DE102007016134A1 - Kraftstoff-Hochdruckpumpe - Google Patents
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Abstract
Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (16) umfasst mindestens einen Förderraum (32) und einen Hochdruckauslass (26). Ferner ist ein Druckbegrenzungsventil (42) mit einem druckdifferenzbetätigten Ventilelement (56) vorgesehen, welches vom Hochdruckauslass (26) zum Förderraum (32) öffnen kann. Es wird vorgeschlagen, dass, vom Ventilsitz (54) des Druckbegrenzungsventils (42) aus gesehen, auf dessen Hochdruckseite eine Drosseleinrichtung (64) angeordnet ist, deren freier Querschnitt (F<SUB>D1</SUB>) höchstens in etwa gleich einem gewünschten maximalen Öffnungsquerschnitt des Druckbegrenzungsventils (42) ist.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe der eingangs genannten Art ist aus der
DE 10 2004 013 307 A1 bekannt. Bei dieser Einzylinder-Kolbenpumpe ist der Förderraum über ein federbelastetes Auslassventil mit einem Hochdruckauslass verbindbar. Fluidisch parallel zu dem Auslassventil ist ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen, welches als Ventilelement eine federbelastete Ventilkugel aufweist. Das Druckbegrenzungsventil öffnet zum Förderraum hin und verbindet in geöffnetem Zustand den Hochdruckauslass mit dem Förderraum. Ein solchermaßen angeordnetes Druckbegrenzungsventil hat den Vorteil, dass es den Hochdruckbereich vor unzulässig hohen Drücken schützt, gleichzeitig aber den Liefergrad der Kraftstoff-Hochdruckpumpe nicht verschlechtert, da das Druckbegrenzungsventil lediglich dann öffnet, wenn im Förderraum ein deutlich geringerer Druck als im Hochdruckauslass herrscht. - Offenbarung der Erfindung
- Technische Aufgabe
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die besonders zuverlässig arbeitet.
- Technische Lösung
- Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Ferner finden sich für die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Dabei können die Merkmale auch in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.
- Vorteilhafte Wirkungen
- Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass beim Öffnen des Druckbegrenzungsventils die Gefahr besteht, dass das Ventilelement durch dynamische Druckstöße so weit vom Ventilsitz abhebt, dass es aus dem Ventilsitz herausgedrückt wird und sich zwischen Ventilsitzkörper und Federteller verklemmt. Damit könnte das Druckbegrenzungsventil nicht mehr schließen, was zur Folge hätte, dass eine Pumpenförderung nicht mehr möglich wäre. All dies wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme verhindert: Durch die Drosseleinrichtung wird der durch das Druckbegrenzungsventil maximal abströmende Mengenstrom so begrenzt, dass das Ventilelement des Druckbegrenzungsventils einen maximalen Öffnungshub nicht überschreiten kann. Die Drosseleinrichtung wirkt also quasi als hydraulische Hubbegrenzung.
- Erreicht wird dies durch die spezielle Abstimmung des freien Querschnitts der Drosseleinrichtung mit dem gewünschten maximalen Öffnungsquerschnitt des Druckbegrenzungsventils, der einem Hub des Ventilelements entspricht, bei dem noch sichergestellt ist, dass das Ventilelement sich nicht verklemmen kann. In den meisten Fällen dürfte dieser maximale Öffnungsquerschnitt eine Ringfläche sein. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird verhindert, dass das Ventilelement bei maximalen Durchfluss durch das Druckbegrenzungsventil aus dem Ventilsitzbereich heraustaucht, und es wird gewährleistet, dass das Ventilelement beim Schließen des Druckbegrenzungsventils wieder leicht in den Ventilsitz zurückfindet. Die Drosseleinrichtung reduziert darüber hinaus das dynamische Verhalten des Druckbegrenzungsventils, was sich auch auf den Verschleiß positiv auswirkt. Druckspitzen werden nur gedämpft auf das Ventilelement übertragen.
- Wenn die Drosseleinrichtung ein vom Druckbegrenzungsventil aus gesehen hochdruckseitig angeordnetes und vom Druckbegrenzungsventil separates Teil mit einer Strömungsdrossel umfasst, können die bisher eingesetzten Druckbegrenzungsventile unverändert bleiben. Dies senkt die Herstellkosten.
