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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.
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Eine in ein Kraftstoffeinspritzsystem eingebundene Hochdruckpumpe dient der Förderung von Kraftstoff auf Hochdruck. Sie besitzt wenigstens ein Pumpenelement mit einem Pumpenarbeitsraum, der über ein Einlassventil mit Kraftstoff befüllbar ist. Der im Pumpenarbeitsraum vorhandene Kraftstoff wird im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe über den Förderhub eines hubbeweglichen Pumpenkolbens verdichtet und anschließend über ein Auslassventil einem Hochdruckspeicher zugeführt.
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Stand der Technik
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Eine derartige Kraftstoff-Hochdruckpumpe geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 041 594 A1 hervor. Sie umfasst ein Pumpengehäuse, einen Kolben, einen Förderraum, ein Einlassventil und ein Auslassventil. Um eine kompakt bauende und preiswert herstellbare Hochdruckpumpe mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, wird in der Offenlegungsschrift vorgeschlagen, das Auslassventil im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Kolbens anzuordnen. Auf diese Weise sollen Anzahl und Umfang der Umlenkungen der Hochdruckströmung reduziert und in der Folge der Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe verbessert werden. Die parallele Anordnung des Auslassventils soll zudem die Fertigung der Hochdruckpumpe vereinfachen und auf diesem Wege die Kosten reduzieren. Vorzugsweise ist das Auslassventil koaxial zur Kolbenlängsachse angeordnet.
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Unter einer „parallelen Anordnung“ des Auslassventils in Bezug auf die Kolbenlängsachse wird vorliegend eine Anordnung des Auslassventils verstanden, bei welcher ein bewegliches Ventilschließelement des Auslassventils parallel in Bezug auf die Kolbenlängsachse verschiebbar ist.
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In der
DE 10 2008 041 594 A1 wird ferner vorgeschlagen, auch das Einlassventil im Wesentlichen parallel zur Kolbenlängsachse auszurichten. Hierzu können das Einlassventil und das Auslassventil „in Reihe“, d. h. hintereinander angeordnet sein.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, die noch kompakt bauender ist. Ferner soll die Funktionssicherheit einer solchen Hochdruckpumpe verbessert werden.
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Zur Lösung der Aufgabe wird die Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagene Hochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil mit einer Zylinderbohrung, in der ein einen Pumpenarbeitsraum begrenzender, hubbeweglicher Pumpenkolben zur Förderung von Kraftstoff auf Hochdruck aufgenommen ist. Ferner umfasst die Hochdruckpumpe ein Einlassventil zur Befüllung des Pumpenarbeitsraums mit Kraftstoff sowie ein Auslassventil für den Auslass des auf Hochdruck geförderten Kraftstoffs aus dem Pumpenarbeitsraum. Das Auslassventil ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Pumpenkolbens angeordnet. Erfindungsgemäß sind ein Ventilsitz des Einlassventils und ein Ventilsitz des Auslassventils in einem gemeinsamen Ventilkörper ausgebildet. Durch Ausbildung der Ventilsitze des Einlass- und des Auslassventils in einem gemeinsamen Ventilkörper wird eine besonders kompakt bauende Anordnung der Ventile erreicht. Dies wirkt sich günstig auf den Bauraumbedarf der Hochdruckpumpe aus. Ferner wird durch einen einzigen Ventilkörper die Anzahl der Hochdruckdichtstellen reduziert. Beispielsweise kann die Anzahl auf eine einzige Hochdruckdichtstelle reduziert werden, die zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuseteil ausgebildet wird. Auf diese Weise wird die Funktionssicherheit der Hochdruckpumpe erhöht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auch das Einlassventil im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens angeordnet. Das heißt, dass die Längsachsen der beiden Ventile, entlang derer sich ihre jeweiligen Ventilschließelemente bewegen, parallel ausgerichtet sind. In dieser Ausgestaltung wird eine insbesondere in axialer Richtung kompakt bauende Anordnung erreicht.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Einlassventil oder das Auslassventil koaxial zur Längsachse des Pumpenkolbens angeordnet ist. In diesem Fall ist das jeweils andere Ventil seitlich versetzt gegenüber der Längsachse des Pumpenkolbens angeordnet. Alternativ können aber auch beide Ventile seitlich versetzt gegenüber der Kolbenlängsachse sein, um eine zentrale Anordnung des gemeinsamen Ventilkörpers in Bezug auf die Zylinderbohrung des Gehäuseteils zu ermöglichen. Dies wirkt sich ferner strömungsoptimierend aus.
