DE102009028116A1

DE102009028116A1 - Pump, particularly high-pressure fuel pump has pressure limiting valve, where spring element of pressure limiting valve has declining characteristic

Info

Publication number: DE102009028116A1
Application number: DE200910028116
Authority: DE
Inventors: Josef Frank; Alexander Fuchs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-03

Abstract

The pump has a pressure limiting valve (56), where a spring element of the pressure limiting valve has a declining characteristic. The pump has a pumping chamber, which is connected with a low pressure fuel pipe (22) on the suction-side by a suction valve (34). The pumping chamber is connected with a high pressure fuel pipe (42) on the pressure side by a high pressure connection.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Förderraum, welcher saugseitig über ein Saugventil mit einer Niederdruckkraftstoffleitung verbunden ist und welcher druckseitig über einen Hochdruckanschluss mit einer Hochdruckkraftstoffleitung verbunden ist. Parallel zu dem Förderraum ist ein Druckbegrenzungsventil angeordnet. Solche Kraftstoffhochdruckpumpen sind zum Beispiel aus der DE 10 2004 013 307 A1 bekannt. Die Erfindung kann jedoch nicht nur bei solchen Pumpen, sondern bei allen Pumpen mit Druckbegrenzungsventil zum Einsatz kommen, obwohl im Folgenden exemplarisch der Einsatz in Kombination mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe beschrieben wird. Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffhochdruckpumpen wird das Druckbegrenzungsventil außerhalb des Pumpengehäuses vormontiert, justiert und anschließend als vormontierte Baueinheit in dem Pumpengehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe montiert. Durch die Montage und Justierung des Druckbegrenzungsventils außerhalb der Kraftstoffhochdruckpumpe ist es möglich, trotz der bei der Serienfertigung auftretenden Streuung einzelner Abmessungen und Eigenschaften, insbesondere der Federrate einer Schließfeder, möglich, den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils innerhalb sehr enger Grenzen konstant zu halten. Allerdings ist der Montageaufwand vergleichsweise hoch und verursacht daher nicht unerhebliche Kosten.The invention relates to a high-pressure fuel pump with a delivery chamber, which is connected on the suction side via a suction valve with a low pressure fuel line and which is connected on the pressure side via a high pressure port to a high pressure fuel line. Parallel to the pumping chamber, a pressure limiting valve is arranged. Such high-pressure fuel pumps are for example from DE 10 2004 013 307 A1 known. However, the invention can be used not only in such pumps, but in all pumps with pressure relief valve, although the use in combination with a high-pressure fuel pump is described below by way of example. In these high-pressure fuel pumps known from the prior art, the pressure relief valve is pre-assembled outside the pump housing, adjusted and then mounted as a preassembled unit in the pump housing of the high-pressure fuel pump. By mounting and adjusting the pressure limiting valve outside the high-pressure fuel pump, it is possible, despite the occurring in mass production scattering of individual dimensions and properties, in particular the spring rate of a closing spring, possible to keep the opening pressure of the pressure relief valve constant within very narrow limits. However, the assembly cost is comparatively high and therefore causes not inconsiderable costs.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Förderraum, welcher saugseitig über ein Saugventil mit einer Niederdruckkraftstoffleitung verbunden ist und welcher druckseitig über einen Hochdruckanschluss mit einer Hochdruckkraftstoffleitung verbunden ist, wobei zwischen dem in einem Gehäuse angeordneten Förderraum und dem flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbundenen Hochdruckanschluss ein Rückschlagventil angeordnet ist, und wobei parallel zu dem Rückschlagventil oder dem Förderraum ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Federelement des Druckbegrenzungsventils eine degressive Kennlinie aufweist.at the high-pressure fuel pump according to the invention with a delivery chamber, which on the suction side over a suction valve connected to a low pressure fuel line is and which pressure side over a high-pressure connection is connected to a high pressure fuel line, wherein between the arranged in a housing delivery chamber and the liquid-tight connected to the housing High-pressure connection is arranged a check valve, and wherein parallel to the check valve or the delivery chamber a pressure relief valve is provided, is provided according to the invention, that a spring element of the pressure relief valve is a degressive Has characteristic.