- In die gleiche Richtung zielt jene Weiterbildung, bei welcher das separate Teil im Presssitz in einem Überströmkanal eines Pumpengehäuses gehalten ist.
- Das separate Teil kann topfförmig ausgebildet sein mit einem Bodenabschnitt, wobei die Strömungsdrossel durch mindestens eine Öffnung in dem Bodenabschnitt ausgebildet ist. Ein solches Teil kann preiswert als Blechform- und Stanzteil hergestellt werden.
- Bei einer vom Druckbegrenzungsventil aus gesehen hochdruckseitig angeordneten Drosseleinrichtung ist es vorteilhaft, wenn deren freie Querschnittsfläche wenigstens in etwa das 0,6-fache bis 1,1-fache der Querschnittsfläche eines Ventilsitzes des Druckbegrenzungsventils beträgt.
- Alternativ oder zusätzlich zu einer vom Druckbegrenzungsventil separaten Strömungsdrossel kann die Drosseleinrichtung auch eine Strömungsdrossel umfassen, die in einem Ventilsitzkörper des Drickbegrenzungsventils nahe oder unmittelbar benachbart zum Ventilsitz und von diesem aus gesehen hochdruckseitig angeordnet ist. Damit entfällt die Handhabung eines separaten Teils, was die Montage der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe vereinfacht.
- Dabei kann die Strömungsdrossel einfach durch eine Engstelle in einem Zuströmkanal im Ventilsitzkörper gebildet werden.
- Bei einer solchen Drosseleinrichtung sollte die freie Querschnittsfläche der Strömungsdrossel wenigstens in etwa das 0,5-fache bis 0,75-fache der Querschnittsfläche des Ventilsitzes des Druckbegrenzungsventils betragen. Bei einer solchen Auslegung wird eine gute Funktion des Druckbegrenzungsventils mit guter Sicherheit gegen ein Verklemmen des Ventilelements gewährleistet.
- Als Ventilelement des Druckbegrenzungsventils kommt eine federbeaufschlagte Kugel in Frage, welche lose verbaut werden kann, was sehr kostengünstig ist. Der Ventilsitz für eine solche Kugel ist vorteilhafterweise konisch mit einem Konuswinkel ungefähr zwischen 30° und 50°. Je geringer der Winkel ist, desto besser ist die Abdichtung in geschlossenem Zustand des Druckbegrenzungsventils.
- Vorgeschlagen wird ferner, dass eine freie Querschnittsfläche eines Zuströmkanals unmittelbar stromaufwärts (also hochdruckseitig) vom Ventilsitz (der Begriff stromaufwärts ist hier auf die Durchströmrichtung des Druckbegrenzungsventils bezogen) wenigstens in etwa das 0,8-fache bis 0,95-fache der Querschnittsfläche des Ventilsitzes des Druckbegrenzungsventils beträgt. Ein solch schmaler Ventilsitz ist vorteilhaft, um eine gute Schmutzunempfindlichkeit des Druckbegrenzungsventils gewährleisten zu können. Ferner kann durch einen solchen schmalen Ventilsitz der Sitz selbst im Betrieb besonders gut geprägt werden.
- Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe sieht vor, dass ein Ventilsitzkörper des Druckbegrenzungsventils einen sich in Öffnungsrichtung des Ventilelements erstreckenden Sicherungsabschnitt für das Ventilelement umfasst, der als im Wesentlichen ringförmiger Kragen ausgebildet ist. Durch diesen Sicherungsabschnitt wird das Ventilelement in geöffnetem, also vom Ventilsitz abgehobenem Zustand in seitlicher Richtung gesichert, so dass es selbst beim Auftreten dynamischer Druckstöße und großem Öffnungshub unmöglich ist, dass das Ventilelement zwischen Ventilsitzkörper und einer das Ventilelement beaufschlagenden Ventilfeder verklemmt wird. Letztlich wird durch diese erfindungsgemäße Maßnahme die Betriebssicherheit der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbessert, da verhindert wird, dass das Druckbegrenzungsventil in geöffnetem Zustand verklemmt und hierdurch ein Hochdruckaufbau der Kraftstoff-Hochdruckpumpe unmöglich wird. Der Sicherungsabschnitt sorgt letztlich dafür, dass das Ventilelement auch bei einem großen Hub wieder sicher zum Ventilsitz zurückfindet.
