DE4202853A1 - Druckventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Druckventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem solchen durch die DE 39 04 518 A1 bekannten Druckventil, das in einer Förderleitung zwischen einem Pumpenarbeitsraum und einer Einspritzstelle angeordnet ist, wird durch ein unter hohem Druck stehendes Medium, das dem Druckventil aus dem Pumpenarbeitsraum über die Förderleitung zugeführt wird, ein Ventilschließglied gegen die Kraft einer Feder von seinem Ventilsitz abgehoben, wodurch das Druckventil öffnet. Am Ende der Hochdruck­ förderung kehrt das Druckventilschließglied auf seinen Sitz zurück. Zugleich schließt ein Einspritzventil an der Einspritzstelle, wodurch in dem eingeschlossenen Volumen zwischen Druckventil und Einspritzventil Druckwellen hin- und herlaufen, die in der Lage sind, das Einspritzventil nochmals zu öffnen. Um dies zu vermeiden, ist im Inneren des Ventilschließgliedes ein mit seinem Schließglied im Ventilschließglied geführtes Rückschlagventil angeordnet, über das sich das Druckniveau in der Förderleitung auch nach dem Schließen des Ventilschließgliedes auf einen Standdruck abbauen kann, der durch die Vorspannung der Rückstellfeder des Rückschlag­ ventils bestimmt ist.

Dabei ist in dem bekannten Druckventil dem Rückschlagventil eine Drosselstelle vorgeschaltet, die den Durchfluß des unter hohem Druck stehenden rückströmenden Mediums drosselt und die dadurch verursachte schnelle Öffnungsbewegung des Ventilschließglieds des Rückschlagventils bis zu seiner Anlage an einem Füllstück dämpft, um die mechanische Belastung der Rückstellfeder zu vermindern. Für das weitere Rückströmen des Mediums in den Pumpenarbeitsraum ist eine Kanalanordnung, bestehend aus einer Längsbohrung und einer Querbohrung, in das Füllstück, das neben der hubbegrenzenden Anschlagfunktion für das Rückschlagventil auch das Totvolumen in der Durchgangsbohrung verringert, eingebracht. Die Variationsmöglichkeiten des Öffnungsdruckes des Rückschlagventils und des Durchmessers der vorgeschalteten Drossel sind dabei Bestandteil der Anpassung des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems an die Erfordernisse der zu versorgenden Brennkraftmaschine.

Bei Überschreitung bestimmter Grenzwerte von pumpenseitigem Spitzen­ druck und Einspritzmenge, ist die sichere Funktion des bekannten Druckventils nicht mehr gewährleistet. Die Drosselung erfolgt nicht mehr eindeutig an der vorgeschalteten Drossel, sondern das Füllstück und der Federteller des Rückschlagventils wirken all nachgeschaltete Drossel, was eine optimale Anpassung des Kraftstoffeinspritzsystems an die Brennkraftmaschine erschwert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Druckventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Gestaltung des Federtellers eine ungewollte Drosselwirkung an dieser Stelle vermieden wird und zugleich das pumpenarbeitsraumseitige Tot­ volumen dennoch möglichst klein gehalten wird. Dazu wird um die axiale Führung des Federtellers in der Durchgangsbohrung des Druck­ ventilschließgliedes nicht zu beeinträchtigen erfindungsgemäß ein Durchgangskanal in dem Federteller angeordnet, der ohne eine Beeinträchtigung dessen Funktion so dimensioniert werden kann, daß eine Drosselung des abströmenden Mediums sicher vermieden werden kann.

Eine weitere Möglichkeit des Abbauens der Drosselwirkung am Feder­ teller bei gleichzeitiger sicherer axialer Führung in der Durch­ gangsbohrung im Inneren des Druckventilschließgliedes kann gemäß Anspruch 3 dadurch erreicht werden, daß vier Abflachungen am Umfang des Federtellers angeordnet sind, über die das unter hohem Druck stehende Medium schnell und ungedrosselt abfließen kann, während über die verbleibende Umfangsfläche eine sichere Führung des Feder­ tellers gewährleistet bleibt.

Durch die gemäß Anspruch 7 progressiv gewickelte Feder wird zudem eine gedämpfte Öffnungsbewegung des Rückschlagventils erreicht, die die mechanische Belastung der Feder verringert und somit deren Halt­ barkeit erhöht.

