-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einlassventil, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, wobei das Saugventil einen Ventilkörper mit einer zylinderförmigen Führung für einen einen Ventilteller aufweisenden Ventilstößel aufweist, wobei der Ventilteller mit einem Ventilsitz in dem Ventilkörper zusammenwirkend eine Fluidströmungsverbindung sperrt oder freigibt, wobei weiterhin zumindest ein Zuführkanal für ein Fluid in einen an den Ventilsitz angrenzenden Einlassraum in den Ventilkörper eingelassen ist.
-
Stand der Technik
-
Ein derartiges Einlassventil ist aus der
DE 10 2010 027 745 A1 bekannt. Dieses Einlassventil weist in bekannter Ausgestaltung einen zylinderförmigen Ventilkörper auf, in dem auf den Umfang des Zylinderkörpers verteilt angeordnete Zuführkanäle eingelassen sind. Diese Zuführkanäle verbinden eine Zuführleitung mit einem in den Ventilkörper eingelassenen Einlassraum, der über einen einen Ventilteller aufweisenden Ventilstößel bei einer Öffnungsbewegung des Ventilstößels mit einem unterhalb des Ventiltellers angeordneten Arbeitsraum verbindbar ist. Die Zuführkanäle sind rechtwinklig zu dem Ventilstößel ausgerichtet, so dass der in den Ventilraum eingeleitete Kraftstoff bei einer Öffnungsbewegung des Ventilstößels für ein Einströmen in den Arbeitsraum um 90° umgelenkt werden muss. Eine Besonderheit des so ausgebildeten Einlassventils ist eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung, die mit dem Ventilstößel zusammenwirkt und mittels der das Einlassventil bzw. dessen Ventilstößel gezielt angesteuert werden kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einlassventil bereitzustellen, das insbesondere strömungstechnisch verbessert ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Zuführkanal eine in Richtung zu dem Ventilsitz ausgerichtete Neigung aufweist. Durch die Ausrichtung bzw. Neigung des Zuführkanals in Strömungsrichtung werden Umlenkverluste innerhalb des Einlassventils, insbesondere im Bereich des Einlassraums und auch im Bereich des Einlaufs in das Einlassventil zumindest verringert und somit der Druckverlust über das Einlassventil reduziert. Das Einlassventil kann grundsätzlich an einem beliebigen hydraulischen System verbaut sein, wobei durch das Einlassventil ein beliebiges Fluid oder Gas in einen dem Ventilteller des Einlassventils benachbarten Arbeitsraums eingeleitet wird. Bevorzugt ist das Einlassventil aber an einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine verbaut, wobei durch das Einlassventil aus einem Niederdrucksystem zugeführter Kraftstoff durch das Einlassventil einem Arbeitsraum einer Kraftstoffhochdruckpumpe zugeführt wird. Von der Kraftstoffhochdruckpumpe wird der in den Arbeitsraum eingeführte Kraftstoff von beispielsweise einem Pumpenstößel in einen mit dem Arbeitsraum verbundenen Hochdruckspeicher gefördert.
-
Durch die angegebene Neigung des Zuführkanals in Richtung zu dem Ventilsitz hin wird der hydraulische Wirkungsgrad des Einlassventils verbessert und damit eine Wirkungsgradverbesserung der Kraftstoffhochdruckpumpe ermöglicht. Diese Wirkungsgradverbesserung wird insbesondere bei hoher Mengenanforderung an das Einlassventil, die bei einem großen Pumpvolumen der Kraftstoffhochdruckpumpe und bei hohen Drehzahlen auftritt, erzielt.
-
In Weiterbildung der Erfindung beträgt der Neigungswinkel 5° bis 50°, bezogen zu einer Querebene durch die Mittellinie durch den Ventilstößel. Dabei ist der jeweils ausgeführte Neigungswinkel nach den konstruktiven Gegebenheiten des Einlassventils auszuwählen. Beispielsweise beträgt der Neigungswinkel bei dem in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Einlassventil zwischen 15° und 20°, ganz bevorzugt ca. 17°. Schon ein solcher (geringer) Neigungswinkel reduziert die Umlenkverluste des Kraftstoffs innerhalb des Einlassventils beträchtlich und führt zu der gewünschten strömungstechnischen Verbesserung des Einlassventils.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung mündet der Zuführkanal totraumlos in den Einlassraum ein. Dabei wird insbesondere ein Totraum zu dem oberen Führungsbereich des Ventilstößels vermieden. Auch diese Maßnahme verbessert die Umlenkung des Kraftstoffs innerhalb des Einlassventils und führt zu der gewünschten strömungstechnischen Verbesserung.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilkörper in einer Ausnehmung in einem Zylinderkopf eingesetzt von einer Zylinderkopfverschlussschraube in der Ausnehmung gehalten, wobei zwischen einer Ausnehmungsbodenwand und dem Ventilkörper eine statische Dichtfläche gebildet ist, die im Bereich unterhalb des geneigten Zuführkanals angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird die Materialdicke des Ventilkörpers oberhalb der Dichtfläche erhöht und damit der Kraftfluss von der Zylinderkopfverschlussschraube zu der Dichtstelle verbessert. Die Verbesserung äußert sich in einer deutlich gleichmäßigeren Flächenpressung an der Dichtfläche. Durch diese gleichmäßigere Flächenpressung wird an der Dichtfläche wirksam Verschleiß, z.B. Kavitationserosion vermieden. Damit wird die Funktionalität der Dichtfläche über die Lebensdauer des Einlassventils beziehungsweise der gesamten Kraftstoffhochdruckpumpe sichergestellt. Die Qualität der Dichtfläche wird erhöht. Ebenso wird die Robustheit des Einlassventils bzw. der Kraftstoffhochdruckpumpe in Bezug auf die Qualität des eingesetzten Kraftstoffs, beispielsweise hinsichtlich dessen Wasseranteils gesteigert.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtfläche dichtringlos ausgebildet. Durch die gleichmäßigere Flächenpressung an der Dichtfläche kann diese hart auf hart abgedichtet sein, so dass ein in diesem Bereich herkömmlich eingesetzter weicher Dichtring entfallen kann. Durch diese Ausgestaltung werden zudem Kostenvorteile erreicht.