- Eine Weiterbildung hierzu sieht vor, dass der Sicherungsabschnitt an einen Ventilsitzbereich des Druckbegrenzungsventils in der Nähe von dessen Ventilsitz angeformt ist. Damit wird die Anzahl der bei der Montage handzuhabenden Teile reduziert, was die Montage vereinfacht. Darüber hinaus werden die Herstellkosten für den Sicherungsabschnitt reduziert, da der Ventilsitzbereich des Druckbegrenzungsventils ohnehin bearbeitet werden muss.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf der radialen Innenseite des Sicherungsabschnittes mindestens ein vorzugsweise sich im Wesentlichen über die Länge des Sicherungsabschnitts erstreckender Strömungskanal, insbesondere eine Strömungstasche ausgebildet ist. Ein solcher beispielsweise durch eine Ausnehmung eingebrachter Strömungskanal gestattet bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil eine widerstandsarme Strömung zwischen dem Ventilelement und der Innenseite des Sicherungsabschnitts, bei gleichzeitig enger Führung des Ventilelements durch den Sicherungsabschnitt. Durch den Strömungskanal kann das Fluid problemlos zwischen der Innenseite des Sicherungsabschnitts und dem geöffneten Ventilelement und einem dieses eventuell haltenden Ventilelementhalter vorbeiströmen.
- In die gleiche Richtung zielt jene Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe, bei welcher der Sicherungsabschnitt mindestens einen sich vorzugsweise im Wesentlichen über seine Länge erstreckenden Schlitz aufweist. Ein solcher Schlitz ist besonders preiswert herstellbar.
- Ferner wird vorgeschlagen, dass die radiale Innenseite des Sicherungsabschnitts eine sich in Öffnungsrichtung des Druckbegrenzungsventils erweiternde Konusfläche umfasst. Damit wird bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil jener Freiraum geschaffen, der eine widerstandsarme Strömung des Fluids zwischen Sicherungsabschnitt einerseits und Ventilelement und Ventilelementhalter andererseits ermöglicht. Dabei kann der Konuswinkel der Konusfläche wenigstens ungefähr dem Konuswinkel des Ventilsitzes entsprechen, was eine relativ einfache Herstellung ermöglicht. Der Konuswinkel der Konusfläche kann aber auch größer sein als der Konuswinkel des Ventilsitzes, was bereits bei einem kleinen Öffnungshub des Ventilelements zu einem vergleichsweise großen Freiraum zwischen der radialen Innenseite des Sicherungsabschnitts einerseits und dem Ventilelement beziehungsweise Ventilelementhalter andererseits führt.
- Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der Ventilsitzkörper einen zum Ventilsitz benachbarten und sich wenigstens in etwa radial erstreckenden Absatz aufweist, von dem aus sich in Öffnungsrichtung des Druckbegrenzungsventils die radiale Innenseite des Sicherungsabschnitts erstreckt. Diese Maßnahme kann sowohl im Zusammenhang mit den oben genannten Strömungstaschen oder Strömungsschlitzen als auch der oben genannten Konusfläche Verwendung finden. Durch den Absatz werden schließende Strömungskräfte auf das Ventilelement in dessen geöffnetem Zustand vermieden.