Als degressive Kennlinie des Federelements wird ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen Federkraft und Federweg des Federelements verstanden, wobei mit zunehmendem Federweg die Kennlinie, das heißt das Verhältnis zwischen Federweg und Änderung der Federkraft, flacher wird. Dies wird im Zusammenhang mit der 3 noch detailliert erläutert. Die erfindungsgemäß vorgesehene degressive Kennlinie des Federelements hat zwei wichtige Vorteile:
Der erste Vorteil ist darin zu sehen, dass sich bei einem gegebenen Vorspannweg des Federelements und ansonsten gleichen Bedingungen eine größere Vorspannkraft einstellt. Dies führt dazu, dass das Druckbegrenzungsventil einen höheren Öffnungsdruck hat. Konsequenterweise öffnet dieses Druckbegrenzungsventil dadurch weniger häufig, so dass der Verschleiß verringert wird. Dies ist insbesondere dann ein Vorteil, wenn das Druckbegrenzungsventil mit kurzzeitigen Druckspitzen beaufschlagt wird, die dem Öffnungsdruck eines herkömmlichen Druckbegrenzungsventils liegen, jedoch nur von so kurzer Dauer sind, dass ein Öffnen eigentlich nicht erforderlich wäre. Wenn nun durch den Einsatz eines Federelements mit degressiver Kennlinie aufgrund des höheren Öffnungsdrucks diese kurzzeitigen Öffnungsbewegungen des Druckbegrenzungsventils unterbleiben, dann verschleißt das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil sehr viel weniger und kann somit seine Funktion über die gesamte Lebensdauer der Kraftstoffhochdruckpumpe mit gleichbleibend hoher Zuverlässigkeit erfüllen.As a degressive characteristic of the spring element is a non-linear relationship between the spring force and travel of the spring element understood, with increasing the travel, the characteristic, that is, the ratio between travel and change in the spring force, flattening. This is related to the 3 explained in detail. The inventively provided degressive characteristic of the spring element has two important advantages:
The first advantage is that, given a biasing path of the spring element and otherwise the same conditions, a greater biasing force is established. This causes the pressure relief valve has a higher opening pressure. Consequently, this pressure relief valve opens less frequently, so that the wear is reduced. This is particularly an advantage when the pressure relief valve is subjected to short-term pressure peaks, which are the opening pressure of a conventional pressure relief valve, but are only of such short duration that an opening would actually not be required. If now by the use of a spring element with degressive characteristic due to the higher opening pressure, these short-term opening movements of the pressure relief valve, then the pressure relief valve wears much less and thus can fulfill its function over the entire life of the high-pressure fuel pump with consistently high reliability.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß beanspruchten degressiven Kennlinie des Federelements ist darin zu sehen, dass bei einer weggesteuerten Montage des Federelements die Vorspannung des Federelements Vorspannkraft zwischen verschiedenen Exemplaren eines in Serie gefertigten Federelements nur innerhalb sehr geringer Grenzen streut, da mit zunehmendem Vorspannweg die Kennlinie flacher wird. Daher ist es mit dem erfindungsgemäßen degressiven Federelement sogar möglich, auf eine Justierung der Vorspannung zu verzichten und das Druckbegrenzungsventil direkt im Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe zu montieren, wobei die Vorspannung durch eine Wegsteuerung ausreichend genau ist. Dadurch ergeben sich erhebliche Kostenreduktionen bei der Montage, aber auch bei der Herstellung der erforderlichen Bauteile, da auf ein separates Gehäuse für das Druckbegrenzungsventil verzichtet werden kann.One Another significant advantage of claimed invention degressive characteristic of the spring element can be seen in that in a path-controlled mounting of the spring element, the bias the spring element biasing force between different copies a mass-produced spring element only within very small limits scatters, as the characteristic becomes flatter with increasing bias path. Therefore, it is with the degressive invention Spring element even possible on an adjustment of the preload to dispense and the pressure relief valve directly in the housing to mount the high-pressure fuel pump, with the bias is sufficiently accurate by a path control. This results in considerable Cost reductions during assembly, but also during production the required components, as on a separate housing can be dispensed with for the pressure relief valve.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils ist darin zu sehen, dass das Ventilglied beim Überschreiten des Öffnungsdrucks sehr rasch öffnet und einen großen Strömungsquerschnitt freigibt, so dass kurzzeitig vorhandene Überdrücke im System rasch abgebaut werden können.One Another important advantage of the invention Pressure relief valve can be seen in that the valve member opens when the opening pressure is exceeded very quickly and releases a large flow area, allowing short-term overpressures in the system can be degraded quickly.

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe ist weiter vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil eine Druckseite, einen Auslass und einen gegen einen Ventilsitz vorgespanntes Ventilglied aufweist, dass die Druckseite mit dem in der Hochdruckkraftstoffleitung herrschenden Druck beaufschlagt wird, dass das Ventilglied ab einer bestimmten zwischen Druckseite und Auslass vorhandenen Druckdifferenz öffnet, und dass der Auslass des Druckbegrenzungsventils mit dem Förderraum hydraulisch in Verbindung steht.In an inventive embodiment of the high-pressure fuel pump is further provided that the pressure relief valve has a pressure side, an outlet and a valve seat biased against a valve member, that the pressure side is acted upon by the prevailing pressure in the high-pressure fuel line, that the valve member from a certain between the pressure side and outlet pressure difference opens, and that the outlet of the pressure relief valve is hydraulically in communication with the pumping chamber.