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Bevorzugt ist der gemeinsame Ventilkörper in die Zylinderbohrung des Gehäuseteils eingesetzt. Der Ventilkörper kann auf diese Weise zur Abdichtung des Pumpenarbeitsraums herangezogen werden.
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Um die Dichtwirkung zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass der gemeinsame Ventilkörper unmittelbar oder mittelbar über wenigstens ein weiteres Bauteil an einem ringförmigen Absatz der Zylinderbohrung des Gehäuseteils abgestützt ist. Vorteilhafterweise ist der gemeinsame Ventilkörper in Richtung des ringförmigen Absatzes axial vorgespannt. Die axiale Vorspannkraft kann beispielsweise über eine Ventilschraube aufgebracht werden. Sofern ein weiteres Bauteil zwischen dem Absatz und dem Ventilkörper angeordnet ist, ist dieses vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet und besitzt einen Kragen zur Abstützung am ringförmigen Absatz des Gehäuseteils. Zur Erhöhung der Dichtkraft kann zudem an der dem Ventilkörper zugewandten Stirnfläche des weiteren Bauteils eine Art Beißkante ausgebildet sein.
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Der gemeinsame Ventilkörper ist bevorzugt aus einem hochfesten Werkstoff gefertigt. Dieser gewährleistet eine hohe Fertigungsqualität der im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitze und Ventilführungen, über welche die jeweiligen Ventilschließelemente geführt sind. Beispielsweise ein Wälzlagerstahl, insbesondere 100Cr6, verwendet werden, der weiterhin bevorzugt martensitisch oder bainitisch gehärtet ist.
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Vorteilhafterweise ist das Einlassventil als Rückschlagventil ausgebildet und besitzt einen mit dem Ventilsitz dichtend zusammenwirkenden hubbeweglichen Ventilstößel, der in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. Ein solches Einlassventil ist besonders einfach und kostengünstig herzustellen.
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Bevorzugt ist die Feder in einem Federraum aufgenommen, der im gemeinsamen Ventilkörper ausgebildet und mittels eines hierin eingesetzten Verschlusselements verschlossen ist. Der Zulauf von Kraftstoff erfolgt in diesem Fall über eine seitlich angeordnete Zulaufbohrung, über welche ein Ventilraum des Einlassventils mit einem den Ventilkörper umgebenden Ringraum verbindbar ist, in dem Niederdruck herrscht. Die Zulaufbohrung kann beispielsweise als Radialbohrung im Ventilkörper ausgebildet sein. Das Verschlusselement zum Verschließen des Federraums ist vorzugsweise zumindest teilweise elastisch verformbar ausgebildet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Verschlusselement unter einer radialen Vorspannung in den Ventilkörper einsetzbar ist, so dass zugleich eine Abdichtung des Federraums bewirkt wird. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Verschlusselement ein elastisch verformbares Dichtelement, beispielsweise in Form eines eingelegten O-Rings, umfasst. Alternativ oder ergänzend kann das Verschlusselement auch über eine Schraub-, Klemm-, Press-, Rast- und/oder Klebeverbindung mit dem Ventilkörper verbunden werden.
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Vorteilhafterweise ist das Auslassventil als Rückschlagventil ausgebildet und besitzt ein mit dem Ventilsitz dichtend zusammenwirkendes, hubbewegliches Schließelement, das in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. Das Schließelement kann beispielsweise eine federbelastete Kalotte sein, die in einer Führungsbohrung des gemeinsamen Ventilkörpers aufgenommen ist. Ein solches Auslassventil ist besonders einfach und kostengünstig herzustellen.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der gemeinsame Ventilkörper mittels einer Überwurfmutter, die mit einem hohlzylinderförmigen Ansatz des Gehäuseteils verschraubbar ist, im Gehäuseteil fixiert ist. Mittels der Überwurfmutter kann eine Axialkraft erzeugt werden, die eine axiale Vorspannung des Ventilkörpers gegenüber dem Gehäuseteil in Richtung eines insbesondere ringförmigen Absatzes bewirkt. Dadurch wird die Hochdruckdichtigkeit der Hochdruckpumpe im Bereich der Hochdruckdichtstelle zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuseteil verbessert.