- Das Druckbegrenzungsventil kann einen kolbenartigen Ventilelementhalter umfassen, der das Ventilelement in Schließrichtung beaufschlagt und sowohl bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil in den Sicherungsabschnitt eintaucht. Hierdurch wird eine besonders sichere Führung des Ventilelements gewährleistet.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe; -
2 einen teilweisen Schnitt durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe von1 mit einer ersten Ausführungsform eines Druckbegrenzungsventils und einer Drosseleinrichtung; -
3 eine vergrößerte Detaildarstellung eines Bereichs der Kraftstoff-Hochdruckpumpe von2 ; -
4 ein Detail IV von3 ; -
5 eine Darstellung ähnlich3 einer zweiten Ausführungsform; -
6 eine Darstellung ähnlich5 bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil; -
7 eine Darstellung ähnlich5 einer dritten Ausführungsform; -
8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII von7 ; -
9 eine Darstellung ähnlich7 einer vierten Ausführungsform; -
10 einen Schnitt längs der Linie X-X von9 ; -
11 eine Darstellung ähnlich7 einer fünften Ausführungsform; -
12 eine Darstellung ähnlich7 einer sechsten Ausführungsform; und -
13 eine Darstellung ähnlich7 einer siebten Ausführungsform. - Ausführungsformen der Erfindung
- In
1 trägt ein Kraftstoffsystem insgesamt das Bezugszeichen10 . Das in1 nur vereinfacht dargestellte Kraftstoffsystem10 umfasst einen Kraftstoffbehälter12 , aus dem eine Vorförderpumpe13 den Kraftstoff in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung14 fördert. Diese führt zu einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe16 , die den Kraftstoff weiter verdichtet und in eine Kraftstoff-Sammelleitung18 fördert, in der der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist und die auch als "Rail" bezeichnet wird. An das Rail18 sind mehrere Injektoren20 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine einspritzen, zu der das Kraftstoffsystem10 gehört. - Wie aus
2 hervorgeht, verfügt die Kraftstoff-Hochdruckpumpe16 über ein Gehäuse22 mit einem Niederdruckeinlass24 und einem Hochdruckauslass26 . Vom Niederdruckeinlass24 führt ein Einlasskanal28 zu einem Einlassventil30 (in2 nicht sichtbar) und weiter zu einem Förderraum32 , der von einem Pumpenkolben34 begrenzt wird. Ein Auslasskanal36 führt über ein Auslassventil38 zu dem Hochdruckauslass26 . Das Einlassventil30 ist in ein Mengensteuerventil40 integriert, durch welches der Förderraum32 zwangsweise mit dem stromaufwärts vom Einlassventil30 gelegenen Bereich des Einlasskanals28 verbunden werden kann. Auf diese Weise kann während eines Förderhubs Kraftstoff zum Niederdruckeinlass24 zurückgefördert und hiermit die Fördermenge der Kraftstoff-Hochdruckpumpe16 eingestellt werden. - Fluidisch parallel zum Auslassventil
38 ist ein Druckbegrenzungsventil42 angeordnet. Dieses ist stärker im Detail in3 dargestellt: Es umfasst einen Ventilsitzkörper44 , der in einem vom Hochdruckauslass26 zum Förderraum32 führenden Überströmkanal46 mit einem Befestigungsbereich48 im Presssitz angeordnet ist. Zum Förderraum32 hin verjüngt sich der Außendurchmesser des Ventilsitzkörpers44 zu einem Ventilsitzbereich50 hin. Die Außenkontur des Ventilsitzkörpers44 in diesem Bereich kann auch als flaschenhalsartig bezeichnet werden. Damit wird verhindert, dass sich dieser Ventilsitzbereich50 beim Einpressen des Ventilsitzkörpers44 in den Überströmkanal46 verformt. - Der Ventilsitzkörper