Dadurch führen kurzzeitige Druckspitzen, die im System beispielsweise durch die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine induziert werden, nicht zu einem Öffnen des Druckbegrenzungsventils, da diese Druckspitzen zu beiden Seiten auf das Ventilglied wirken und sich somit egalisieren. Auch dadurch werden unnötige, weil nur sehr kurzfristige Öffnungsbewegungen des Ventilglieds vermieden, was sich positiv auf dessen Lebensdauer und Dichtheit auswirkt.Thereby lead short-term pressure spikes, which in the system, for example by the injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine not to open the pressure relief valve, because these pressure peaks act on both sides of the valve member and thus equalize. This will also make unnecessary, because only very short-term opening movements of the valve member avoided, which is beneficial to its life and tightness effect.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Federelement als mindestens eine Tellerfeder, bevorzugt aber als Paket von Tellerfedern, ausgebildet. Tellerfedern sind Normteile, die in verschiedensten Abmessungen und mit unterschiedlichsten Federraten und degressiven Kennlinien am Markt erhältlich sind. Durch Kombinieren mehrerer Tellerfedern können die Eigenschaften (Federweg, Federrate und Verlauf der Kennlinie) des Pakets von Tellerfedern an den Einsatzfall angepasst werden. Dadurch, dass erfindungsgemäß mehrere Tellerfedern zu einem Paket zusammengestellt werden, um das Ventilglied des Druckbegrenzungsventils gegen den Ventilsitz zu pressen, werden auch Fertigungstoleranzen hinsichtlich der Federrate und der Baulänge der Bauhöhe der Tellerfedern ausgeglichen, so dass sich trotz der Verwendung standardmäßiger Normteile eine sehr geringe Streuung der Bauhöhe und der Federrate ergibt.In Another advantageous embodiment of the invention is the spring element as at least one plate spring, but preferably as a package of disc springs, educated. Disc springs are standard parts that come in a variety of Dimensions and with different spring rates and declining Characteristic curves are available on the market. By combining several disc springs can the properties (travel, spring rate and course of the characteristic) of the package of disc springs to the application be adjusted. Due to the fact that according to the invention more Disc springs are assembled into a package to the valve member of the pressure relief valve to press against the valve seat, are also manufacturing tolerances in terms of the spring rate and the length of the Height of the disc springs balanced, so that despite the use of standard standard parts one very low scattering of the height and the spring rate results.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Tellerfedern ist darin zu sehen, dass diese sich sehr gut für eine automatisierte Montage eignen und daher auch unter diesem Gesichtspunkt die Fertigungs- und Montagekosten der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe minimiert werden.One Another advantage of using disc springs is to be seen in that these are very good for automated assembly suitable and therefore from this point of view, the manufacturing and Assembly costs of the high-pressure fuel pump according to the invention be minimized.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilsitz als Hülse und/oder das Ventilglied als Kugel ausgebildet. Dadurch ist es möglich, ein sehr robustes und einfach aufgebautes Druckbegrenzungsventil, was im Wesentlichen aus drei Bauteilen, nämlich dem Ventilsitz, dem Ventilglied und dem Federelement, besteht aufzubauen.In Another advantageous embodiment of the invention is the valve seat formed as a sleeve and / or the valve member as a ball. This makes it possible, a very robust and simple pressure relief valve, which essentially consists of three components, namely the valve seat, the valve member and the spring element, build up.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das Druckbegrenzungsventil in einer Sacklochbohrung des Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe anzuordnen, wobei die Sacklochbohrung von einem von dem Hochdruckanschluss und dem Gehäuse begrenzten Raum ausgeht.In further advantageous embodiment of the invention is provided the pressure relief valve in a blind hole of the housing to arrange the high-pressure fuel pump, the blind hole delimited by one of the high pressure port and the housing Space goes out.

Wenn der Ventilsitz in einer Sitzhülse angeordnet ist beziehungsweise Teil der Sitzhülse ist, kann die Sitzhülse in der Sacklochbohrung des Gehäuses befestigt werden und dadurch auf einfachste Weise ein sehr langlebiger und hochwertiger Ventilsitz geschaffen werden, der hinsichtlich Verschleißfestigkeit und Härte deutlich bessere Eigenschaften als das ihn umgebende Gehäuse aufweist. Die Sitzhülse kann in die Sacklochbohrung eingepresst und/oder eingeschweißt werden, damit ein Verlieren derselben vermieden wird.If the valve seat is arranged in a seat sleeve, respectively Part of the seat sleeve is, the seat sleeve can in the blind hole of the housing are fixed and thereby in the simplest way a very durable and high quality valve seat be created, in terms of wear resistance and hardness significantly better properties than the surrounding it Housing has. The seat sleeve can in the blind hole be pressed and / or welded, thus losing the same is avoided.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the subsequent drawing, the description and the claims removable. All in the drawing, the description and the claims described features can be both individually and in Any combination with each other essential to the invention.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:following Be embodiments of the invention with reference explained in detail on the enclosed drawing. In the Show drawing:

1 eine Prinzipdarstellung eines Kraftstoffsystems mit einer Kraftstoffpumpe, an die ein Druckbegrenzungsventil angebaut ist; 1 a schematic diagram of a fuel system with a fuel pump to which a pressure relief valve is attached;

2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Druckbegrenzungsventils von 1 und 2 a section through an embodiment of a pressure relief valve of 1 and

