DE102014221342A1 - High-pressure fuel pump with an electromagnetically actuated proportional valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend ein Gehäuseteil (1) mit einer Aufnahmebohrung (2), in der ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil (3) zur saugseitigen Steuerung der Hochdruckfördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe zumindest abschnittsweise aufgenommen ist, wobei innerhalb der Aufnahmebohrung (2) das Proportionalventil (3) zumindest abschnittsweise von einem Niederdruckraum (4) zur Versorgung mit Kraftstoff umgeben ist, der über eine Zuströmbohrung (5) an einen Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe angebunden ist. Erfindungsgemäß besitzt die Zuströmbohrung (5) zumindest im Bereich ihrer Einmündung in den Niederdruckraum (4) einen Verlauf, der von einem radialen Verlauf in Bezug auf den Querschnitt der Aufnahmebohrung (2) abweicht.The invention relates to a high-pressure fuel pump for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, comprising a housing part (1) with a receiving bore (2) in which an electromagnetically actuated proportional valve (3) for suction-side control of the high-pressure delivery of the high-pressure fuel pump is added at least in sections , wherein within the receiving bore (2), the proportional valve (3) is at least partially surrounded by a low-pressure chamber (4) for supplying fuel, which is connected via an inflow bore (5) to a low pressure region of the high-pressure fuel pump. According to the invention, the inflow bore (5), at least in the area of its confluence with the low-pressure space (4), has a course which deviates from a radial course with respect to the cross-section of the receiving bore (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Zur saugseitigen Steuerung der Hochdruckfördermenge weist die Kraftstoffhochdruckpumpe ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil auf, das in eine Aufnahmebohrung eines Gehäuseteils der Kraftstoffhochdruckpumpe zumindest abschnittsweise aufgenommen ist. Derartige Proportionalventile werden auch als Zumesseinheit bezeichnet.The invention relates to a high-pressure fuel pump for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, with the features of the preamble of claim 1. For suction-side control of the high-pressure delivery, the high-pressure fuel pump to an electromagnetically actuated proportional valve, which at least partially into a receiving bore of a housing part of the high-pressure fuel pump is included. Such proportional valves are also referred to as metering unit.
Stand der TechnikState of the art
Aus der Offenlegungsschrift
Die Anströmung über eine radial verlaufende Zuströmbohrung der Kraftstoffhochdruckpumpe und mehrere radial verlaufende Zulaufbohrungen des Proportionalventils führt jedoch regelmäßig dazu, dass über den in den Niederdruckraum einströmenden Kraftstoff ein Staudruck erzeugt wird, der zu ungünstigen Strömungsverhältnissen im Zulaufbereich des Proportionalventils führt. Denn der Staudruck verhindert eine gleichmäßige Anströmung des Proportionalventils, so dass ein im Proportionalventil axial verschiebbarer Ventilkolben zur Steuerung des Durchflusses durch das Ventil über seinen Umfang ungleichmäßig belastet wird. Die Folge ist ein erhöhter Verschleiß am Ventilkolben bzw. im Bereich seiner Lagerung.The inflow via a radially extending inflow bore of the high-pressure fuel pump and a plurality of radially extending inlet bores of the proportional valve, however, regularly causes a back pressure to be generated via the fuel flowing into the low-pressure space, which leads to unfavorable flow conditions in the inflow region of the proportional valve. Because the dynamic pressure prevents a uniform flow of the proportional valve, so that a valve piston axially displaceable in the proportional valve to control the flow through the valve over its circumference is loaded unevenly. The result is increased wear on the valve piston or in the region of its storage.
Aus der Offenlegungsschrift
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem elektromagnetisch betätigbaren Proportionalventil zur saugseitigen Steuerung der Hochdruckfördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe anzugeben, die im Betrieb zu einem verminderten Staudruck im Bereich der Anströmung des Proportionalventils führt, um insbesondere den Verschleiß am Proportionalventil zu verringern.The present invention has for its object to provide a high-pressure fuel pump with an electromagnetically actuated proportional valve for the suction-side control of the high-pressure delivery of the high-pressure fuel pump, which leads in operation to a reduced back pressure in the region of the flow of the proportional valve, in particular to reduce wear on the proportional valve.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the high-pressure fuel pump is specified with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagene Kraftstoffhochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil mit einer Aufnahmebohrung, in der ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil zur saugseitigen Steuerung der Hochdruckfördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe zumindest abschnittsweise aufgenommen ist. Zur Versorgung mit Kraftstoff ist dabei das Proportionalventil innerhalb der Aufnahmebohrung zumindest abschnittsweise von einem Niederdruckraum umgeben, der über eine Zuströmbohrung an einen Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe angebunden ist. Erfindungsgemäß besitzt die Zuströmbohrung zumindest im Bereich ihrer Einmündung in den Niederdruckraum einen Verlauf, der von einem radialen Verlauf in Bezug auf den Querschnitt der Aufnahmebohrung abweicht. Durch diese Maßnahme ändern sich die Strömungsverhältnisse im Niederdruckraum in der Weise, dass eine gleichmäßigere Verteilung des einströmenden Kraftstoffs bewirkt wird, welche wiederum eine gleichmäßigere Druckverteilung zur Folge hat. Der Staudruck wird dadurch deutlich gemindert.The proposed for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, high-pressure fuel pump comprises a housing part with a receiving bore in which an electromagnetically actuated proportional valve for suction-side control of the high-pressure delivery of the high-pressure fuel pump is at least partially included. To supply fuel while the proportional valve within the receiving bore is at least partially surrounded by a low-pressure chamber which is connected via an inflow bore to a low pressure region of the high-pressure fuel pump. According to the invention, the inflow bore, at least in the area of its confluence with the low pressure space, has a course which deviates from a radial course with respect to the cross section of the receiving bore. By this measure, the flow conditions in the low-pressure space change in such a way that a more uniform distribution of the incoming fuel is effected, which in turn has a more even pressure distribution result. The dynamic pressure is thereby significantly reduced.