44 wird von einem Zuströmkanal52 in Längsrichtung durchsetzt, der als Stufenbohrung ausgeführt ist, deren Innendurchmesser im Ventilsitzbereich50 kleiner ist als im Befestigungsbereich48 . Am in den3 und4 rechten Ende des Zuströmkanals52 ist der eigentliche Ventilsitz54 für ein als Ventilkugel ausgebildetes Ventilelement56 eingearbeitet. Der Ventilsitz54 ist konisch ausgeführt mit einem Konuswinkel vorliegend von ungefähr 30°. Der halbe Konuswinkel ist in4 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen58 angedeutet. Grundsätzlich sollte der Konuswinkel ungefähr zwischen 30° und 50° liegen, wobei ein kleiner Konuswinkel Vorteile im Hinblick auf die Abdichtung hat. Die Berührungsstelle des Ventilelements56 mit dem Ventilsitz54 ist linienförmig mit einem Durchmesser d1. Der Durchmesser d2 des Zuströmkanals52 ist kleiner als der Durchmesser d1. Auf diese Weise ist eine freie Querschnittsfläche Fd2 des vom Ventilsitz54 aus gesehen zum Hochdruckanschluss26 hin und insoweit hochdruckseitig angeordneten Zuströmkanals52 unmittelbar benachbart zum Ventilelement56 wenigstens in etwa 0,8-fach bis 0,95-fach so groß wie die Querschnittsfläche Fd1, die durch den Ventilsitzdurchmesser d1 am Ventilsitz54 definiert wird. - Das Ventilelement
56 wird zum Ventilsitz54 hin von einem Ventilelementhalter60 beaufschlagt, an dem wiederum eine Ventilfeder62 angreift. Eine Eintauchtiefe des Ventilelements56 in den Zuströmkanal52 des Ventilsitzkörpers54 ist in3 mit T bezeichnet. - Vom Druckbegrenzungsventil
42 bzw. dessen Ventilsitz54 aus gesehen zum Hochdruckanschluss26 hin, als auf der Hochdruckseite des Druckbegrenzungsventils42 , ist im Überströmkanal46 eine Drosseleinrichtung64 im Presssitz gehalten. Diese Drosseleinrichtung64 ist bei der in den2 bis4 gezeigten Ausführungsform als vom Druckbegrenzungsventil42 separates und topfförmiges Teil65 ausgebildet, welches einen Bodenabschnitt66 und einen zu diesem in etwa rechtwinkligen und umlaufenden Wandabschnitt68 aufweist. Das Teil65 kann beispielsweise als Blechform- und Stanzten hergestellt sein. Im Bodenabschnitt66 ist eine Öffnung70 vorhanden, welche einen Durchmesser D1 aufweist und eine Strömungsdrossel bildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die freie Querschnittsfläche FD1 auf der Basis des Durchmessers D1 der Strömungsdrossel70 das 0,6-fache der Querschnittsfläche Fd1 auf der Basis des Durchmessers d1 des Ventilsitzes54 des Druckbegrenzungsventils42 . Grundsätzlich denkbar sind jedoch Werte zwischen dem 0,6-fachen bis zum 1,1-fachen. - Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe
16 arbeitet folgendermaßen: Bei einem Saughub des Pumpenkolbens34 öffnet das Einlassventil30 und Kraftstoff strömt aus der Niederdruck-Kraftstoffleitung14 in den Förderraum32 . Bei einem anschließenden Förderhub wird der im Förderraum32 eingeschlossene Kraftstoff komprimiert, bis schließlich das Auslassventil38 öffnet und der Kraftstoff unter hohem Druck in das Rail18 gepresst wird. Kommt es im Rail18 und somit auch im Bereich des Hochdruckauslasses26 zu einem zu hohen Druck, hebt das Ventilelement56 aufgrund der dann herrschenden Druckdifferenz während eines Saughubs des Pumpenkolbens34 vom Ventilsitz54 und gegen die Kraft der Ventilfeder62 ab. Auf diese Weise kann Kraftstoff aus dem Rail18 beziehungsweise dem Hochdruckauslass26 über den Überströmkanal46 und das Druckbegrenzungsventil42 in den Förderraum32 strömen. Hierdurch wird das Rail18 und der Hochdruckauslass26 entlastet. - Eine alternative Ausführungsform ist in den
5 und6 gezeigt. Dabei gilt hier und bei nachfolgenden Ausführungsformen, dass solche Elemente und Bereiche, die äquivalente Funktio nen zu vorab beschriebenen Elementen und Bereichen aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert sind. - Bei der in den