3 ein Diagramm, in dem der Druckverlauf im Förderraum und im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems über der Zeit dargestellt ist. 3 a diagram in which the pressure curve in the delivery chamber and in the high pressure region of the fuel system over time is shown.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 trägt ein Kraftstoffsystem insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Niederdruckbereich 12 und einen Hochdruckbereich 14.In 1 a fuel system carries the overall reference numeral 10 , It includes a low pressure area 12 and a high pressure area 14 ,

Der Niederdruckbereich 12 umfasst einen Vorratsbehälter 16, in dem Kraftstoff 18 bevorratet wird. Der Kraftstoff 18 wird aus dem Vorratsbehälter 16 von einer ersten Kraftstoffpumpe 20 gefördert. Bei dieser handelt es sich um eine elektrische Kraftstoffpumpe. Die elektrische Kraftstoffpumpe 20 fördert in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 22. In dieser ist nach der elektrischen Kraftstoffpumpe 20 in Strömungsrichtung gesehen zunächst ein Filter 24 vorgesehen. In Strömungsrichtung gesehen noch vor dem Filter 24 zweigt von der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 eine erste Zweigleitung 26 ab, welche zum Vorratsbehälter 16 zurückführt. In der ersten Zweigleitung 26 ist eine Druckbegrenzungseinrichtung 28 angeordnet.The low pressure area 12 includes a reservoir 16 in which fuel 18 is stored. The fuel 18 gets out of the reservoir 16 from a first fuel pump 20 promoted. This is an electric fuel pump. The electric fuel pump 20 promotes into a low-pressure fuel line 22 , This is after the electric fuel pump 20 initially seen in the flow direction, a filter 24 intended. Seen in the flow direction before the filter 24 branches off the low-pressure fuel line 22 a first branch line 26 from which to the reservoir 16 returns. In the first branch line 26 is a pressure limiting device 28 arranged.

Die Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 führt zu einer Hochdruckpumpe 30. Diese wird auf hier nicht näher dargestellte Weise von der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) angetrieben. Bei der Hochdruckpumpe 30 handelt es sich um eine 1-Kolben-Hochdruckpumpe. Stromaufwärts von der Hochdruckpumpe 30 sind in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 noch ein Druckdämpfer 32 und ein Saugventil 34 angeordnet. Zwischen dem Filter 24 und dem Druckdämpfer 32 zweigt von der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 eine zweite Zweigleitung 36 ab, in der ein Niederdruckregler 38 angeordnet ist. Die zweite Zweigleitung 36 führt ebenfalls zum Vorratsbehälter 16. Von der Hochdruckpumpe 30 führt eine Leckageleitung 40 zur zweiten Zweigleitung 36.The low pressure fuel line 22 leads to a high pressure pump 30 , This is driven in a manner not shown here by the camshaft of an internal combustion engine (not shown). At the high pressure pump 30 it is a 1-piston high-pressure pump. Upstream of the high pressure pump 30 are in the low pressure fuel line 22 another pressure damper 32 and a suction valve 34 arranged. Between the filter 24 and the pressure damper 32 branches off the low-pressure fuel line 22 a second branch line 36 starting in which a low pressure regulator 38 is arranged. The second branch line 36 also leads to the reservoir 16 , From the high pressure pump 30 leads a leakage line 40 to the second branch line 36 ,

Ausgangsseitig fördert die Hochdruckpumpe 30 in eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 42, welche über ein Rückschlagventil 44 zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 46 führt. An die Kraftstoff-Sammelleitung 46 sind wiederum Kraftstoff-Einspritzventile 48 angeschlossen, welche den Kraftstoff in einen nicht näher dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 46 wird von einem Drucksensor 50 erfasst.On the output side, the high-pressure pump delivers 30 in a high pressure fuel line 42 , which has a check valve 44 to a fuel rail 46 leads. To the fuel manifold 46 are in turn fuel injectors 48 connected, which inject the fuel into a combustion chamber, not shown, of the internal combustion engine. The pressure in the fuel rail 46 is from a pressure sensor 50 detected.

Um das Betriebsverhalten des Hochdrucksbereichs 14 des Kraftstoffssystems 10 zu verbessern, kann vor der Kraftstoffsammelleitung 46 in der Hochdruckkraftstoffleitung 42 eine Drossel (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die Drossel vermeidet Druckschwingungen und eine unerwünschte Geräuschentwicklung im Hochdruckbereich 14.To the operating behavior of the high pressure area 14 of the fuel system 10 can improve before the fuel rail 46 in the high pressure fuel line 42 a throttle (not shown) may be provided. The throttle avoids pressure oscillations and undesirable noise in the high pressure range 14 ,