Um auch am Füllstück eine mögliche Drosselwirkung unterbinden zu können, weist es gemäß Anspruch 8 vorteilhafterweise einen weiteren Kanal auf der dem Pumpenarbeitsraum zugewandten Seite auf, der analog zu den oberen Querbohrungen in die Längsbohrung mündet. Dieser zusätzliche Kanal wird von einer Abflachung oder einer Längs­ nut am Füllstück mit dem die Rückstellfeder aufnehmenden Teil der Durchgangsbohrung verbunden, so daß das unter hohem Druck stehende Medium auch über diese zusätzliche Leitung rasch und ungedrosselt abströmen kann.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines als Gleichdruckventil ausgebildeten Druckventils, mit einer Kanalanordnung im Federteller und einer zusätzlichen Querbohrung im Füllstück, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel analog zu dem in der Fig. 1 gezeigten, dessen Federteller vier Ausnehmungen auf seiner Unfangsfläche aufweist und die Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Fig. 2, in dem der erfindungs­ gemäße Federteller im Querschnitt dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Druckventil 1, das in ein nicht dargestelltes Gehäuse einer Kraftstoffeinspritzpumpe ein­ gesetzt ist und in einer Förderleitung 3 zwischen einem zum Teil dargestellten Pumpenarbeitsraum 5 der Kraftstoffeinspritzpumpe und einer Einspritzstelle 7, in Form eines Einspritzventils, der zu versorgenden, ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine sitzt. Das Druckventil 1 besteht zum einen aus einem rohrförmigen Ventil­ körper 9, der an seinem unteren, pumpenseitigen Ende einen Bund 11 an seinem Außenumfang und in seinem Inneren einen Durchgangskanal 13 in Form einer axialen Bohrung aufweist. An seinem oberen, dem Pumpenarbeitsraum 5 abgewandten Ende, weist der Ventilkörper 9 einen Ventilsitz 15 auf, auf dem eine kegelförmige Dichtfläche 17 eines den anderen Teil des Druckventils 1 bildenden Druckventilschließ­ gliedes 19 des Druckventiles 1 zur Anlage kommt. Das Druckventil­ schließglied 19 weist in bekannter Weise unterhalb der Dichtfläche 17 flügelförmige Führungsflächen 21 auf, die in dem Durchgangskanal 13 des Ventilkörpers 9 geführt werden und zwischen denen Kraftstoff zum Ventilsitz 15 hin durchtreten kann. An seinem Umfang weist das Druckventilschließglied 19 eine Schulter 23 auf, an der eine nicht dargestellte Druckfeder angreift, die sich anderer­ seits in einem ebenfalls nicht dargestellten, das Druckventil­ schließglied 19 umgebenden Federraum abstützt und somit das Druck­ ventilschließglied 19 mit seiner Dichtfläche 17 auf den Ventilsitz 15 gepreßt hält. Das Druckventilschließglied 19 weist ferner einen axialen Durchgangskanal 25 in seinem Inneren auf, der als axiale Stufenbohrung ausgeführt ist und dessen einer Bohrungsteil im Bereich der Führungsflächen 21 einen Absatz 27 zu einem anderen, zum Pumpenarbeitsraum 5 führenden, verjüngten Bohrungsteil bildet. An diesem Absatz 27 kommt ein Füllstück 29 mit seiner dem Pumpen­ arbeitsraum 5 zugewandten Stirnseite 31 zur Anlage, das in seinem Inneren eine axiale Durchgangsbohrung 33 aufweist mit der es eine Verbindung zwischen dem Durchgangskanal 25 des Druckventilschließ­ gliedes 19 und dem Durchgangskanal 13 des Ventilkörpers 9 herstellt. Das Füllstück 29 ist mit seiner Umfangsfläche im Durchgangskanal 25 geführt und bildet über eine Außendurchmesserverringerung eine Schulter 35, an der sich eine das Füllstück 29 umschließende Rückstellfeder in Form einer Druckfeder 37 abstützt, die andererseits einen Federteller 39, eines Rückschlagventils 41, der ein Ventil­ schließglied 43 in Form einer Kugel führt, beaufschlagt, wobei die obere, dem Pumpenarbeitsraum 5 abgewandte Stirnseite 45 des Füll­ stücks 29 einen wegbegrenzenden Anschlag 30 für den Federteller 39 bildet. Das zum Pumpenarbeitsraum 5 hin öffnende Ventilschließglied 43 des Rückschlagventils 41 wird durch die Druckfeder 37 auf einen Ventilsitz 46 gepreßt, der von einer den Durchganskanal 25 im Druckventilschließglied 19 auf der dem Pumpenarbeitsraum 5 abgewandten Seite verschließenden Buchse 47 gebildet wird, die in ihrem Inneren eine Durchgangsbohrung 49 mit gegenüber dem pumpen­ arbeitsraumseitigen Durchgangskanal 25 reduzierten Durchmesser auf­ weist, die hier als Teil des gestuften Durchgangskanals 25 angesehen wird und die sich zum Ventilschließ­ glied 43 hin konisch erweitert und somit den Ventilsitz 46 bildet. Im oberen, dem Pumpenarbeitsraum 5 abgewandten Bereich der Durch­ gangsbohrung 49 ist eine Drossel 51 angeordnet.

