WO2015158451A1 - Kraftstoff-hochdruckpumpe, mit einem auslassventil mit einer ventilkugel und einem ventilkörper - Google Patents

Kraftstoff-hochdruckpumpe, mit einem auslassventil mit einer ventilkugel und einem ventilkörper Download PDF

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WO2015158451A1
WO2015158451A1 PCT/EP2015/053562 EP2015053562W WO2015158451A1 WO 2015158451 A1 WO2015158451 A1 WO 2015158451A1 EP 2015053562 W EP2015053562 W EP 2015053562W WO 2015158451 A1 WO2015158451 A1 WO 2015158451A1
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WO
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valve
fuel pump
pressure fuel
webs
valve ball
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/053562
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French (fr)
Inventor
Sebastian Peissner
Gerd Teike
Michael Kleindl
Soeren Stritzel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to EP15706759.6A priority patent/EP3152434B1/de
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/462—Delivery valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
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    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
    • F02M63/0036—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat with spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0071—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059 characterised by guiding or centering means in valves including the absence of any guiding means, e.g. "flying arrangements"

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump according to the preamble of claim 1.
  • High-pressure fuel pumps in particular piston pumps for one
  • Fuel system for an internal combustion engine are known from the market. Often, such high-pressure fuel pumps include an intake valve and an exhaust valve, which depend on a controller and / or in
  • the exhaust valve can open.
  • the problem underlying the invention is achieved by a high-pressure fuel pump according to claim 1.
  • Advantageous developments are specified in subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.
  • the invention relates to a high-pressure fuel pump, comprising an outlet valve with a valve ball and a valve body, which has a sealing portion on which a sealing seat is present, and which has a guide portion in which the valve ball is guided.
  • the guide section comprises a first plurality of axially projecting webs, between which first
  • Flow paths are formed, wherein at least between two adjacent of the webs an opening is provided radially outward.
  • the webs can guide the valve ball radially, without severely hindering the hydraulic flow.
  • the webs have no common radially outwardly encircling collar or the like. This can be done when open
  • Outlet valve a region radially outside the webs of fuel to be flowed through, whereby a hydraulic cross section can be increased and the delivery capacity of the high-pressure fuel pump can be improved.
  • the webs are designed as free from the sealing portion axially projecting webs.
  • the webs are connected only at one axial end portion - preferably in one piece - with the valve body.
  • the hydraulic cross section can be further improved.
  • the webs have a nikringsektorartigen cross-section.
  • a radial flow formed in the region of the webs can take place with a particularly large cross section.
  • a material cross section of the webs can be optimized, whereby a fatigue strength can be improved.
  • other, for example circular or polygonal cross-sections are conceivable.
  • the valve body has a smaller outer diameter in the region of the guide section than in the region of the sealing section.
  • the valve body is in one
  • the outlet valve has a stop body for the valve ball with a
  • Stopper portion which limits the opening stroke of the valve ball, wherein the stopper body has a second plurality of radial recesses which are arranged distributed uniformly in the circumferential direction and second
  • Flow path at least partially overlaps a first flow path.
  • valve body and the stopper body can be independent of a radial angle of these elements to each other and thus simplified and cheapened.
  • Valve ball acted upon by an axial force against the sealing seat, supported on the stopper body.
  • the stopper body may be partially executed in approximately cup-shaped, wherein the valve spring is received radially within the stopper body.
  • valve spring is designed as a helical spring and in an axial direction has different diameters, in particular is waisted. This allows the function of the valve spring,
  • valve spring when the valve spring is received radially inside the stopper body to be improved.
  • a friction between the valve spring and the stopper body can be reduced or even prevented, whereby a fatigue strength can be increased.
  • the stopper body and / or the valve body are produced by a method of metal powder injection molding, MI M.
  • MI M metal powder injection molding
  • the outlet valve can be produced in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the first plurality and the second plurality are different.
  • Opening cross-section is substantially independent of a radial angle between the guide portion and the stopper body.
  • the stopper body can be designed as a stamped part and / or deep-drawn part. This can save weight and reduce manufacturing costs.
  • Figure 1 is a simplified diagram of a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine in a sectional view
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an outlet valve of the high-pressure fuel pump of FIG. 1;
  • Figure 3 is a perspective view of a valve body and a
  • Stop body of the exhaust valve similar to Figure 2, together with a valve ball and a valve spring;
  • FIG. 4 is a perspective view of the valve body of FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a simplified diagram of a high-pressure fuel pump 10 in an axial sectional illustration.
