DE102010039210A1

DE102010039210A1 - Gebautes Saugventil

Info

Publication number: DE102010039210A1
Application number: DE201010039210
Authority: DE
Inventors: Angelo Santamaria
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-16

Abstract

Hochdruckpumpe eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, in dem eine Nockenwelle drehbar gelagert ist, die mit einem in einem Pumpenzylinder 3 bewegbaren Pumpenkolben 2 zusammenwirkt, wobei zwischen dem Pumpenkolben 2 und einem Pumpenzylinderkopf 1 ein in dem Pumpenzylinder 3 angeordneter Arbeitsraum 6 angeordnet ist, der über ein Saugventil 7 mit einem Niederdrucksystem des Einspritzsystems verschaltet ist. Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe bereitgestellt, deren Saugventil 7 bauraumeinsparend und die Belastung auf den Hochdruckpumpenzylinderkopf 1 senkend ausgebildet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Saugventil 7 einen Saugventilkörper 9 aufweist und dass der Saugventilkörper 9 schraublos in den Pumpenzylinderkopf 1 eingesetzt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, in dem eine Nockenwelle drehbar gelagert ist, die mit einem in einem Pumpenzylinder bewegbaren Pumpenkolben zusammenwirkt, wobei zwischen dem Pumpenkolben und einem Pumpenzylinderkopf ein in dem Pumpenzylinder angeordneter Arbeitsraum angeordnet ist, der über ein Saugventil mit eifem Niederdrucksystem des Einspritzsystems verschaltet ist.
Eine derartige Hochdruckpumpe ist aus der DE 10 2008 057 089 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist ein Saugventil auf, dessen einen Ventilteller aufweisender Ventilschaft direkt in eine Bohrung des Pumpenzylinderkopfs eingesetzt ist. Der Montagevorgang und Fertigungsvorgang für dieses Saugventil ist aufwändig, da zunächst durch den Pumpenzylinder hindurch ein Ventilsitz für den Ventilteller in den Pumpenzylinderkopf eingearbeitet werden muss. Anschließend muss mit einer speziellen Vorrichtung der Ventilschaft in die in den Pumpenzylinderkopf eingearbeitete Bohrung ebenfalls durch den Pumpenzylinder hindurch eingesetzt werden. Weiterhin ist im Falle eines Bearbeitungsfehlers des Ventilsitzes oder der Bohrung der komplette Pumpenzylinderkopf und der damit einstückig ausgebildete Pumpenzylinder Ausschuss.
Weiterhin ist allgemein bekannt ein derartiges Saugventil als vorgefertigte Baueinheit auszubilden, die mittels einer Verschlussschraube in eine entsprechende Ausnehmung des Pumpenzylinderkopfs eingesetzt und befestigt wird. Dazu ist in die Ausnehmung ein entsprechendes Gewinde einzuarbeiten, in das die Verschlussschraube eingedreht werden kann. Bei einer solchen Ausgestaltung müssen die gesamten in dem Arbeitsraum herrschenden Druckkräfte während eines Fördervorgangs von der Verschraubung aufgenommen werden, was zu einer hohen Belastung des Pumpenzylinderkopfs durch die auftretenden Zugspannungen führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe bereitzustellen, deren Saugventil bauraumeinsparend und die Belastung auf den Hochdruckpumpenzylinderkopf senkend ausgebildet ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Saugventil einen Saugventilkörper aufweist und dass der Saugventilkörper schraublos in den Pumpenzylinderkopf eingesetzt ist. Durch diese Ausgestaltung wird einerseits die aufwändige Fertigung und Montage eines direkt in den Pumpenzylinderkopf eingesetzten Ventilschafts mit einem Ventilteller vermieden und weiterhin werden die Nachteile einer mittels einer Schraubverbindung in den Pumpenzylinderkopf gehaltenen Saugventileinheit vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Saugventilkörper in eine mit dem Arbeitsraum korrespondierende Ausnehmung im Bereich einer Pressringfläche eingepresst. Das Saugventil kann somit als Baueinheit vorgefertigt werden und wird dann in einem Montagearbeitsschritt in die Ausnehmung eingepresst. In den Pumpenzylinderkopf braucht somit kein Gewinde eingearbeitet zu werden, sondern lediglich die Pressringfläche mit einer für die Pressverbindung notwendigen Durchmessergenauigkeit und Oberflächengüte gefertigt zu werden. Durch diesen Verbund herrschen keine Zugspannungen mehr in dem Pumpenzylinderkopf, sondern ausschließlich Druckspannungen durch den Pressverband. Im Gegensatz zu Zugspannungen kann das Material des Pumpenzylinderkopfs, das gewöhnlich Metall, insbesondere Stahl, ist, bis zu dreifach höhere Druckspannungen als Zugspannungen aufnehmen. Weiterhin wird durch diese Ausgestaltung ein deutlicher Bauraumgewinn erzielt, da die Verbindung des Saugventils zu dem Pumpenzylinderkopf durch den Saugventilkörper direkt hergestellt wird und eine zusätzliche Verschlussschraube, die bei einer bekannten Lösung das Saugventil umfassend in den Pumpenzylinderkopf eingeschraubt werden musste, entfällt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Saugventilkörper dichtungslos in die Ausnehmung eingepresst. Durch diese Ausgestaltung entfällt die Notwendigkeit einer separaten Dichtung, die beispielsweise durch einen Runddichtring erstellt worden ist.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Ausnehmung einen den Arbeitsraum umgebenden Hochdruckdichtring auf. Dieser Hochdruckdichtring gewährleistet direkt angrenzend an den Arbeitsraum der Hochdruckpumpe die notwendige Dichtheit des Saugventils zur Umgebung. Dazu ist in weiterer Ausgestaltung der Hochdruckdichtring elastisch verformbar ausgestaltet, wobei während des Einpressvorgangs der Saugventilkörper mit dem Hochdruckdichtring zusammenwirkend diesen definiert elastisch verformt. Um diese elastische Verformung genau definiert durchzuführen, umgibt den Hochdruckdichtring ein Freistichring, so dass in diesem Bereich die Bodenfläche des Saugventilkörpers keinen Kontakt zu dem Pumpenzylinderkopf erfährt.