Der Druck in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und der Kraftstoff-Sammelleitung 46, also im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10, wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 über ein hochdruckseitiges Mengensteuerventil 52 geregelt. Dieses verbindet den zwischen dem Rückschlagventil 44 und der Kraftstoff-Sammelleitung 46 gelegenen Bereich der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 mit dem zwischen dem Saugventil 34 und dem Druckdämpfer 32 gelegenen Bereich der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22. Die Verbindung erfolgt über eine dritte Zweigleitung 54. Das Mengensteuerventil 52 wird von einer in 1 nicht dargestellten Steuer- und Regeleinheit angesteuert, welche wiederum Signale vom Drucksensor 50 erhält. Auf diese Weise wird ein geschlossener Regelkreis für die Regelung des Drucks im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 geschaffen.The pressure in the high-pressure fuel line 42 and the fuel rail 46 So in the high pressure area 14 of the fuel system 10 is in the embodiment according to 1 via a high-pressure quantity control valve 52 regulated. This connects the between the check valve 44 and the fuel rail 46 located area of the high pressure fuel line 42 with the between the suction valve 34 and the pressure damper 32 located area of the low-pressure fuel line 22 , The connection is via a third branch line 54 , The quantity control valve 52 is from an in 1 not shown control and regulating unit driven, which in turn signals from the pressure sensor 50 receives. In this way, a closed loop for the regulation of the pressure in the high pressure area 14 of the fuel system 10 created.

Um bei einem Ausfall des Mengensteuerventils 52 einen Überdruck in der Kraftstoff-Sammelleitung 46 zu vermeiden, welcher die Funktionstüchtigkeit der Einspritzventile 48 beeinträchtigen könnte, ist in die Hochdruckpumpe 30 ein Druckbegrenzungsventil 56 integriert. Der Aufbau und die Funktion des Druckbegrenzungsventils 56 werden nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert.In case of failure of the quantity control valve 52 an overpressure in the fuel rail 46 to avoid which the functionality of the injectors 48 could interfere with is in the high pressure pump 30 a pressure relief valve 56 integrated. The structure and function of the pressure relief valve 56 will be described below on the basis of 2 and 3 explained in more detail.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 56 stark vergrößert dargestellt. In einem Gehäuse 58 der Kraftstoffhochdruckpumpe 30 ist eine Stufenbohrung 62 ausgebildet, die unter anderem der Aufnahme des Druckbegrenzungsventils 56 dient. An dem in 2 unteren Ende der Stufenbohrung 62 ist diese mit der Hochdruckleitung 42 (siehe 1) des Kraftstoffhochdrucks verbunden. Dieses Ende der Stufenbohrung 62 stellt die Druckseite 64 des Druckbegrenzungsventils dar.In 2 is an embodiment of a pressure relief valve according to the invention 56 shown greatly enlarged. In a housing 58 the high-pressure fuel pump 30 is a stepped bore 62 formed, among other things, the inclusion of the pressure relief valve 56 serves. At the in 2 lower end of the stepped bore 62 is this with the high pressure line 42 (please refer 1 ) of the high-pressure fuel. This end of the stepped bore 62 represents the print side 64 the pressure relief valve is.

Im oberen Teil der 2 ist quer zur Stufenbohrung 62 ein Auslass 66 in dem Gehäuse 58 vorhanden, der mit der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 beziehungsweise der Kraftstoffleitung 22 hydraulisch verbunden ist (siehe 1).In the upper part of the 2 is transverse to the stepped bore 62 an outlet 66 in the case 58 present, with the suction side of the high-pressure fuel pump 1 or the fuel line 22 hydraulically connected (see 1 ),

In dem in 2 unteren Teil der Stufenbohrung 62 ist eine Sitzhülse 68 eingepresst, die mit einem kugelförmigen Ventilglied 70 zusammenwirkt. Zu diesem Zweck kann die Sitzhülse 68 an ihrem in 2 oberen Ende eine Fase (ohne Bezugszeichen) aufweisen, so dass eine linienförmige Dichtfläche zwischen der Sitzhülse 68 und der Kugel 70 entsteht.In the in 2 lower part of the stepped bore 62 is a seat sleeve 68 pressed in with a spherical valve member 70 interacts. For this purpose, the seat sleeve 68 at her in 2 upper end have a chamfer (no reference numeral), so that a line-shaped sealing surface between the seat sleeve 68 and the ball 70 arises.

In dem in 2 dargestellten geschlossenen Zustand des Druckbegrenzungsventils 56 wird die Kugel 70 in radialer Richtung von der Stufenbohrung 62 geführt. An der Stufenbohrung 62 sind zwischen dem Auslass 66 und der Sitzhülse Nuten 72 ausgebildet, die es ermöglichen, dass bei geöffnetem Ventilglied 70 (nicht dargestellt) Kraftstoff von der Druckseite 64 an der Kugel 70 vorbei in den Auslass 66 strömen kann.In the in 2 illustrated closed state of the pressure relief valve 56 becomes the ball 70 in the radial direction of the stepped bore 62 guided. At the stepped bore 62 are between the outlet 66 and the seat sleeve grooves 72 trained, which make it possible with the valve member open 70 (not shown) fuel from the pressure side 64 at the ball 70 past the outlet 66 can flow.