  • the high-pressure fuel pump 10 is a Element of a fuel system, not shown, of an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle.
  • the high-pressure fuel pump 10 has a housing 12, in whose left portion in the drawing, an electromagnet 14 with a magnetic coil 16, an armature 18 and a
  • Anchor spring 20 is arranged.
  • the high pressure fuel pump 10 includes one with a
  • Low pressure line 22 connected to inlet 24 with an inlet valve 26, and one connected to a high pressure line 28 outlet 30 with a
  • Exhaust valve 32 A connected to the high pressure line 28
  • High-pressure accumulator (“rail") is not shown.
  • the outlet valve 32 In an open state, the outlet valve 32 is hydraulically connected via an opening 34 to a delivery chamber 36.
  • the exhaust valve 32 includes a valve ball 38 and a
  • Valve spring 40 is shown only very schematically in Figure 1. Further down in Figures 2, 3 and 4, the exhaust valve 32 will be shown and described in detail.
  • the inlet valve 26 comprises a valve spring 42 and a valve body 44.
  • the valve body 44 can be horizontal by means of a in the drawing
  • valve needle 46 moves in Figure 1 to the left, and so the inlet valve 26 by the force of the
  • Valve spring 42 are closed. If the solenoid 14 is not energized, the inlet valve 26 can through the
  • a piston 48 is arranged vertically movable in the drawing.
  • the piston 48 can be moved by means of a roller 50 from a - in this case elliptical - cam 52 in a cylinder 54.
  • the cylinder 54 is formed in a portion of the housing 12.
  • the inlet valve 26 is connected via an opening 56 with the
  • Delivery chamber 36 hydraulically connected.
  • the high pressure fuel pump 10 delivers fuel from the inlet 24 to the outlet 30, the outlet valve 32 opening or closing in accordance with a respective pressure differential between the delivery chamber 36 and the outlet 30 and the high pressure line 28, respectively.
  • the inlet valve 26 is at Full delivery of a respective pressure difference between the inlet 24 and the delivery chamber 36 is acted upon at General Cincinnati but also through the valve needle 46 and the solenoid 14.
  • Figure 2 shows an axial sectional view of the exhaust valve 32, which is arranged in the housing 12 of the high-pressure fuel pump 10 is. In principle, however, it is also conceivable that the housing of the outlet valve 32 is separate from the housing 12 of the high-pressure fuel pump 10.
  • the outlet valve 32 is designed essentially rotationally symmetrical or radially symmetrical and comprises four elements: a valve body 58 (in the drawing on the left), a stop body 60 (in the drawing on the right), the valve ball arranged axially centrally between the valve body 58 and the stop body 60 38, and designed as a helical spring valve spring 40.
  • the valve spring 40 acts on the valve ball 38 in the closing direction and is received in a recess 62 of the stopper body 60. In this case, the valve spring 40 is supported on a floor (right in the drawing, without
  • the boundary surface of the recess 62 forms a guide for the valve spring 40.
  • the recess 62 has a simple cylindrical cross-section.
  • the bottom has an axial centric opening 64, which has a smaller diameter than the valve spring 40.
  • the valve spring 40 in an axial direction (continuous) on different diameters and is designed here waisted.
  • Stop body 60 forms an annular stop portion 66 for the valve ball 38. Thus, the stop body 60 limited by the
  • Stopper portion 66 an opening stroke of the valve ball 38th
  • a linear annular sealing seat 68 is formed on the valve body 58.
  • the valve body 58 has a guide portion 70, in which the valve ball 38 is guided radially.
  • the guide section 70 comprises a first plurality of axially projecting webs
  • the webs 72 protrude freely from the sealing seat 68 comprising a sealing portion in the axial direction, that is, for example, not surrounded by a common collar or the like, which would possibly create a bottleneck for the hydraulic flow.
  • a first plurality of recesses 73 are present radially between the webs 72, which form first flow paths 74 and an opening 75 leading radially from the interior of the guide section 70.
  • first flow paths 74 In an axial region of the first flow paths 74 is the
  • Guide portion 70 corresponding to the first plurality of webs 72 executed radially symmetrically.
  • an inner diameter of the housing 12 is made larger than in a left in Figure 2 area, so that there is a particularly large hydraulic cross-section in the region of the openings 75.