5 und6 gezeigten Ausführungsform einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe16 ist die Drosseleinrichtung64 nicht als separates Teil ausgebildet, sondern in den Ventilsitzkörper44 des Druckbegrenzungsventils42 integriert, und zwar hochdruckseitig und sehr nahe oder sogar unmittelbar benachbart zum Ventilsitz54 in Form einer Engstelle70 . Deren freie Querschnittsfläche FD1, bezogen auf ihren Durchmesser D1, beträgt vorliegend etwa das 0,5-fache der Querschnittsfläche Fd1 des Ventilsitzes54 des Druckbegrenzungsventils42 , auf den Durchmesser d1 bezogen. - Bei beiden Ausführungsformen entsprechend der
2 bis4 oder5 und6 ist der freie Querschnitt der Strömungsdrossel70 ausgelegt, dass er bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil42 , also dann, wenn das Ventilelement56 vom Ventilsitz54 abgehoben ist (vergleiche6 ), höchstens in etwa dem sich dann einstellenden ringförmigen Öffnungsquerschnitt FR entspricht, der durch den Spalt72 zwischen Ventilelement56 und Ventilsitz54 gebildet wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der sich auf diese Weise einstellende Hub H des Ventilelements56 kleiner ist als die Eintauchtiefe T, wodurch verhindert wird, dass sich das Ventilelement56 zwischen Ventilsitzkörper44 und dem Ventilelementhalter60 verklemmen kann. -
7 zeigt einen Bereich einer nochmals alternativen Ausführungsform einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe16 . Diese entspricht im Hinblick auf die Ausführung der Strömungsdrossel70 der in den5 und6 gezeigten Ausführungsform. Zusätzlich ist jedoch an den Ventilsitzkörper44 des Druckbegrenzungsventils42 ein sich in Öffnungsrichtung (Pfeil74 ) des Ventilelements56 , also in axialer Richtung des Druckbegrenzungsventils42 erstreckender ringförmiger Kragen76 angeformt, der einen Sicherungsabschnitt für das Ventilelement56 bildet. Der Kragen76 weist dabei eine radiale Außenseite78 auf, mit der er an der Innenseite des Überströmkanals46 anliegt. Eine radiale Innenseite80 des Kragens76 führt von einem sich radial erstreckenden Absatz82 bis zum abragenden Ende des Kragens76 . Der Absatz82 erstreckt sich dabei in radialer Richtung ausgehend ungefähr vom Ventilsitz54 , ist zu diesem also benachbart. - Der Ventilelementhalter
60 ist bei der in7 gezeigten Ausführungsform kolbenartig ausgebildet mit einem ungefähr in seiner axialen Mitte angeordneten Ringbund84 , an dem sich die Ventilfeder62 abstützt. Ein zapfenartiger Abschnitt86 des Ventilelementhalters60 erstreckt sich vom Ringbund84 ausgehend, ähnlich zu den in den3 sowie5 und6 gezeigten Ausführungsformen, in den von der Ventilfeder62 begrenzten Ringraum (ohne Bezugszeichen) hinein. Ein in der Nähe des Ringbundes84 liegender Bereich88 des zapfenartigen Abschnitts86 hat einen Außendurchmesser, der nur unwesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser der Ventilfeder62 . Auf diese Weise ist der Ventilelementhalter60 verkippsicher an der Ventilfeder62 gehalten. - Auf der entgegengesetzten Seite des Ringbundes
84 erstreckt sich von diesem ein Halteabschnitt90 bis zum Ventilelement56 . Bei der in7 gezeigten Ausführungsform hat der Halteabschnitt90 eine zylindrische Außenkontur mit über seine Länge gleichbleibendem Durchmesser. Ein Sackloch (ohne Bezugszeichen) dient zur radialen Halterung des Ventilelements56 am Ventilelementhalter60 . Der Außendurchmesser des Halteabschnitts90 ist so gewählt, dass der Halteabschnitt90 in der in7 gezeigten geschlossenen Stellung des Druckbegrenzungsventils42 gegenüber der radialen Innenseite80 des Kragens76 noch einen geringen Abstand aufweist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Halteabschnitt90 nicht am Kragen76 anstößt, bevor das Ventilelement56 vollständig am Ventilsitz54 anliegt. - Die Länge des Kragens