Gleichzeitig wird durch die Stege zwischen den Nuten 72 gewährleistet, dass die Kugel 70 radial zentriert ist und somit immer gleichmäßig auf der Sitzhülse 68 auftrifft, wenn das Druckbegrenzungsventil wieder schließt.At the same time, the webs between the grooves 72 ensures that the ball 70 is radially centered and thus always evenly on the seat sleeve 68 impinges when the pressure relief valve closes again.

Erfindungsgemäß ist nun weiter vorgesehen, dass zwischen einem Verschlussstopfen 74 und dem Ventilglied 70 ein Paket von Tellerfedern 69 angeordnet, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle mit Bezugszeichen versehen wurden. Das Aufeinandertürmen der Tellerfedern 69 entspricht einer Reihenschaltung mehrerer Federn und führt dazu, dass sich Federweg und Bauhöhe vergrößern und gleichzeitig aber die Federrate abnimmt. Durch Kombinieren mehrerer Tellerfedern 69 entweder in der in 2 oben dargestellten Anordnung oder auch das Ineinandersetzen mehrerer Tellerfedern, wie dies in dem Detail X der 2 im unteren Bereich angedeutet ist, können die Federrate und der Verlauf der Kennlinie des durch die Tellerfedern 69 gebildeten Federelements in weiten Grenzen eingestellt werden.According to the invention, it is further provided that between a sealing plug 74 and the valve member 70 a package of disc springs 69 not all of which have been provided with reference numerals for reasons of clarity. The towering of the cup springs 69 corresponds to a series connection of several springs and causes the spring travel and height increase and at the same time decreases the spring rate. By combining several disc springs 69 either in the 2 The arrangement shown above or the inclusion of several disc springs, as shown in detail X the 2 Indicated in the lower part, the spring rate and the course of the characteristic of the plate springs 69 formed spring element within wide limits be presented.

Eine für die Erfindung wesentliche Eigenschaft der Tellerfedern kommt dabei sehr vorteilhaft zum Tragen, nämlich dass die Tellerfedern 69 eine degressive Kennlinie haben. Dadurch ist es möglich, die Kugel 70 mit einer sehr hohen Anpresskraft gegen die Sitzhülse 68 zu pressen und, sobald der Öffnungsdruck überschritten wird, ein rasches und weites Abheben der Kugel 70 von der Sitzhülse 68 zu erreichen. Dadurch wird ein großer Strömungsquerschnitt freigegeben, so dass ein schneller Druckabbau stattfinden kann.An essential feature of the invention of the disc springs is very beneficial to bear, namely that the disc springs 69 have a degressive characteristic. This makes it possible for the ball 70 with a very high contact pressure against the seat sleeve 68 to press and, as soon as the opening pressure is exceeded, a rapid and wide lifting of the ball 70 from the seat sleeve 68 to reach. As a result, a large flow cross section is released, so that a rapid pressure reduction can take place.

Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil der nichtlinearen Kennlinie des Pakets von Tellerfedern 69 ist darin zu sehen, dass bei einer weggesteuerten Montage des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 56 der Verschlussstopfen 74 in eine vorgegebene Position gebracht wird, nachdem die Sitzhülse 68, die Kugel 70 und die Tellerfedern 69 in der Stufenbohrung 62 angeordnet worden sind. Die Positionierung des Verschlussstopfens 74 legt die Vorspannung mit der die Vorspannkraft mit der Kugel 70 gegen die Sitzhülse 68 gepresst wird und damit den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 56 fest.Another very important advantage of the non-linear characteristic of the package of disc springs 69 is to be seen in that in a path-controlled assembly of the pressure relief valve according to the invention 56 the sealing plug 74 is brought into a predetermined position after the seat sleeve 68 , the ball 70 and the cup springs 69 in the stepped bore 62 have been arranged. The positioning of the sealing plug 74 sets the preload with the the preload force with the ball 70 against the seat sleeve 68 is pressed and thus the opening pressure of the pressure relief valve 56 firmly.

Wenn sich das erfindungsgemäße Paket von Tellerfedern 69 bereits in einem oberen Bereich der Kennlinie (siehe 3) befindet, ist die Steigung der Kennlinie relativ flach, so dass Toleranzen und Streuungen verschiedener Exemplare von Tellerfedern 69 nur einen sehr geringen Einfluss auf die Vorspannkraft des Pakets von Tellerfedern 69 haben. Daher schwankt der Öffnungsdruck des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils nur in sehr geringen und tolerierbaren Grenzen und es ist nicht erforderlich, jedes Druckbegrenzungsventil vor der Montage individuell zu justieren. Es kann vielmehr wegen der degressiven Kennlinie und weil eine Vielzahl von Tellerfedern 69 zu einem Federelement zusammenwirken eine rein weggesteuerte Montage des Druckbegrenzungsventils erfolgen, wobei gleichzeitig die erforderlichen engen Toleranzen des Öffnungsdrucks und der Federvorspannung eingehalten werden.When the package of disc springs according to the invention 69 already in an upper range of the characteristic (see 3 ), the slope of the characteristic curve is relatively flat, so that tolerances and scatters of different specimens of disc springs 69 Only a very small influence on the biasing force of the package of disc springs 69 to have. Therefore, the opening pressure of the pressure relief valve according to the invention varies only in very small and tolerable limits and it is not necessary to adjust each pressure relief valve before assembly individually. It can rather because of the degressive characteristic and because a multiplicity of disc springs 69 cooperate to form a spring element a purely controlled displacement mounting of the pressure relief valve, while maintaining the required tight tolerances of the opening pressure and the spring preload.