  • the stopper body 60 has radially on its outer side, that is outside of the recess 62 on a second plurality of recesses 76 which are arranged distributed uniformly in the circumferential direction and second
  • Recesses 76 executed radially symmetrically.
  • the first plurality and the second plurality are different and amount to three
  • valve body 58 and the stopper body 60 are arranged axially spaced by a small amount (without reference numeral)
  • valve body 58 and the stopper body 60 are arranged without spacing axially to each other.
  • the stopper body 60 and / or the valve body 58 are frictionally arranged in the housing 12 by a radially outer surface of the stopper body 60 and the valve body 58 is pressed against a radially inner wall portion of the housing 12, for example. It is understood that for the arrangement of the stopper body 60 and / or the valve body 58 in the housing 12, other techniques other than pressing in accordance with the invention are possible.
  • the valve ball 38 is made of one
  • the stopper body 60 and the valve body 58 are herein made by a method of metal powder injection molding, MIM. Alternatively, the stopper body 60 by means of punching and
  • the exhaust valve 32 is sized so that in an open state of the exhaust valve 32, a resulting hydraulic cross-sectional area is sufficiently large to deliver a required amount of fuel with a comparatively small hydraulic flow resistance.
  • a fuel pressure in the delivery chamber 36 and in a region of the opening 34 is smaller than a
  • Valve spring 40 the valve ball 38 in the drawing to the left against the
  • the valve ball 38 can lift off from the sealing seat 68 in the drawing to the right.
  • the exhaust valve 32 is thus open.
  • valve ball 38 can be pressed in the drawing to the right as far as the stop portion 66. This results in a
  • valve ball 38 For the valve ball 38.
  • a dashed line 80 indicates the position of the valve ball 38 in this extreme case. It can be seen that the valve body 58 and the stopper body 60 allow a radial guidance of the valve ball 38, see also the following FIGS. 3 and 4.
  • An arrow 82 illustrates a resulting flow of the fuel when the exhaust valve 32 is opened.
  • the flow takes place in the drawing from left to right through the opening 34, then past the valve ball 38, then partially first through the openings 75 radially outwardly and partially directly through the first flow paths 74 in the valve body 58, then through the second flow paths 78 in the stopper body 60, then in the High-pressure line 28 and to the high-pressure accumulator, not shown.
  • the free-projecting webs 72 formed on the valve body 58 a particularly large hydraulic cross-section is made possible with the outlet valve 32 open.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the outlet valve 32.
  • FIG. 4 shows a view, similar to FIG. 3, of the valve body 58 alone. It can be seen that the valve body 58 is radially symmetrical in a region of the guide section 70 and in the present case comprises three axially projecting webs 72 and correspondingly three first flow paths 74 and three openings 75.
  • the webs 72 have a circular sector-like cross-section.
  • Guide portion 70 has a smaller outer diameter than in the region of the sealing seat 68 comprehensive sealing portion. As a result, the webs 72 can also be flowed around radially on the outside of the fuel, whereby an improved hydraulic cross-section can result when the outlet valve 32 is open. In addition, the guide portion 70 can because of the smaller
  • the stopper body 60 is likewise designed to be radially symmetrical in a region of the recesses 76 and, in the present case, comprises five second flow paths 78, wherein, for reasons of
  • Clarity only one is provided with a reference numeral.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10), mit einem Auslassventil (32) mit einer Ventilkugel (38) und einem Ventilkörper (58), der einen Dichtabschnitt aufweist, an dem ein Dichtsitz (68) vorhanden ist, und der einen Führungsabschnitt (70) aufweist, in dem die Ventilkugel (38) geführt ist. Erfindungsgemäß umfasst der Führungsabschnitt (70) eine erste Mehrzahl von axial abragenden Stegen (72), zwischen denen erste Strömungswege (74) gebildet sind, wobei mindestens zwischen zwei benachbarten der Stege (72) eine Öffnung (75) nach radial außen vorhanden ist.