76 und des Halteabschnitts90 sind jedoch so aufeinander abgestimmt, dass der Halteabschnitt90 des Ventilelementhalters60 sowohl bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil42 in den von der radialen Innenseite80 begrenzten Innenraum des Kragens76 eintaucht. Auch auf diese Weise wird durch den Kragen76 sichergestellt, dass selbst bei dynamischen Druckstößen und hierdurch verursachten großen Öffnungshüben des Ventilelements56 dieses aus dem durch den Kragen76 begrenzten Raum nicht heraustreten und stattdessen zuverlässig beim Schließen des Druckbegrenzungsventils42 wieder in den Ventilsitz54 zurückfinden kann. - Um dann, wenn das Ventilelement
56 vom Ventilsitz54 abgehoben hat, eine möglichst ungehinderte Abströmung des Fluids zum Förderraum32 hin zu gewährleisten, sind über die Umfangserstreckung des Kragens76 hinweg verteilt drei Strömungstaschen92 auf der radialen Innenseite80 des Kragens76 ausgebildet. Diese erstrecken sich vom Absatz82 über die gesamte Länge des Kragens76 hinweg bis zu dessen abragendem Ende und haben eine kreissegmentförmige Randkontur. Dies ist insbesondere aus8 ersichtlich. - Eine in den
9 und10 gezeigte alternative Ausführungsform unterscheidet sich von jener der7 und8 dadurch, dass anstelle der Strömungstaschen in den Kragen/Sicherungsabschnitt76 dessen gesamte Dicke durchsetzende Schlitze94 eingebracht sind, die sich ebenfalls vom Absatz82 über die gesamte Länge des Kragens76 bis zu dessen abragendem Ende erstrecken. - Eine weitere Variante zeigt
11 : Bei dieser ist die radiale Innenseite80 des Kragens76 als sich in Öffnungsrichtung74 des Druckbegrenzungsventils42 erweiternde Konusfläche ausgebildet. Auch der Halteabschnitt90 des Ventilelementhalters60 ist ähnlich konisch ausgeführt, jedoch mit kleinerem Konuswinkel als die radiale Innenseite80 des Kragens76 . Bei einer Öffnungsbewegung des Ventilelements56 und des Ventilelementhalters60 in Öffnungsrichtung74 ergibt sich ein sich vergrößernder Abstand zwischen diesen Elementen einerseits und der radialen Innenseite80 des Kragens76 andererseits, durch den das Fluid zum Förderraum32 hin abströmen kann. Der Konuswinkel kann dabei etwa den gleichen Konuswinkel wie der Ventilsitz54 aufweisen (vergleiche insbesondere4 ), oder einen größeren Konuswinkel als der Ventilsitz54 . - Bei der in
11 gezeigten Ausführungsform geht der Ventilsitz54 unmittelbar in die radiale Innenseite80 über. Bei der in12 gezeigten Ausführungsform dagegen schließt sich an den Ventilsitz54 zunächst wieder ein Absatz82 an, der sich in radialer Richtung erstreckt, und erst von diesem aus geht dann die Konusfläche der radialen Innenseite80 des Kragens76 ab. Auch hier wird durch den Absatz82 eine bei geöffnetem Ventilelement56 in Schließrichtung auf das Ventilelement56 wirkende Kraft verhindert oder zumindest reduziert. - Eine nochmalige Variante zu
12 zeigt13 , bei der der Konuswinkel der die radiale Innenseite80 des Kragens76 bildenden Konusfläche vergleichsweise steil und der Halteabschnitt90 zylindrisch mit gleichbleibendem Durchmesser ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass das Abströmverhalten bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil42 vom Öffnungshub des Ventilelements56 weitgehend unabhängig ist.
