Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Hochdruckpumpe ist durch die DE 198 48 035 AI bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, mit einem in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Der Pumpenarbeitsraum ist über ein Saugventil mit Kraftstoff befüUbar. Das Saugventil weist ein in den Pumpenarbeitsraum öffnendes Ventilglied auf, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Der Pumpenkolben weist in seinem dem Saugventil zugewandten Endbereich eine Sackbohrung auf, in die das Ventilglied des Saugventils eintaucht und in der eine auf das Ventilglied wirkende Schließfeder angeordnet ist, die sich einerseits am Pumpenkolben und andererseits am Ventilglied abstützt. Das Ventilglied weist einen von der Schließfeder umgebenen Schaft auf, mit dem das Ventilglied in der Schließfeder verschiebbar geführt ist. Der Außendurchmesser der Schließfeder ist nur wenig kleiner als der Durchmesser der Sackbohrung im Pumpenkolben, so dass die Schließfeder in der Sackbohrung des Pumpenkolbens geführt ist. Bei dieser Ausführung ergibt sich somit nur eine ungenaue Führung des Ventilglieds, was für die Funktion des Saugventils nachteilig ist. Dies kann wiederum die Befüllung des
Pumpenarbeitsraums beeinträchtigen und damit insgesamt die Funktion der Hochdruckpumpe .
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Ventilglied des Saugventils präzise im Pumpenkolben geführt ist, wodurch die Funktion des Saugventils und damit der Hochdruckpumpe verbessert ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe angegeben. Die Ausführung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine große Führungslänge des Ventilglieds in der Sackbohrung bei zugleich platzsparender Anordnung der Schließfeder. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine Befüllung und Entleerung des Federraums bei der Bewegung des Ventilglieds, wobei durch geeignete Dimensionierung der wenigstens einen Öffnung im Ventilglied dessen Öffnungs- und/oder Schließbewegung gezielt beeinflusst werden kann. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine sehr genaue Führung des Ventilglieds in Bezug auf den Ventilsitz, da die Zylinderbohrung für den Pumpenkolben und der Ventilsitz auf einer
Fertigungseinrichtung hergestellt werden können und daher sehr genau zueinander ausgerichtet werden können.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Hochdruckpumpe mit einem
Saugventil in geöffnetem Zustand und Figur 3 den Ausschnitt II mit dem Saugventil in geschlossenem Zustand.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 bis 3 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse 10 auf, in dem eine durch die Brennkraftmaschine rotierend antreibbare Antriebswelle 12 drehbar gelagert ist, beispielsweise über zwei in axialer Richtung zueinander beabstandete Lagerstellen. In einem zwischen den beiden Lagerstellen liegenden Bereich weist die Antriebswelle 12 wenigstens einen zu ihrer Drehachse 13 exzentrischen Abschnitt oder einen Nocken 16 auf, wobei der Nocken 16 auch als Mehrfachnocken ausgebildet sein kann. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein oder mehrere im Pumpengehäuse 10 angeordnete Pumpenelemente 18 mit jeweils einem Pumpenkolben 20 auf, der durch den exzentrischen Abschnitt oder den Nocken 16 der Antriebswelle 12 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 13 der Antriebswelle 12 angetrieben wird.
Der Pumpenkolben 20 ist in einer im Pumpengehäuse 10 ausgebildeten Zylinderbohrung 22 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 12 abgewandten
Stirnseite in der Zylinderbohrung 22 einen
Pumpenarbeitsraum 24. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist über einen im Pumpengehäuse 10 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal 26 eine Verbindung mit einem
Kraftstoffzulauf, beispielsweise einer Förderpumpe 14 auf.
An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals 26 in den
Pumpenarbeitsraum 24 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 24 öffnendes Saugventil 28 angeordnet. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist ausserdem über einen im Pumpengehäuse 10 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 30 eine Verbindung mit
einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher 110 verbunden ist. Mit dem Hochdruckspeicher 110 sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren 120 verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals 30 in den Pumpenarbeitsraum 24 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 24 öffnendes Auslassventil 32 angeordnet .