Description

Beschreibung Titel
Kraftstoff-Hochdruckpumpe, mit einem Auslassventil mit einer Ventilkuqel und einem Ventilkörper
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kraftstoff-Hochdruckpumpen, insbesondere Kolbenpumpen für ein
Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, sind vom Markt her bekannt. Häufig umfassen solche Kraftstoff-Hochdruckpumpen ein Einlassventil und ein Auslassventil, welche in Abhängigkeit von einer Steuerung und/oder in
Abhängigkeit von einem Kraftstoffdruck öffnen und schließen können. Das Auslassventil ermöglicht es, einen unter Druck stehenden Kraftstoffspeicher ("Rail") gegen einen Förderraum der Kraftstoff-Hochdruckpumpe während eines Saughubes zu verschließen. Wenn dagegen ein Kraftstoffdruck in dem
Förderraum eine durch den Druck in dem Kraftstoffspeicher bedingte Gegenkraft zuzüglich einer Schließfederkraft übersteigt, so kann das Auslassventil öffnen.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoff- Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, mit einem Auslassventil mit einer Ventilkugel und einem Ventilkörper, der einen Dichtabschnitt aufweist, an dem ein Dichtsitz vorhanden ist, und der einen Führungsabschnitt aufweist, in dem die Ventilkugel geführt ist. Erfindungsgemäß umfasst der Führungsabschnitt eine erste Mehrzahl von axial abragenden Stegen, zwischen denen erste
Strömungswege gebildet sind, wobei mindestens zwischen zwei benachbarten der Stege eine Öffnung nach radial außen vorhanden ist. Somit können die Stege die Ventilkugel radial führen, ohne dabei die hydraulische Strömung stark zu behindern. Insbesondere weisen die Stege keinen gemeinsamen radial außen umlaufenden Kragen oder dergleichen auf. Dadurch kann bei geöffnetem
Auslassventil ein Bereich radial außerhalb der Stege von Kraftstoff durchströmt werden, wodurch ein hydraulischer Querschnitt vergrößert und die Förderleistung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbessert werden kann.
In einer Ausgestaltung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe sind die Stege als vom Dichtabschnitt frei axial abragende Stege ausgebildet. Somit sind die Stege nur an einem axialen Endabschnitt - vorzugsweise einstückig - mit dem Ventilkörper verbunden. Damit kann der hydraulische Querschnitt zusätzlich verbessert werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Stege einen kreisringsektorartigen Querschnitt aufweisen. Dadurch kann bei geöffnetem Auslassventil eine im Bereich der Stege gebildete radiale Strömung mit besonders großem Querschnitt erfolgen. Zugleich kann ein Materialquerschnitt der Stege optimiert sein, wodurch eine Dauerfestigkeit verbessert werden kann. Alternativ sind aber auch andere, beispielsweise kreisförmige oder vieleckige Querschnitte denkbar.
In einer Ausgestaltung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe weist der Ventilkörper im Bereich des Führungsabschnitts einen kleineren Außendurchmesser auf als im Bereich des Dichtabschnitts. Beispielsweise ist der Ventilkörper in einem
Gehäuse der Kraftstoff-Hochdruckpumpe angeordnet, vorzugsweise in dieses eingepresst. Dann kann ein radialer Bereich zwischen den Stegen und dem Gehäuse vorteilhaft für die hydraulische Strömung ausgenutzt werden, wodurch der hydraulische Querschnitt weiter verbessert werden kann. Außerdem kann der Führungsabschnitt wegen des kleineren Außendurchmessers von einem radial äußeren Pressbereich an dem Ventilkörper entkoppelt werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe weist das Auslassventil einen Anschlagkörper für die Ventilkugel mit einem
Anschlagabschnitt auf, der den Öffnungshub der Ventilkugel begrenzt, wobei der Anschlagkörper eine zweite Mehrzahl von radialen Ausnehmungen aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und zweite
Strömungswege bilden, wobei die Querschnittsflächen und/oder die zweite Mehrzahl der zweiten Strömungswege derart gewählt sind, dass unabhängig von der radialen Ausrichtung des Anschlagkörpers mindestens ein zweiter
Strömungsweg einen ersten Strömungsweg wenigstens teilweise überlappt. Dadurch wird eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe beschrieben. Insbesondere kann eine Montage des Ventilkörpers und des Anschlagkörpers unabhängig von einem radialen Winkel dieser Elemente zueinander erfolgen und somit vereinfacht und verbilligt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sich eine Ventilfeder, welche die
Ventilkugel mit einer axialen Kraft gegen den Dichtsitz beaufschlagt, an dem Anschlagkörper abstützt. Insbesondere kann der Anschlagkörper teilweise in etwa topfförmig ausgeführt sein, wobei die Ventilfeder radial innerhalb des Anschlagkörpers aufgenommen ist. Dadurch kann das Auslassventil und somit die erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpe besonders kompakt bauen.
Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Ventilfeder als Schraubenfeder ausgeführt ist und in einer axialen Richtung verschiedene Durchmesser aufweist, insbesondere tailliert ist. Dadurch kann die Funktion der Ventilfeder,
insbesondere wenn die Ventilfeder radial innerhalb des Anschlagkörpers aufgenommen ist, verbessert werden. Insbesondere kann durch die Taillierung eine Reibung zwischen der Ventilfeder und dem Anschlagkörper verkleinert oder sogar verhindert werden, wodurch eine Dauerfestigkeit erhöht werden kann.
In einer Ausgestaltung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe sind der Anschlagkörper und/oder der Ventilkörper nach einem Verfahren des Metall-Pulverspritzgießens, MI M, hergestellt. Dadurch kann das Auslassventil besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich sind. Dadurch wird vor allem bei radial gleichmäßiger Verteilung der Stege bzw. der Ausnehmungen erreicht, dass sich sozusagen eine radiale "Interferenz" zwischen den ersten und den zweiten Strömungswegen ergibt, wodurch ein in der Summe sich ergebender hydraulischer
Öffnungsquerschnitt im Wesentlichen unabhängig von einem radialen Winkel zwischen dem Führungsabschnitt und dem Anschlagkörper ist. Dadurch wird die Funktion des Auslassventils verbessert und die Montage vereinfacht, da die Elemente in Umfangsrichtung nicht ausgerichtet werden brauchen.
Alternativ zu einer Herstellung nach einem Verfahren des Metall- Pulverspritzgießens kann insbesondere der Anschlagkörper als Stanzteil und/oder Tiefziehteil ausgeführt sein. Dadurch können Gewicht gespart und Herstellkosten gesenkt werden.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein vereinfachtes Schema einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine in einer Schnittdarstellung;
Figur 2 einen Längsschnitt durch ein Auslassventil der Kraftstoff- Hochdruckpumpe von Figur 1 ;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Ventilkörpers und eines
Anschlagkörpers des Auslassventils, ähnlich zu Figur 2, zusammen mit einer Ventilkugel und einer Ventilfeder; und
Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Ventilkörpers von Figur 3.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 in einer axialen Schnittdarstellung. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ist ein Element eines nicht dargestellten Kraftstoff Systems einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dessen in der Zeichnung linkem Abschnitt ein Elektromagnet 14 mit einer Magnetspule 16, einem Anker 18 und einer
Ankerfeder 20 angeordnet ist.
Weiterhin umfasst die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 einen mit einer
Niederdruckleitung 22 verbundenen Einlass 24 mit einem Einlassventil 26, und einen mit einer Hochdruckleitung 28 verbundenen Auslass 30 mit einem
Auslassventil 32. Ein an die Hochdruckleitung 28 angeschlossener
Hochdruckspeicher ("Rail") ist nicht dargestellt. In einem geöffneten Zustand ist das Auslassventil 32 über eine Öffnung 34 mit einem Förderraum 36 hydraulisch verbunden. Das Auslassventil 32 umfasst eine Ventilkugel 38 sowie eine
Ventilfeder 40 und ist in der Figur 1 nur sehr schematisch dargestellt. Weiter unten bei den Figuren 2, 3 und 4 wird das Auslassventil 32 noch im Detail gezeigt und beschrieben werden.
Das Einlassventil 26 umfasst eine Ventilfeder 42 sowie einen Ventilkörper 44. Der Ventilkörper 44 kann mittels einer in der Zeichnung horizontal
verschiebbaren und mit dem Anker 18 gekoppelten Ventilnadel 46 bewegt werden. Ist der Elektromagnet 14 bestromt, bewegt sich die Ventilnadel 46 in Figur 1 nach links, und so kann das Einlassventil 26 durch die Kraft der
Ventilfeder 42 geschlossen werden. Ist der Elektromagnet 14 nicht bestromt, so kann das Einlassventil 26 durch die
Kraft der Ankerfeder 20 zwangsweise geöffnet werden. In dem Förderraum 36 ist ein Kolben 48 in der Zeichnung vertikal bewegbar angeordnet. Der Kolben 48 kann mittels einer Rolle 50 von einem - vorliegend elliptischen - Nocken 52 in einem Zylinder 54 bewegt werden. Der Zylinder 54 ist in einem Abschnitt des Gehäuses 12 gebildet. Das Einlassventil 26 ist über eine Öffnung 56 mit dem
Förderraum 36 hydraulisch verbunden.