Da der Federteller 39 mit seinem Außendurchmesser dicht an der Wandfläche des Durchgangskanals 25 geführt ist, weist er in seinem Inneren einen Kanal 53 auf, der den Raum vor und hinter dem Feder­ teller 39 innerhalb des Durchgangskanals 25 verbindet. Dazu ist seine dem Ventilschließglied 43 zugewandte Stirnseite 55 mit einer Anschrägung 57 versehen, in der mindestens eine Bohrung 59 angeordnet ist, die in eine von der der Druckfeder 37 zugewandten Stirnseite 61 ausgehende axiale Sackbohrung 63 mündet. Diese Sack­ bohrung liegt der Durchgangsbohrung 33 gegenüber, so daß auch nach Anlage des Federtellers 39 am Anschlag 30 des Füllstückes 29 eine Verbindung zwischen der Einspritzstelle 7 und dem Pumpenarbeitsraum 5 vorhanden ist.

Auf der dem Füllstück 29 zugewandten Seite des Federtellers 39 ist eine Schulter 75 an dessen Umfang angeordnet, an der die Druckfeder 37 zur Anlage kommt. Um eine Drosselwirkung innerhalb des Durch­ gangskanals 25 sicher vermeiden zu können ist in das Füllstück 29 in Höhe der Stirnseite 31 eine zusätzliche Querbohrung 65 oder in die Stirnseite 31 eine radiale Nut eingebracht, die über einen zwischen einer Abflachung 67 am Umfang des Füllstücks 29 und des Durchgangs­ kanals 25 gebildeten Kanal 80 mit dem die Druckfeder 37 aufnehmenden Teil des Durchgangskanals 25 verbunden ist. Anstelle der Abflachung 67 ist auch eine Längsnut möglich, da auch so das Füllstück 29 über einen großen Teil seines Umfanges sicher in dem Durchgangskanal 25 geführt bleibt.

Das zweite in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zu dem in der Fig. 1 lediglich in der Gestaltung des Federtellers 39 und des Füllstückes 29. Das Füllstück 29 weist hier in seinem Inneren eine von der dem Pumpenarbeitsraum 5 zugewandten Stirnseite 31 ausgehende, an den verjüngten Teil des Durchgangskanals 25 angrenzende Sackbohrung 69 auf, in die zwei Querbohrungen 71 am, dem Federteller 39 zugewandten Ende münden. Der Federteller 39 weist hier keinen Kanal 53 auf, sondern ermöglicht das Vorbeiströmen des Kraftstoffes über vier Abflachungen 73 an seinem Außenumfang, wie die Schnittdarstellung der Fig. 3 zeigt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die zusätzliche Querbohrung 65 am Füllstück 29 dargestellt, die mit ihrem zusätzlichen Über­ stromquerschnitt eine Drosselwirkung innerhalb des Durchgangskanals 25 auch bei hohen Kraftstoffdrücken und Einspritzmengen sicher vermeidet.

Das erfindungsgemäße Druckventil arbeitet folgendermaßen. Wird beim Betrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe, in die das oben beschriebene Druckventil 1 eingebaut ist, Kraftstoff zur Einspritz­ stelle 7 der Brennkraftmaschine gefördert, so wird unter dem Druck des aus dem Pumpenarbeitsraum 5 strömenden Kraftstoffes das Druck­ ventilschließglied 19 vom Ventilsitz 15 des Ventilkörpers 9 abgehoben und das Druckventil 1 öffnet. Sinkt am Ende der Kraft­ stofförderung der Förderdruck des Kraftstoffes, reicht die Kraft des anströmenden Kraftstoffes nicht mehr aus um das Druckventilschließglied 19 gegen die Kraft der Druckfeder geöffnet zu halten, das Druckyentischließglied 19 kehrt auf seinen Ventilsitz 15 zurück und das Druckventil 1 schließt. Im Anschluß an dieses schlagartige Unterbrechen der Forderung laufen in dem eingeschlossenen Volumen zwischen Druckventil 1 und Einspritzstelle 7 Druckwellen hin und her. Um ein dadurch verursachtes Nacheinspritzen an der Einspritz­ stelle zu vermeiden, wird das Druckniveau der Druckwellenspitzen­ drücke in der Förderleitung 3 nun über das Rückschlagventil 41 bis auf einen bestimmten Betrag abgebaut, indem der Kraftstoff das Ventilschließglied 43 gegen die Kraft der Druckfeder 37 von seinem Ventilsitz 45 abhebt und über den Durchgangskanal 25 in den jetzt bei Ende der Hochdruckförderphase entlasteten Pumpenarbeitsraum 5 zurückströmt. Dabei wird der Kraft­ stoff an der dem Rückschlagventil 41 vorgeschalteten Drosselstelle 51 gedrosselt, um ein zu rasches Aufstoßen des Ventilschließgliedes 43 zu vermeiden. Diese gedämpfte Öffnungsbewegung des Rückschlag­ ventils 41 wird dabei zusätzlich von der progressiv gewickelten Druckfeder 37 unterstützt. Innerhalb des Durchgangskanals 25 kann der abströmende Kraftstoff durch die oben beschriebenen Maßnahmen ungehindert fließen, so daß Drosselwirkungen sicher vermieden werden können.