Zwischen dem Pumpenkolben 20 und dem exzentrischen Abschnitt oder Nocken 16 der Antriebswelle 12 kann ein Stützelement in Form eines Stößels 34 angeordnet sein, über den sich der Pumpenkolben 20 zumindest mittelbar am Nocken 16 abstützt. Der Pumpenkolben 20 ist dabei mit dem Stößel 34 in nicht näher dargestellter Weise in Richtung seiner Längsachse 21 gekoppelt. Der Stößel 34 kann sich direkt am exzentrischen Abschnitt oder Nocken 16 abstützen. Der Stößel 34 ist im Pumpengehäuse 10 in einer Bohrung 36 verschiebbar gelagert und nimmt bei der Umsetzung der
Drehbewegung der Antriebswelle 12 in die Hubbewegung des Pumpenkolbens 20 auftretende Querkräfte auf, so dass diese nicht auf den Pumpenkolben 20 wirken. Am Stößel 34 greift eine vorgespannte Rückstellfeder 38 an, durch die der Stößel 34 und der mit diesem verbundene Pumpenkolben 20 zum Nocken 16 hin gedrückt werden.
Nachfolgend wird anhand der Figuren 2 und 3 das Saugventil 28 näher beschrieben. An die Zylinderbohrung 22 des Pumpengehäuses 10 schließt sich zu der der Antriebswelle 12 abgewandten Außenseite des Pumpengehäuses 10 hin eine zumindest annähernd zur Zylinderbohrung 22 koaxiale Bohrung 40 im Pumpengehäuse 10 an, die einen kleineren Durchmesser aufweist als die Zylinderbohrung 22. Am Übergang von der Zylinderbohrung 22 zur Bohrung 40 ist eine Ringschulter gebildet, an der ein Ventilsitz 42 ausgebildet ist, der
beispielsweise zumindest annähernd kegelstumpfförmig ist. Die Bohrung 40 mündet in den Kraftstoffzulauf anal 26. Das Saugventil 28 weist ein Ventilglied 44 auf, das im Pumpenarbeitsraum 24 angeordnet ist und das mit dem Ventilsitz 42 zur Steuerung der Verbindung des
Pumpenarbei sraums 24 mit dem Kraftstoffzulaufkanal 26 zusammenwirkt. Das Ventilglied 44 ist kolbenförmig und topfförmig ausgebildet, wobei das geschlossene Ende des Ventilglieds 44 dem Ventilsitz 42 zugewandt ist. Das Ventilglied 44 weist eine beispielsweise zumindest annähernd kegelstumpfförmige Dichtfläche 45 auf, mit der es mit dem Ventilsitz 42 zusammenwirkt.
Der Pumpenkolben 20 weist in seinem dem Ventilsitz 42 zugewandten Endbereich eine zumindest annähernd koaxial zu seiner Längsachse 21 verlaufende Sackbohrung 46 auf, in die das Ventilglied 44 des Saugventils 28 mit seinem offenen Ende eintaucht. Das Ventilglied 44 ist dabei über einen großen Teil seiner Längserstreckung in der Sackbohrung 46 im Pumpenkolben 20 mit geringem radialem Spiel verschiebbar geführt. Durch den Pumpenkolben 20 und das Ventilglied 44 ist in der Sackbohrung 46 ein Federraum 48 begrenzt, in dem eine sich einerseits am Grund der Sackbohrung 46 am Pumpenkolben 20 und andererseits am Ventilglied 44 abstützende Schließfeder 50 des Saugventils 28 angeordnet ist. Die Schließfeder 50 ist als Schraubendruckfeder ausgeführt und ragt in das Ventilglied 44 hinein und stützt sich in diesem an einer durch eine Verringerung des Innenquerschnitts des Ventilglieds 44 gebildeten Ringschulter ab. Durch die Schließfeder 50 wird das Ventilglied 44 zum Ventilsitz 42 hin gedrückt.