Im Betrieb fördert die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 Kraftstoff von dem Einlass 24 zu dem Auslass 30, wobei das Auslassventil 32 entsprechend einem jeweiligen Druckunterschied zwischen dem Förderraum 36 und dem Auslass 30 bzw. der Hochdruckleitung 28 öffnet oder schließt. Das Einlassventil 26 wird bei Vollförderung von einem jeweiligen Druckunterschied zwischen dem Einlass 24 und dem Förderraum 36 beaufschlagt, bei Teilförderung jedoch außerdem durch die Ventilnadel 46 bzw. den Elektromagneten 14. Figur 2 zeigt eine axiale Schnittdarstellung des Auslassventils 32, welches in dem Gehäuse 12 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 angeordnet ist. Denkbar ist grundsätzlich aber auch, dass das Gehäuse des Auslassventils 32 vom Gehäuse 12 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 separat ist. Das Auslassventil 32 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch bzw. radialsymmetrisch ausgeführt und umfasst vorliegend vier Elemente: Einen Ventilkörper 58 (in der Zeichnung links), einen Anschlagkörper 60 (in der Zeichnung rechts), die axial zentrisch zwischen dem Ventilkörper 58 und dem Anschlagkörper 60 angeordnete Ventilkugel 38, und die als Schraubenfeder ausgeführte Ventilfeder 40. Die Ventilfeder 40 beaufschlagt die Ventilkugel 38 in Schließrichtung und ist in einer Ausnehmung 62 des Anschlagkörpers 60 aufgenommen. Dabei stützt sich die Ventilfeder 40 an einem Boden (in der Zeichnung rechts, ohne
Bezugszeichen) des Anschlagkörpers 60 ab. Eine radial innere
Begrenzungsfläche der Ausnehmung 62 bildet eine Führung für die Ventilfeder 40. Die Ausnehmung 62 weist einen einfachen zylindrischen Querschnitt auf. Der
Boden weist eine axiale zentrische Öffnung 64 auf, welche einen kleineren Durchmesser aufweist als die Ventilfeder 40. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des Auslassventils 32 weist die Ventilfeder 40 in einer axialen Richtung (stetig) verschiedene Durchmesser auf und ist vorliegend tailliert ausgeführt.
Ein der Ventilkugel 38 zugewandter Rand der Ausnehmung 62 in dem
Anschlagkörper 60 bildet einen ringförmigen Anschlagabschnitt 66 für die Ventilkugel 38. Somit begrenzt der Anschlagkörper 60 mittels des
Anschlagabschnitts 66 einen Öffnungshub der Ventilkugel 38.
An dem Ventilkörper 58 ist ein linienhafter ringförmiger Dichtsitz 68 ausgebildet. In der Zeichnung rechts von dem Dichtsitz 68 weist der Ventilkörper 58 einen Führungsabschnitt 70 auf, in dem die Ventilkugel 38 radial geführt ist. Der Führungsabschnitt 70 umfasst eine erste Mehrzahl von axial abragenden Stegen
72, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und als radiale Führung für die Ventilkugel 38 dienen. Insbesondere ist zu erkennen, dass die Stege 72 von einem den Dichtsitz 68 umfassenden Dichtabschnitt in axialer Richtung frei abragen, also beispielsweise nicht von einem gemeinsamen Kragen oder dergleichen umschlossen sind, wodurch gegebenenfalls eine Engstelle für die hydraulische Strömung entstünde.
Entsprechend ist radial zwischen den Stegen 72 eine erste Mehrzahl von Ausnehmungen 73 vorhanden, welche erste Strömungswege 74 und eine vom Inneren des Führungsabschnitts 70 nach radial außen führende Öffnung 75 bilden. In einem axialen Bereich der ersten Strömungswege 74 ist der
Führungsabschnitt 70 entsprechend der ersten Mehrzahl der Stege 72 radialsymmetrisch ausgeführt. In einem radial äußeren Bereich der Stege 72 und der Öffnungen 75 ist ein Innendurchmesser des Gehäuses 12 größer ausgeführt als in einem in der Figur 2 linken Bereich, so dass sich im Bereich der Öffnungen 75 ein besonders großer hydraulischer Querschnitt ergibt.
Der Anschlagkörper 60 weist radial auf seiner Außenseite, also außerhalb von der Ausnehmung 62 eine zweite Mehrzahl von Ausnehmungen 76 auf, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und zweite
Strömungswege 78 bilden. In einem axialen Bereich der zweiten Strömungswege 78 ist der Anschlagkörper 60 entsprechend der zweiten Mehrzahl der
Ausnehmungen 76 radialsymmetrisch ausgeführt. Vorliegend sind die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich und betragen drei
beziehungsweise fünf, vergleiche die folgenden Figuren 3 und 4.