Claims (19)
- Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ), mit mindestens einem Förderraum (32 ), einem Hochdruckauslass (26 ) und einem Druckbegrenzungsventil (42 ) mit einem druckdifferenzbetätigten Ventilelement (56 ), welches vom Hochdruckauslass (26 ) zum Förderraum (32 ) öffnen kann, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Ventilsitz (54 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) aus gesehen auf dessen Hochdruckseite eine Drosseleinrichtung (64 ) angeordnet ist, deren freier Querschnitt (FD1; FD2) höchstens in etwa gleich einem gewünschten maximalen Öffnungsquerschnitt (FR) des Druckbegrenzungsventils (42 ) ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (64 ) ein vom Druckbegrenzungsventil (42 ) aus gesehen hochdruckseitig angeordnetes und vom Druckbegrenzungsventil (42 ) separates Teil (65 ) mit einer Strömungsdrossel (70 ) umfasst. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Teil (65 ) im Presssitz in einem Überströmkanal (46 ) eines Pumpengehäuses (22 ) gehalten ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Teil (65 ) topfförmig mit einem Bodenabschnitt (66 ) und die Strömungsdrossel durch mindestens eine Öffnung (70 ) in dem Bodenabschnitt (66 ) gebildet ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (64 ) durch die Strömungsdrossel (70 ) gebildet wird, deren freie Querschnittsfläche (FD1) wenigstens in etwa das 0,6-fache bis 1,1-fache der Querschnittsfläche (Fd1) eines Ventilsitzes (54 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) beträgt. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (64 ) eine Strömungsdrossel (70 ) umfasst, die in einem Ventilsitzkörper (44 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) nahe oder unmittelbar benachbart zum Ventilsitz (54 ) und von diesem aus gesehen hochdruckseitig angeordnet ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrossel durch eine Engstelle (70 ) in einem Zuströmkanal (52 ) im Ventilsitzkörper (44 ) gebildet ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (64 ) durch die Strömungsdrossel (70 ) gebildet wird, deren freie Querschnittsfläche (FD2) wenigstens in etwa das 0,5-fache bis 0,75-fache der Querschnittsfläche (Fd1) des Ventilsitzes (54 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) beträgt. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement des Druckbegrenzungsventils (42 ) eine federbeaufschlagte Kugel (56 ) umfasst, und dass der Ventilsitz (54 ) konisch ist mit einem Konuswinkel (58 ) ungefähr zwischen 30° und 50°. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine freie Querschnittsfläche (Fd2) des Zuströmkanals (52 ) unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz (54 ) wenigstens in etwa das 0,8-fache bis 0,95-fache der Querschnittsfläche (Fd1) des Ventilsitzes (54 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) beträgt. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilsitzkörper (44 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) einen sich in Öffnungsrichtung (74 ) des Ventilelements (56 ) erstreckenden Sicherungsabschnitt (76 ) für das Ventilelement (56 ) umfasst, der als im Wesentliche ringförmiger Kragen (76 ) ausgebildet ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsabschnitt (76 ) an einen Ventilsitzbereich (50 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) in der Nähe von dessen Ventilsitz (54 ) angeformt ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der radialen Innenseite (80 ) des Sicherungsabschnitts (76 ) mindestens ein vorzugsweise sich im Wesentlichen über die Länge des Sicherungsabschnitts (76 ) erstreckender Strömungskanal, insbesondere eine Strömungstasche (92 ), ausgebildet ist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsabschnitt (76 ) mindestens einen sich vorzugsweise im Wesentlichen über seine Länge erstreckenden Schlitz (94 ) aufweist. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Innenseite (80 ) des Sicherungsabschnitts (76 ) eine sich in Öffnungsrichtung (74 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) erweiternde Konusfläche umfasst. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel der Konusfläche (80 ) wenigstens ungefähr dem Konuswinkel des Ventilsitzes (54 ) entspricht. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel der Konusfläche (80 ) größer ist als der Konuswinkel des Ventilsitzes (54 ). - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (44 ) einen zum Ventilsitz (54 ) benachbarten und sich wenigstens in etwa radial erstreckenden Absatz (82 ) aufweist, von dem aus sich in Öffnungsrichtung (74 ) des Druckbegrenzungsventils (42 ) die radiale Innenseite (80 ) des Sicherungsabschnitts (76 ) erstreckt. - Kraftstoff-Hochdruckpumpe (
16 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (42 ) einen kolbenartigen Ventilelementhalter (60 ) umfasst, der das Ventilelement (56 ) in Schließrichtung beaufschlagt und sowohl bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil (42 ) in den vom Sicherungsabschnitt (76 ) begrenzten Innenraum eintaucht.
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