In Weiterbildung der Erfindung ist nach dem Einpressvorgang eine minimale Kontaktkraft F_{K min} im Bereich der Dichtfläche A_Dichtstelle des Hochdruckdichtrings größer als 1,5 × Betriebsdruck p_Betriebsdr. Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, dass im normalen Betrieb der Hochdruckpumpe eine sichere Abdichtung des Saugventils gewährleistet ist. Erfahrungswerte für den Betriebsdruck sind Werte von 40 bis 52 Kilonewton.
In Weiterbildung der Erfindung beträgt eine minimale Einpresskraft F_E = 3 × Lastkraft F_Last, wobei Hast = A_Druck × p_Betrieb + F_Setz. Die Lastkraft setzt sich also zusammen aus der Kraft, die durch den Betriebsdruck im Arbeitsraum, welcher auf die druckbeaufschlagte Fläche wirkt, entsteht und der Setzkraft, die durch die Oberflächenglättung im Fugenbereich der Pressverbindung auftritt, entsteht. Durch diese Ausgestaltung wird ein Verrutschen des Saugventils aus dem Pressverband sicher vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Verschlusspfropfen das Saugventil zur Umgebung abdichtend in die Ausnehmung eingesetzt. Dieser Verschlusspfropfen kann ein einfaches Kunststoffbauteil sein, das nach dem Einpressvorgang in die Ausnehmung eingepresst wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Pumpenzylinderkopfs einer Hochdruckpumpe und
2 ein Diagramm zu dem Einpressvorgang eines Saugventils.
Ausführungsform der Erfindung
Der in 1 dargestellte Pumpenzylinderkopf 1 einer Hochdruckpumpe wird auf ein Pumpengehäuse aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Dabei ist in dem Pumpengehäuse eine Nockenwelle drehbar gelagert, die über einen Rollenstößel mit einem Pumpenkolben 2 zusammenwirkt. Durch die Drehbewegung der Nockenwelle wird der Pumpenkolben 2 in einen Pumpenzylinder 3, der einstückig mit dem Pumpenzylinderkopf 1 ausgebildet ist, auf und ab bewegt. Die Abwärtsbewegung wird von einer Pumpenfeder 4 unterstützt, die sich an dem Pumpenzylinderkopf 1 und einer Kolbenscheibe 5 abstützt und den Pumpenkolben 2 gegen die Nockenwelle presst.
In den Pumpenzylinderkopf 1 ist ein Arbeitsraum 6 eingelassen. Dem Arbeitsraum 6 wird über ein Saugventil 7 von einer aus einem Kraftstofftank mittels einer Niederdruckpumpe geförderter Kraftstoff über eine Filtereinrichtung und gegebenenfalls eine Zumesseinheit bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 2 zugeführt. Bei der entsprechenden Verdichtungsbewegung des Pumpenkolbens 2 wird der in dem Arbeitsraum 6 befindliche Kraftstoff über ein Rückschlagventil 8 durch eine Hochdruckleitung in einen Hochdruckspeicher eines Common-Rail-Einspritzsystems gefördert. Aus dem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff über Kraftstoffinjektoren in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine gesteuert eingespritzt.
Das Saugventil 7 weist einen Saugventilkörper 9 auf, der in einer Ausnehmung 10 in den Pumpenzylinderkopf 1 mit einem Einspressbereich eingepresst ist. In den Saugventilkörper 9 ist eine Führung für einen Ventilschaft 11 des Saugventils eingelassen und arbeitsraumseitig ein Ventilsitz für den Ventilteller 12 eingelassen. Bei geöffnetem Saugventil 7 strömt Kraftstoff entlang einer Zuführung 13 durch den geöffneten Ventilsitz in den Arbeitsraum 6 ein. Das Saugventil 7 wird von einer Feder 14, die zwischen dem Saugventilkörper 9 und einer an dem Ventilschaft 11 angreifenden Spanneinrichtung 15 verspannt ist, im Ruhezustand im geschlossenen Zustand gehalten. Abgedichtet ist die Ausnehmung 10 zur Umgebung hin von einem Verschlusspfropfen 16, der ebenfalls in die Ausnehmung 10 eingepresst wird.
Stirnseitig ist in den Pumpenzylinderkopf 1 zu der Ausnehmung 10 hin ein erhabener Hochdruckdichtring 17 (siehe auch 2) gebildet, der von einem Freistichring 18 umgeben ist. Der Hochdruckdichtring 17 wird beim Einpressvorgang des Saugventilkörpers in die Ausnehmung 10 bleibend plastisch verformt und stellt so die Abdichtung zwischen dem Saugventilkörper 9 und dem Pumpenzylinderkopf 1 her.
Der Vorgang des Anpressens ist in dem Diagramm gemäß 2 mit zusätzlichen Ausschnittsdarstellungen des Saugventilkörpers 9 während des Einpressvorgangs in die Ausnehmung 10 des Pumpenzylinderkopfs 1 dargestellt. Im Bereich a erfolgt der Einpressvorgang des Saugventilkörpers 9 in die Ausnehmung 10, wobei mit zunehmender Einpresskraft der Einpressweg kontinuierlich zunimmt. Am Punkt b ist der Auftreffpunkt des Saugventilkörpers 9 auf den Hochdruckdichtring 17 erreicht, der bei zunehmender Einpresskraft um eine Wegstrecke c bis zu einem maximalen Punkt d elastisch verformt wird. Nach Beendigung des Einpressvorgangs tritt ein Rückfederungseffekt ein und der Saugventilkörper 9 wird um eine geringe Wegstrecke e bis zu einer Pfeilspitze f wieder aus der Ausnehmung 10 herausbewegt. Die Pfeilspitze f bezeichnet die minimale Einpresskraft F_{E min}, die 3 × F_Last beträgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008057089 A1 [0002]