In der Figur 2 sind der Ventilkörper 58 und der Anschlagkörper 60 um ein geringes Maß (ohne Bezugszeichen) axial beabstandet angeordnet bzw.
dargestellt. In einer nicht gezeigten Ausführungsform des Auslassventils 32 sind der Ventilkörper 58 und der Anschlagkörper 60 ohne Abstand axial zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind der Anschlagkörper 60 und/oder der Ventilkörper 58 kraftschlüssig in dem Gehäuse 12 angeordnet, indem eine radial äußere Fläche des Anschlagkörpers 60 bzw. des Ventilkörpers 58 an einem radial inneren Wandabschnitt des Gehäuses 12 beispielsweise eingepresst ist. Es versteht sich, dass zur Anordnung des Anschlagkörpers 60 und/oder des Ventilkörpers 58 in dem Gehäuse 12 auch andere Techniken außer Einpressen erfindungsgemäß möglich sind. In der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist die Ventilkugel 38 aus einem
Stahlwerkstoff gefertigt. Der Anschlagkörper 60 und der Ventilkörper 58 sind vorliegend nach einem Verfahren des Metall-Pulverspritzgießens, MIM, hergestellt. Alternativ kann der Anschlagkörper 60 mittels Stanzen und
Tiefziehen hergestellt sein. Insgesamt ist das Auslassventil 32 derart bemessen bzw. ausgeführt, dass in einem geöffneten Zustand des Auslassventils 32 eine sich ergebende hydraulische Querschnittsfläche ausreichend groß ist, um eine erforderliche Kraftstoffmenge bei einem vergleichsweise geringen hydraulischen Strömungswiderstand zu fördern.
Wenn im Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ein Kraftstoff druck in dem Förderraum 36 bzw. in einem Bereich der Öffnung 34 kleiner ist als ein
Kraftstoffdruck in einem Bereich der Ausnehmung 62 plus der Kraft der
Ventilfeder 40, so wird die Ventilkugel 38 in der Zeichnung nach links gegen den
Dichtsitz 68 gedrückt. Das Auslassventil 32 ist also geschlossen.
Wenn dagegen der Kraftstoffdruck in dem Bereich der Öffnung 34 größer ist als der Kraftstoffdruck in dem Bereich der Ausnehmung 62 plus der Kraft der Ventilfeder 40, so kann die Ventilkugel 38 von dem Dichtsitz 68 in der Zeichnung nach rechts abheben. Das Auslassventil 32 ist also geöffnet.
Sofern der Kraftstoffdruck in dem Bereich der Öffnung 34 genügend groß ist, kann die Ventilkugel 38 in der Zeichnung nach rechts maximal bis an den Anschlagabschnitt 66 gedrückt werden. Es ergibt sich somit eine
"Wegbegrenzung" für die Ventilkugel 38. Ein gestrichelt dargestellter Kreis 80 deutet die Position der Ventilkugel 38 in diesem Extremfall an. Man erkennt, dass der Ventilkörper 58 und der Anschlagkörper 60 eine radiale Führung der Ventilkugel 38 ermöglichen, vergleiche auch die nachfolgenden Figuren 3 und 4.
Ein Pfeil 82 veranschaulicht eine sich ergebende Strömung des Kraftstoffs wenn das Auslassventil 32 geöffnet ist. Die Strömung erfolgt in der Zeichnung von links nach rechts durch die Öffnung 34, danach an der Ventilkugel 38 vorbei, danach teilweise zunächst durch die Öffnungen 75 nach radial außen und teilweise unmittelbar durch die ersten Strömungswege 74 in dem Ventilkörper 58, danach durch die zweiten Strömungswege 78 in dem Anschlagkörper 60, danach in die Hochdruckleitung 28 und hin zu dem nicht dargestellten Hochdruckspeicher. Insbesondere wird mittels der an dem Ventilkörper 58 ausgebildeten frei abragenden Stege 72 ein besonders großer hydraulischer Querschnitt bei geöffnetem Auslassventil 32 ermöglicht.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Auslassventils 32. Figur 4 zeigt eine zu der Figur 3 ähnliche Ansicht des Ventilkörpers 58 allein. Man erkennt, dass der Ventilkörper 58 in einem Bereich des Führungsabschnitts 70 radialsymmetrisch ausgeführt ist und vorliegend drei axial abragende Stege 72 und entsprechend drei erste Strömungswege 74 und drei Öffnungen 75 umfasst.
