeweglicher Pumpenkolben 14 aufgenommen, der gemeinsam mit dem Saugventil 2 einen Pumpenarbeitsraum 3 der Hochdruckpumpe begrenzt. Im Saughub des Pumpenkolbens 14 wird über das Saugventil 2 Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in den Pumpenarbeitsraum 3 angesaugt und im Förderhub verdichtet. Der auf diese Weise auf Hochdruck geförderte Kraftstoff wird über ein Auslassventil (nicht dargestellt) einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt), dem Rail, zugeführt.
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Das Saugventil 2 umfasst eine Ventilplatte 4 mit einer Axialbohrung 5, in welcher ein axial verschiebbares kolbenförmiges VentilgIied 6 aufgenommen ist. Die Axialbohrung 5 läuft in einen Ventilsitz 8 aus, der vorliegend kegelförmig ausgebildet ist. Das kolbenförmige Ventilglied 6 weist zur Ausbildung einer mit dem Ventilsitz 8 zusammenwirkenden Dichtfläche einen tellerförmigen Abschnitt auf. Über eine Feder 9, die einerseits an der Ventilplatte 4 und andererseits an einem mit dem Ventilglied 6 verbundenen Stützelement 10 abgestützt ist, wird das Ventilglied 6 in Richtung des Ventilsitzes 8 mit einer Federkraft beaufschlagt. Zum Öffnen des Saugventils 2 muss die Federkraft der Feder 9 überwunden werden.
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Der Zulauf von Kraftstoff erfolgt über eine im Gehäuseteil 1 der Hochdruckpumpe ausgebildete Niederdruckleitung 11, die oberhalb einer Stufe 16 in die Bohrung 7 des Gehäuseteils 1 mündet. Oberhalb der Stufe 16 weist die Bohrung 7 einen größeren Innendurchmesser auf, so dass um das Saugventil 2 herum ein Ringraum 17 ausgebildet wird. Der Ringraum 17 verbindet mehrere Zulaufbohrungen 12 der Ventilplatte 4, die jeweils als Radialbohrungen ausgeführt sind und in die Axialbohrung 5 münden. Im Saughub des Pumpenkolbens 14 hebt das Ventilglied 6 des Saugventils 2 entgegen der Federkraft der Feder 9 vom Ventilsitz 8 ab und stellt auf diese Weise eine Verbindung der Axialbohrung 5 mit dem Pumpenarbeitsraum 3 her. Der Pumpenarbeitsraum 3 füllt sich mit Kraftstoff.
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Um im Förderhub des Pumpenkolbens 14 die erforderliche Hochdruckdichtigkeit des Pumpenarbeitsraums 3 zu gewährleisten und einer Relativbewegung des Saugventils 2 gegenüber dem Gehäuseteil 1 der Hochdruckpumpe aufgrund einer radialen Aufweitung der Bohrung 7 entgegen zu wirken, ist bei der dargestellten erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe die Ventilplatte 4 des Saugventils 2 in die Bohrung 7 des Gehäuseteils 1 der Hochdruckpumpe eingepresst. Darüber hinaus wird das Saugventil 2 über eine in die Bohrung 7 eingesetzte Verschlussschraube 13 zusätzlich in seiner Lage fixiert. Die Bohrung 7 weist hierzu ein Innengewinde 15 auf, in welches die Verschlussschraube 13 eingeschraubt ist. Die eingeschraubte Verschlussschraube 13 beaufschlagt die Ventilplatte 4 des Saugventils 2 mit einer Druckkraft in Richtung der Stufe 16, die vorliegend als Widerlager dient. Das Zwischenlegen einer Dichtscheibe ist aufgrund des Presssitzes nicht erforderlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008042617 A1 [0003]