Bevorzugt besitzt die Zuströmbohrung zumindest im Bereich ihrer Einmündung in den Niederdruckraum einen Verlauf, der im Wesentlichen tangential zu einer Innenumfangsfläche der Aufnahmebohrung ausgerichtet ist. Der in den Niederdruckraum einströmende Kraftstoff wird auf diese Weise über die Innenumfangsfläche der Aufnahmebohrung umgelenkt, was einen Drehimpuls erzeugt, der eine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffs in Umfangsrichtung fördert.Preferably, the inflow bore has at least in the region of its mouth in the low-pressure chamber a course which is aligned substantially tangentially to an inner circumferential surface of the receiving bore. The flowing into the low-pressure space fuel is deflected in this way over the inner peripheral surface of the receiving bore, which generates an angular momentum, the one uniform distribution of fuel in the circumferential direction promotes.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Proportionalventil exzentrisch in die Aufnahmebohrung des Gehäuseteils der Kraftstoffhochdruckpumpe eingesetzt oder der Niederdruckraum exzentrisch in Bezug auf die Aufnahmebohrung ausgebildet ist, so dass der das Proportionalventil zumindest abschnittsweise umgebende Niederdruckraum sich verändernde Querschnittsabmessungen besitzt. Das heißt, dass sich in Umfangsrichtung der Querschnitt verengt und wieder weitet, was wiederum die Druckverhältnisse im Niederdruckraum beeinflusst. Die exzentrische Ausbildung des Niederdruckraums gegenüber der Aufnahmebohrung besitzt den Vorteil, dass das Proportionalventil weiterhin zentrisch in die Aufnahmebohrung einsetzbar ist, was die Abdichtung vereinfacht.In a further development of the invention, it is proposed that the proportional valve be inserted eccentrically into the receiving bore of the housing part of the high-pressure fuel pump or the low-pressure chamber is eccentric with respect to the receiving bore, so that the low-pressure space surrounding the proportional valve at least in sections has varying cross-sectional dimensions. This means that in the circumferential direction of the cross-section narrows and widens again, which in turn affects the pressure conditions in the low-pressure space. The eccentric design of the low-pressure chamber with respect to the receiving bore has the advantage that the proportional valve can continue to be inserted centrally into the receiving bore, which simplifies the sealing.
Vorteilhafterweise sind die Querschnittsabmessungen des Niederdruckraums in einem Zuströmbereich, der sich in Zuströmrichtung an den Bereich der Einmündung der Zuströmbohrung anschließt, am größten. Denn in der Regel bildet sich der Staudruck im Zuströmbereich aus und verhindert auf diese Weise eine gleichmäßige Druckverteilung. Nehmen aber die Querschnittsabmessungen in einem sich in Strömungsrichtung an den Zuströmbereich anschließenden Bereich kontinuierlich ab, erhöht sich der Druck außerhalb des mit Staudruck belasteten Bereichs, so dass eine gleichmäßigere Druckverteilung im Niederdruckraum erreicht wird. In einem vom Zuströmbereich am weitesten entfernt liegenden Bereich sind daher bevorzugt die Querschnittsabmessungen des Niederdruckraums am kleinsten.Advantageously, the cross-sectional dimensions of the low-pressure space are greatest in an inflow region which adjoins the region of the confluence of the inflow bore in the inflow direction. Because as a rule, the dynamic pressure forms in the inflow region and prevents in this way a uniform pressure distribution. If, however, the cross-sectional dimensions decrease continuously in a region adjoining the inflow region in the flow direction, the pressure outside the region which is loaded with dynamic pressure increases, so that a more uniform pressure distribution in the low-pressure space is achieved. In a region furthest from the inflow region, therefore, the cross-sectional dimensions of the low-pressure space are preferably the smallest.