Anhand der 3 werden die wesentlichen Unterschiede zwischen einer degressiven Kennlinie und einer linearen Kennlinie, wie sie aus herkömmlichen Spiralfedern bekannt ist, nochmals erläutert. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Funktionsweise und das Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 56. In 3 ist ein Kraft-Wegdiagramm eines linearen Federelements (siehe die Linie 76) und das Kraft-Wegdiagramm beziehungsweise die Kennlinie eines degressiven Federelements (siehe die Linie 78) miteinander verglichen. Um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten, ist die Federkraft bei voll geöffnetem Druckbegrenzungsventil 56 F_voll-offen und der Federweg x2 sowie der Vorspannweg der Ventilfedern x1 sowie der Ventilhub (x2 – x1) sowohl bei einer Spiralfeder mit linearer Kennlinie als auch bei dem erfindungsgemäßen degressiven Federelement gleich.Based on 3 the essential differences between a degressive characteristic and a linear characteristic, as is known from conventional coil springs, are explained again. This applies in particular with regard to the mode of operation and the operating behavior of the pressure limiting valve according to the invention 56 , In 3 is a force path diagram of a linear spring element (see the line 76 ) and the force-travel diagram or the characteristic of a degressive spring element (see the line 78 ) compared with each other. To ensure comparability, the spring force is at fully open pressure relief valve 56 F _{fully open} and the spring travel x2 and the bias path of the valve springs x1 and the valve lift (x2 - x1) both in a coil spring with linear characteristic and in the degressive spring element according to the invention.

Wenn man nun vom Stand der Technik, einem Federelement mit linearer Kennlinie 76 ausgeht und voraussetzt, dass ein gewisser Vorspannweg x1 bei der Montage des Druckbegrenzungsventils 56 aufgebracht werden soll, führt dies zu einer daraus resultierenden Vorspannkraft F_vorsp,lin. Der dazugehörige Punkt in der Kennlinie 76 ist mit dem Bezugszeichen 80 versehen. Wenn man nun den gleichen Vorspannweg einem nichtlinearen Federelement gemäß der Kennlinie 78 aufprägt, ergibt sich demgegenüber eine deutlich erhöhte Vorspannkraft F_vorsp,deg (siehe das Bezugszeichen 82).If one now from the prior art, a spring element with linear characteristic 76 assumes and presupposes that a certain preload x1 during assembly of the pressure relief valve 56 is to be applied, this leads to a resulting biasing force F _{pre, lin} . The corresponding point in the characteristic 76 is with the reference numeral 80 Mistake. If you now the same Vorspannweg a nonlinear spring element according to the characteristic 78 imprints, in contrast, results in a significantly increased biasing force F _{vorsp, deg} (see the reference _numeral 82 ),

Aus dem Vergleich der Punkte 80 und 82 wird deutlich, dass es bei gleicher Vorspannung der Federelemente mit einem degressiven Federelement möglich ist, eine größere Vorspannkraft aufzubringen und infolgedessen einen höheren Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 56 einzustellen. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil in Kraftstoffeinspritzsystemen eine Vielzahl von Druckspitzen und -schwingungen durch das System laufen und jede auch nur kurzzeitige Überschreitung des Öffnungsdrucks zu einem, wenn auch nur kurzzeitigen, Öffnen des Ventilglieds 70 führt. Dadurch findet natürlich ein Druckabbau statt, was den Systemwirkungsgrad verringert. Des Weiteren findet auch eine Relativbewegung zwischen Ventilglied 70 und der Ventilhülse 68 statt, was im Laufe der Zeit zu Verschleiß führt. Durch eine degressive Kennlinie des Federelements kann also diese sehr kurzzeitigen und auch nur sehr kleinen Öffnungsbewegungen beziehungsweise Relativbewegungen zwischen Kugel 70 und Ventilhülse 68 deutlich verringert werden, so dass der Verschleiß und die Dichtheit des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils erhöht wird.From the comparison of the points 80 and 82 It is clear that it is possible with the same bias of the spring elements with a degressive spring element to apply a larger biasing force and consequently a higher opening pressure of the pressure relief valve 56 adjust. This is particularly important because in fuel injection systems a variety of pressure peaks and oscillations run through the system and every short-term exceeding the opening pressure to a, albeit only a short, opening of the valve member 70 leads. As a result, of course, a pressure reduction takes place, which reduces the system efficiency. Furthermore, there is also a relative movement between the valve member 70 and the valve sleeve 68 instead, which leads to wear over time. By a degressive characteristic of the spring element so this very short-term and very small opening movements or relative movements between ball 70 and valve sleeve 68 be significantly reduced, so that the wear and the tightness of the pressure relief valve according to the invention is increased.