In der Figur 4 ist gut zu erkennen, dass die Stege 72 einen kreisringsektorartigen Querschnitt aufweisen.
Abweichend von der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist bei den Figuren 3 und 4 zu erkennen, dass der Ventilkörper 58 im Bereich des
Führungsabschnitts 70 einen kleineren Außendurchmesser aufweist als im Bereich des den Dichtsitz 68 umfassenden Dichtabschnitts. Dadurch können die Stege 72 auch radial außen von Kraftstoff umströmt werden, wodurch sich bei geöffnetem Auslassventil 32 ein verbesserter hydraulischer Querschnitt ergeben kann. Außerdem kann der Führungsabschnitt 70 wegen des kleineren
Außendurchmessers von einem radial äußeren Bereich des Ventilkörpers 58, an welchem der Ventilkörper 58 in dem Gehäuse 12 angeordnet - insbesondere eingepresst - ist, entkoppelt werden. Der Anschlagkörper 60 ist ebenfalls in einem Bereich der Ausnehmungen 76 radialsymmetrisch ausgeführt und umfasst vorliegend fünf zweite Strömungswege 78, wobei aus Gründen der
Übersichtlichkeit nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist.
Zum ersten sind die Querschnittsflächen der zweiten Strömungswege 78 derart gewählt, dass unabhängig von der radialen Ausrichtung des Anschlagkörpers 60 relativ zu dem Ventilkörper 58 mindestens einer der zweiten Strömungswege 78 einen der ersten Strömungswege 74 wenigstens teilweise überlappt. Zum zweiten ergibt sich dadurch, dass die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich sind, sozusagen eine radiale "Interferenz" zwischen den drei ersten und den fünf zweiten Strömungswegen 74 und 78. Dadurch ist ein in der Summe sich ergebender hydraulischer Öffnungsquerschnitt des Auslassventils 32 im Wesentlichen unabhängig von einem zufälligen radialen Montagewinkel zwischen dem Führungsabschnitt 70 und dem Anschlagkörper 60.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10), mit einem Auslassventil (32) mit einer
Ventilkugel (38) und einem Ventilkörper (58), der einen Dichtabschnitt aufweist, an dem ein Dichtsitz (68) vorhanden ist, und der einen
Führungsabschnitt (70) aufweist, in dem die Ventilkugel (38) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (70) eine erste Mehrzahl von axial abragenden Stegen (72) umfasst, zwischen denen erste Strömungswege (74) gebildet sind, wobei mindestens zwischen zwei benachbarten der Stege (72) eine Öffnung (75) nach radial außen vorhanden ist.
2. Kraftstoff- Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (72) als vom Dichtabschnitt frei abragende Stege (72) ausgebildet sind.
3. Kraftstoff- Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (72) einen kreisringsektorartigen Querschnitt aufweisen.
4. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (58) im Bereich des
Führungsabschnitts (70) einen kleineren Außendurchmesser aufweist als im Bereich des Dichtabschnitts.
5. Kraftstoff- Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (32) einen Anschlagkörper (60) für die Ventilkugel (38) mit einem Anschlagabschnitt (66) aufweist, der den Öffnungshub der Ventilkugel (38) begrenzt, wobei der Anschlagkörper (60) eine zweite Mehrzahl von radialen Ausnehmungen (76) aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und zweite
Strömungswege (78) bilden, wobei die Querschnittsflächen und/oder die zweite Mehrzahl der zweiten Strömungswege (78) derart gewählt sind, dass unabhängig von der radialen Ausrichtung des Anschlagkörpers (60) mindestens ein zweiter Strömungsweg (78) einen ersten Strömungsweg (74) wenigstens teilweise überlappt.
6. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Ventilfeder (40) an dem Anschlagkörper (60) abstützt.
7. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (40) als
Schraubenfeder ausgeführt ist und in einer axialen Richtung verschiedene Durchmesser aufweist, insbesondere tailliert ist.
8. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (60) und/oder der Ventilkörper (58) nach einem Verfahren des Metall- Pulverspritzgießens, MIM, hergestellt sind.
9. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl unterschiedlich sind.
10. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (60) als Stanzteil und/oder Tiefziehteil ausgeführt ist.
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