Durch diese Entdrosselung innerhalb des Durchgangskanals 25 im Druckventilschließglied 19, die durch eine größere Dimensionierung der einzelnen Durchflußdurchmesser noch unterstützt werden kann, ist es somit möglich, die hydraulische Auflegung des gesamten Kraft­ stoffeinspritzsystems eindeutig über den Öffnungsdruck und den Durchmesser der Drossel 51 vorzunehmen.

Claims (8)

1. Druckventil (1) zum Einbau in eine Förderleitung (3) zwischen einem Pumpenarbeitsraum (5) einer Kraftstoffeinspritzpumpe und einer Einspritzstelle (7) an der von dieser zu versorgenden Brennkraft­ maschine, mit einem mit einem Ventilsitz (15) versehenen Ventil­ körper (9)1 der einen Durchgangskanal (13) aufweist, in dem ein zur Einspritzstelle hin, entgegen einer Federkraft öffnendes Druck­ ventilschließglied (19) geführt ist, in dessen als gestufter Durch­ gangskanal (25) ausgeführten Inneren ein zum Pumpenarbeitsraum (5) hin öffnendes Rückschlagventil (41) angeordnet ist, mit einem Ventilschließglied (43), das zwischen einem eine Stufe des Durch­ gangskanals (25) im Druckventilschließglied (19) umgebenden Ventil­ sitz (46) und einem von einer Druckfeder (37) beaufschlagten Feder­ teller (39) angeordnet ist, wobei sich die Druckfeder (37) anderer­ seits an einer Schulter (35) eines, die Druckfeder (37) führenden, eine Quer- und eine Längsbohrung (71, 69) aufweisenden Füllstücks (29) abstützt, das mit seiner dem Rückschlagventil (41) abgewandten Stirnseite (31) an einem Absatz (27) des Durchgangskanals (25) anliegt und mit seiner anderen Stirnseite (45) einen Anschlag (30) fuhr den Federteller (39) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (39) einen den dem Ventilschließglied (43) zugewandten Raum mit dem diesem abgewandten Raum verbindenden Durchgangskanal (53) aufweist.

2. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal (53) im Federteller (39) aus einer von der Druck­ feder (37) zugewandten Stirnseite (61) ausgehenden Sackbohrung (63) gebildet wird, in die mindestens eine von der der Druckfeder (37) abgewandten Stirnseite (55) ausgehende Bohrung (59) mündet. (Fig. 1).

3. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (39) an seiner kreisförmigen Umfangsfläche mehrere Durchgangskanäle in Form von Abflachungen (73) aufweist. (Fig. 3)

4. Druckventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachungen (73) jeweils im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind und vorzugsweise die gleichen Abmaße aufweisen. (Fig. 3).

5. Druckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugs­ weise drei Bohrungen (59) von der dem Ventilschließglied (43) zugewandten Stirnseite (55) in die zentrale Sackbohrung (63) münden.

6. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ventilschließglied (43) zugewandte Stirnseite (55) kegelstumpfförmig mit einer zentralen Ausnehmung in der Stirnfläche zur Aufnahme einer das Ventilschließglied (43) bildenden Kugel ausgebildet ist. (Fig. 1, 2)

7. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (37) des Rückschlagventils (41) progressiv gewickelt ist.

8. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück (29) eine zusätzliche, in die Längsbohrung (33, 69) mündende Querbohrung (65) oder einen Kanal aufweist, der in die der Druckfeder (37) abgewandte Stirnseite (31) eingearbeitet ist und über einen, vorzugsweise durch eine Längsnut oder eine Abflachung (67) am Umfang des Füllstückes (29) zwischen diesem und dem Durch­ gangskanal (25) gebildeten Kanal mit dem die Druckfeder (37) auf­ nehmenden Teil des Durchgangskanals (25) im Inneren des Druck­ ventilschließgliedes (19) verbunden ist.(Fig. 1, 2).