Weiterhin bevorzugt besitzt das Proportionalventil mehrere radial verlaufende Zulaufbohrungen, die in den Niederdruckraum münden, wobei vorzugsweise die mehreren radial verlaufenden Zulaufbohrungen in gleichem Winkelabstand zueinander in einem zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildeten Gehäuseteil des Proportionalventils ausgebildet sind. Über die mehreren radial verlaufenden und vorzugsweise in gleichem Winkelabstand zueinander angeordneten Zulaufbohrungen wird ein im Proportionalventil aufgenommener Ventilkolben gleichmäßig angeströmt. Durch die gleichmäßigere Druckverteilung im Niederdruckraum liegt zudem in den Zulaufbohrungen ein annähernd gleicher Druck an, so dass die Belastung des Ventilkolbens an seinem Umfang ebenfalls annähernd gleich ist. Dies führt zu einer verringerten Reibung im Kontaktbereich des Ventilkolbens mit dem Gehäuseteil. Infolgedessen ist das Proportionalventil weniger verschleiß- und hysteresebehaftet. Das heißt, dass die Robustheit des Proportionalventils gesteigert wird und die Funktionalität des Proportionalventils über einen langen Zeitraum erhalten bleibt.Further preferably, the proportional valve has a plurality of radially extending inlet bores, which open into the low-pressure space, wherein preferably the plurality of radially extending inlet bores are formed at the same angular distance from each other in an at least partially hollow cylindrical housing part of the proportional valve. About the plurality of radially extending and preferably at the same angular distance from each other arranged inlet bores a valve piston received in the proportional valve is uniformly flowed. Due to the more uniform pressure distribution in the low-pressure space, an approximately equal pressure is applied in the inlet bores, so that the load on the valve piston is also approximately equal at its circumference. This leads to a reduced friction in the contact area of the valve piston with the housing part. As a result, the proportional valve is less susceptible to wear and hysteresis. This means that the robustness of the proportional valve is increased and the functionality of the proportional valve is maintained over a long period of time.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildete Gehäuseteil des Proportionalventils der Lagerung eines axial verschiebbaren Ventilkolbens dient. Das Proportionalventil ist demnach als Schieberventil ausgebildet, wobei über die axiale Verschiebung des Ventilkolbens der Durchfluss durch das Ventil steuerbar ist. Der Ventilkolben wirkt hierbei mit den mehreren radial verlaufenden Zulaufbohrungen zusammen, die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Ventilkolbens freigegeben oder verschlossen werden. Vorzugsweise ist der Ventilkolben als Schlitzblende ausgebildet. Das heißt, dass der Ventilkolben zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet ist und umfangseitig mindestens eine schlitzförmige Durchbrechung besitzt, die in Überdeckung mit einer Zulaufbohrung oder einer die mehreren Zulaufbohrungen verbindenden Ringnut bringbar ist.Furthermore, it is proposed that the at least partially hollow-cylindrical housing part of the proportional valve serve for the mounting of an axially displaceable valve piston. The proportional valve is accordingly designed as a slide valve, wherein the flow through the valve can be controlled via the axial displacement of the valve piston. The valve piston cooperates with the plurality of radially extending inlet bores, which are released or closed in dependence on the axial position of the valve piston. Preferably, the valve piston is designed as a slit diaphragm. This means that the valve piston is at least partially sleeve-shaped and has circumferentially at least one slot-shaped opening which can be brought into overlap with an inlet bore or a plurality of inlet holes connecting annular groove.
Bevorzugt ist das zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildete Gehäuseteil ein Magnetkern. Dies ermöglicht eine besonders kompaktbauende Ausführung des Proportionalventils.Preferably, the at least partially hollow cylindrical housing part is a magnetic core. This allows a particularly compact design of the proportional valve.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Dem schematischen Querschnitt der
Anders verhält es sich bei herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen, die ein Proportionalventil zur saugseitigen Steuerung der Hochdruckfördermenge besitzen. Eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe ist beispielhaft der
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe ist der
Alternativ zur Ausführungsform der
Die beispielhaft anhand der Figuren dargestellten vorgeschlagenen konstruktiven Maßnahmen betreffen im Wesentlichen die Kraftstoffhochdruckpumpe, so dass an dem Proportionalventil selbst keine Veränderungen vorgenommen werden müssen. Das heißt, dass selbst herkömmliche Proportionalventile einsetzbar sind.The exemplary design measures illustrated by way of example with reference to the figures essentially relate to the high-pressure fuel pump, so that no changes need to be made to the proportional valve itself. This means that even conventional proportional valves can be used.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010062455 A1 [0002] DE 102010062455 A1 [0002]
- DE 102007033468 A1 [0004] DE 102007033468 A1 [0004]
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Legal Events
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