Ein weiterer Vorteil der degressiven Kennlinie 78 besteht darin, dass die Robustheit des Druckbegrenzungsventils 56 hinsichtlich seiner Vorspannkraft besser ist als bei einer linearen Kennlinie. Wenn beispielsweise aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten der Vorspannweg x1 um einen Betrag Δx1 verfehlt wird, äußert sich dies bei einer linearen Kennlinie (siehe den Punkt 80 in 3) in einer entsprechenden Streuung ΔF_lin bei der Vorspannkraft.Another advantage of the degressive characteristic 78 is that the robustness of the pressure relief valve 56 is better with respect to its preload force than with a linear characteristic. If, for example, due to manufacturing inaccuracies, the bias path x1 is missed by an amount Δx1, this manifests itself in a linear characteristic (see the point 80 in 3 ) in a corresponding spread ΔF _lin at the biasing force.

Wenn man den gleichen Fehler beim Vorspannweg eines degressiven Federelements macht, so ist im Punkt 82 der degressiven Kennlinie die Steigung sehr viel flacher, so dass ein Fehler Δx1 beim Vorspannweg nur einen sehr viel kleineren, im dargestellten Beispiel einen etwa halb so großen Fehler bei der Vorspannkraft ΔF_deg, zur Folge hat. Dies bedeutet, dass die Streuung der Vorspannkraft bei der Verwendung eines degressiven Federelements verringert wird und insofern das Betriebsverhalten einer in Großserie gefertigten Kraftstoffhochdruckpumpe konstanter ist.If you make the same error in the Vorspannweg a degressive spring element, so is in the point 82 the degressive characteristic curve the slope much flatter, so that an error .DELTA.x1 in Vorspannweg only a much smaller, in the example shown an approximately half as large error in the biasing force .DELTA.F _deg , the result. This means that the dispersion of the preload force at Ver The use of a degressive spring element is reduced and insofar the operating behavior of a mass-produced high-pressure fuel pump is more constant.

Ein weiterer und ebenfalls wichtiger Effekt wird auch durch den Vergleich der Kennlinien 78 und 76 deutlich. Wenn nämlich das Druckbegrenzungsventil mit der degressiven Kennlinie 78 einmal geöffnet hat, erfordert es nur sehr wenig zusätzliche Kraft, nämlich von F_vorsp,deg bis F_voll-offen, um den Ventilhub x2 – x1 zu durchfahren. Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil sehr rasch voll öffnet und dadurch auch bei geringen Überdrücken schon einen großen Strömungsquerschnitt freigibt, so dass unzulässige Drücke, rasch abgebaut werden und somit Schäden am System wirkungsvoll verhindert werden.Another and equally important effect is also by comparing the characteristics 78 and 76 clear. Namely, when the pressure relief valve with the degressive characteristic 78 Once it has opened, it requires very little additional force, namely from _{Fpr, deg} to F _{fully open} to pass through the valve lift x2 - x1. This means that the pressure relief valve according to the invention opens very quickly fully and thus even at low pressures already releases a large flow area, so that impermissible pressures are reduced rapidly and thus damage to the system can be effectively prevented.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102004013307 A1 [0001]

Claims

Pump, in particular high-pressure fuel pump ( 30 ) with a pressure relief valve ( 56 . 28 ), characterized in that a spring element ( 69 ) of the pressure relief valve ( 56 ) a degressive characteristic ( 78 ) having.

Pump according to claim 1, characterized in that the pump ( 30 ) a delivery room ( 60 ), which on the suction side via a suction valve ( 34 ) with a low-pressure fuel line ( 22 ) and which pressure side via a high pressure port ( 63 ) with a high pressure fuel line ( 42 ), between which in a housing ( 58 ) arranged conveying space ( 60 ) and the liquid-tight with the housing ( 58 ) connected high pressure port ( 63 ) a check valve ( 44 ), and wherein parallel to the check valve ( 44 ) or the delivery room ( 60 ) a pressure relief valve ( 56 ) is provided.

Pump according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure relief valve ( 56 ) a print page ( 64 ), an outlet ( 66 ) and against a valve seat ( 68 ) biased valve member ( 70 ), that the pressure side ( 64 ) with the in the high-pressure fuel line ( 42 ) pressure is applied that the valve member ( 70 ) opens from a predetermined between the pressure side and outlet pressure difference, and that the outlet of the pressure relief valve ( 56 ) with the delivery chamber ( 60 ) communicates hydraulically.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element is a plate spring ( 69 ), in particular a package of disc springs ( 69 ).

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat as a sleeve ( 68 ) is formed, that the valve member as a ball ( 70 ) is formed, and that the at least one plate spring ( 69 ) at one end against the valve member ( 70 ) is supported.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure relief valve ( 56 ) in a blind hole ( 62 ) of the housing ( 58 ) is arranged.