Im Ventilglied 44 ist wenigstens eine Öffnung 52 vorgesehen, durch die der Federraum 48 mit dem Pumpenarbeitsraum 24 verbunden ist. Die wenigstens eine Öffnung 52 ermöglicht eine Befüllung und Entleerung des
Federraums 48 bei einer Bewegung des Ventilglieds 44 relativ zum Pumpenkolben 20, wobei durch die Dimensionierung der wenigstens einen Öffnung 52 der Volumenstrom bei der Befüllung und Entleerung des Federraums 48 beeinflusst werden kann.
Beim Saughub des Pumpenkolbens 20, bei dem sich dieser zusammen mit dem Stößel 34 bewirkt durch die Rückstellfeder 38 radial nach innen bewegt, herrscht im Pumpenarbeitsraum 24 ein geringer Druck, so dass das Saugventil 28 öffnet, indem dessen Ventilglied 44 mit seiner Dichtfläche 45 vom Ventilsitz 42 abhebt, da durch den im Kraftstoffzulauf 26 herrschenden Druck eine größere Kraft in Öffnungsrichtung erzeugt wird als die Summe der Kraft der Schließfeder 50 und der durch den im Pumpenarbeitsraum 24 herrschenden
Druck erzeugten Kraft. In Figur 2 ist das Saugventil 28 in geöffnetem Zustand während des Saughubs des Pumpenkolbens 20 dargestellt. Aus dem Kraftstoffzulaufkanal 26 strömt bei geöffnetem Saugventil 28 Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 24. Beim Saughub des Pumpenkolbens 20 bewegt sich dieser zusammen mit der sich an diesem abstützenden Schließfeder 50 vom Ventilsitz 42 des Saugventils 28 weg, so dass die Vorspannung der Schließfeder 50 verringert wird. Das Saugventil 28 öffnet daher bereits bei einer geringen Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffzulaufkanal 26 und dem Pumpenarbeitsraum 24. Durch geeignete Dimensionierung der wenigstens einen Öffnung 52 im Ventilglied 44 kann erreicht werden, dass sich der Federraum 48 nur langsam mit Kraftstoff befüllen kann, wodurch das Ventilglied 44 beim Saughub des
Pumpenkolbens 20 mit dem Pumpenkolben 20 mitbewegt wird, wodurch ein schnelles und weites Öffnen des Saugventils 28 erreicht wird. Das Ventilglied 44 ist in der Sackbohrung 46 mit hoher Genauigkeit koaxial zum Ventilsitz 42 verschiebbar geführt, da die Zylinderbohrung 22, in der der Pumpenkolben 20 geführt ist, und der Ventilsitz 42 im
selben Pumpengehäuse 10 ausgebildet sind. Hierdurch kommt das Ventilglied 44 beim Schließen mit seiner Dichtfläche 45 sicher am Ventilsitz 42 zur Anlage und schließt somit zuverlässig.
Bei geringem Druck im Pumpenarbeitsraum 30 während dessen Befüllung ist das Auslassventil 38 geschlossen. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 20, bei dem sich dieser zusammen mit dem Stößel 34 radial nach aussen bewegt, wird durch den Pumpenkolben 20 Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum 24 verdichtet, so dass das Saugventil 28 infolge des erhöhten Drucks im Pumpenarbeitsraum 24 schließt, während unter Hochdruck stehender Kraftstoff durch den Kraftstoffablaufkanal 30 bei geöffnetem Auslassventil 32 zum Hochdruckspeicher 110 gefördert wird. In Figur 3 ist das Saugventil 28 in geschlossenem Zustand während des Förderhubs des Pumpenkolbens 20 dargestellt.
Alternativ zur vorstehend erläuterten Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass der Ventilsitz 42 an einem anderen Teil des Pumpengehäuses 10 ausgebildet ist als die Zylinderbohrung 22, in der der Pumpenkolben 20 geführt ist. Hierbei muss jedoch sichergestellt werden, dass der Teil des Pumpengehäuses 10, an dem der Ventilsitz 42 ausgebildet ist, sehr genau bezüglich des Teils des Pumpengehäuses 10 ausgerichtet wird, in dem die Zylinderbohrung 22 ausgebildet ist, um die erforderliche koaxiale Ausrichtung des Ventilsitzes 42 bezüglich der Zylinderbohrung 22 zu erreichen.