Claims

Hochdruckpumpe eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, in dem eine Nockenwelle drehbar gelagert ist, die mit einem in einem Pumpenzylinder (3) bewegbaren Pumpenkolben (2) zusammenwirkt, wobei zwischen dem Pumpenkolben (2) und einem Pumpenzylinderkopf (1) ein in dem Pumpenzylinder (3) angeordneter Arbeitsraum (6) angeordnet ist, der über ein Saugventil (7) mit einem Niederdrucksystem des Einspritzsystems verschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (7) einen Saugventilkörper (9) aufweist und dass der Saugventilkörper (9) schraublos in den Pumpenzylinderkopf (1) eingesetzt ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugventilkörper (9) in eine mit dem Arbeitsraum korrespondierende Ausnehmung (10) im Bereich einer Pressringfläche eingepresst ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugventilkörper (9) dichtungslos in die Ausnehmung (10) eingepresst ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (10) einen den Arbeitsraum (6) umgebenden Hochdruckdichtring (17) aufweist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckdichtring (17) elastisch verformbar ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Hochdruckdichtring (17) ein Freistichring (18) umgibt.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Kontaktkraft F_{K min} im Bereich der Fläche A_Dichtstelle des Hochdruckdichtrings (17) größer als 1,5 mal Betriebsdruck p_Betriebsdr ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Einpresskraft F_{E min} = 3 × F_Last ist, wobei F_Last = A_Druck × p_Betrieb + F_Setz ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlusspfropfen (16) das Saugventil (7) zur Umgebung abdichtend in die Ausnehmung (10a) eingesetzt ist.