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Vorteilhafterweise besitzt die Überwurfmutter eine Ausnehmung, durch die ein Stutzen des gemeinsamen Ventilkörpers für den Anschluss des Auslassventils an einen Hochdruckspeicher geführt ist. Der Stutzen ist vorzugsweise einstückig an den Ventilkörper angeformt. Zudem wird vorgeschlagen, dass der Stutzen einen Einführkonus und/oder ein Außengewinde besitzt. Das Außengewinde kann an die jeweiligen Kundenanforderungen angepasst werden. Der Einführkonus erleichtert das Einführen einer Hochdruckleitung zu einem Hochdruckspeicher.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe im Bereich der Einlass- und Auslassventilaufnahme.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Die in der 1 dargestellte Hochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil 1 mit einer Zylinderbohrung 2, in welcher ein hubbeweglicher Pumpenkolben 4 aufgenommen ist. Der Pumpenkolben 4 begrenzt einen in der Zylinderbohrung 2 angeordneten Pumpenarbeitsraum 3, der im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe über ein Einlassventil 5 mit Kraftstoff befüllbar ist, der im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe über den Förderhub des Pumpenkolbens 4 verdichtet und anschließend über ein Auslassventil 6 einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt wird.
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Die Zylinderbohrung 2 ist als Stufenbohrung ausgeführt und bildet einen ringförmigen Absatz 11 aus, an welchem ein hülsenförmiges Bauteil 10 abgestützt ist. Zur Abstützung am Absatz 11 weist das Bauteil 10 einen Kragen 12 auf. Die dem Absatz 11 abgewandte Stirnfläche des Kragens 12 weist eine ringförmige Erhebung 28 nach Art einer Beißkante auf, an welcher ein in die Zylinderbohrung 2 eingesetzter Ventilkörper 9 abgestützt ist. Der Ventilkörper 9 bildet sowohl einen Ventilsitz 7 für das Einlassventil 5 als auch einen Ventilsitz 8 für das Auslassventil 6 aus. Ferner bildet er Führungsbohrungen 29, 30 für die Ventilschließelemente der beiden Ventile 5, 6 aus.
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Das Einlassventil 5 besitzt einen mit dem Ventilsitz 7 zusammenwirkenden, hubbeweglichen Ventilstößel 13 als Ventilschließelement. Der Ventilstößel 13 öffnet unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum 3. An seinem dem Pumpenarbeitsraum 3 abgewandten Ende ist auf den Ventilstößel 13 eine Feder 14 aufgesetzt, deren Federkraft den Ventilstößel 13 in Schließrichtung des Einlassventils 5 beaufschlagt. Die Feder 14 ist hierzu einerseits an einem mit dem Ventilstößel 13 verbundenen Federteller 26, andererseits am Ventilkörper 9 abgestützt. Zur Aufnahme der Feder 14 ist in dem Ventilkörper 9 ein Federraum 15 ausgebildet, der über ein Verschlusselement 16 in Form eines Stopfens verschlossen ist. Ein in das Verschlusselement 16 eingelegtes Dichtelement 17 stellt die Abdichtung des Federraums 15 nach außen sicher. Der Zulauf von Kraftstoff erfolgt über eine Zulaufbohrung 27, die als Radialbohrung im Ventilkörper 9 ausgebildet ist.
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Das Auslassventil 6 besitzt vorliegend ein mit dem Ventilsitz 8 zusammenwirkendes, hubbewegliches kalottenförmiges Schließelement 18, das in Schließrichtung des Auslassventils 6 von der Federkraft einer Feder 19 beaufschlagt ist. Die Feder 19 ist einerseits an dem Schließelement 18, andererseits an einem Einstellstück 31 abgestützt, das in die Führungsbohrung 30 des Ventilkörpers 9 eingepresst ist und eine Durchströmöffnung 32 für den auf Hochdruck geförderten Kraftstoff besitzt. Das Einstellstück 31 ist in einem als Stutzen 23 ausgebildeten Teil des Ventilkörpers 9 eingesetzt, der durch eine Ausnehmung 22 einer Überwurfmutter 20 geführt ist und dem Anschluss an einen Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) bzw. einer Hochdruckleitung (nicht dargestellt) dient. Der Stutzen weist einen Einführkonus 24 und ein Außengewinde 25 auf, welche den Anschluss erleichtern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008041594 A1 [0003, 0005]