-
Wiederum in weiterer Ausgestaltung ist ein auf den Ventilstößel aufgepresster und die Anlage für eine Ventilfeder bildender Ventilfederteller auf Weg eingestellt. Durch diese Ausgestaltung und die verbesserte Strömungsführung werden die hydraulischen Kräfte auf den Ventilstößel und den Ventilteller gleichmäßiger und höher. Dadurch wird der Einfluss von Federtoleranzen, beispielsweise der Federrate und der Federvorspannung verringert. Schließlich ist es durch die Wirkungsgradverbesserung des Einlassventils möglich, bei gleicher Einlassventilgröße höhere Kraftstoffmengen dem Arbeitsraum der Kraftstoffhochdruckpumpe zuzuführen. Damit ist das Einlassventil zum Einsatz in Kraftstoffhochdruckpumpen mit vergrößerten Fördervolumen besonders geeignet.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zuführkanal eine Bohrung, wobei wiederum in weiterer Ausgestaltung auf dem Umfang des Ventilkörpers mehrere Zuführkanäle bzw. Bohrungen verteilt angeordnet sind. Dabei erfolgt die Fertigung dieser Bohrungen kostenneutral auf vorhandenen Werkzeugmaschinen, die entsprechend modifiziert oder nur für die Realisierung der Neigung der Bohrungen entsprechend eingestellt sind.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Einlassventil.
-
Ausführungsform der Erfindung
-
Das in 1 dargestellte Einlassventil 1 ist an einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine verbaut und dient dazu, Kraftstoff aus einem Niederdrucksystem des entsprechenden Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine in einen Arbeitsraum 2 der Kraftstoffhochdruckpumpe einzuführen. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen Zylinderkopf 3 auf, in den eine den Arbeitsraum 2 umfassenden und eine Führung für einen Pumpenkolben 4 bildende Zylinderbohrung eingearbeitet ist. In Verlängerung der Zylinderbohrung ist in den Zylinderkopf 3 eine Ausnehmung eingearbeitet, in die das Einlassventil 1 mit einem Ventilkörper 5 eingesetzt und von einer mit dem Zylinderkopf 3 verschraubten Zylinderkopfverschlussschraube 6 gehalten ist.
-
In den Ventilkörper 5 ist eine zylinderförmige Führung 7 eingearbeitet, an die ein Einlassraum 8 und weiter anschließend ein Ventilsitz 9 eingearbeitet ist. In die Führung 7 ist ein den Einlassraum 8 durchdringender und mit einem Ventilteller 10 mit dem Ventilsitz 9 zusammenwirkender Ventilstößel 11 eingesetzt. Auf das freie Ende des Ventilstößels 11 ist ein Ventilfederteller 12 unter Einfügung einer Ventilfeder 13 aufgepresst, wobei sich die Ventilfeder 13 an dem Ventilfederteller 12 und einer Anlagefläche 14 an dem Ventilkörper 5 abstützt. Dabei ist der Ventilfederteller 12 soweit auf den Ventilstößel 11 aufgepresst, dass der Ventilstößel 11 bei einer Öffnungsbewegung unter Einbezug der Ventilfeder 13 einen vorgegebenen Weg in Richtung zu dem Arbeitsraum 2 zurücklegen kann.
-
In den Ventilkörper 5 sind weiterhin auf dem Umfang des Ventilkörpers 5 verteilt angeordnete Zuführkanäle 15 in Form von Bohrungen eingelassen, die unter einen Winkel von angenähert 17° in Bezug zu einer Querebene durch die Mittellinie des Ventilstößels 11 in Richtung zu dem Ventilsitz 9 beziehungsweise dem darunterliegenden Arbeitsraum 2 geneigt angeordnet sind. Die Zuführkanäle 15 sind in geeigneter Weise mit dem Niederdrucksystem des Kraftstoffsystems verbunden und bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 4 wird Kraftstoff durch die Zuführkanäle 15, den Einlassraum 8 und entlang des dann abwärtsbewegten Ventilstößels durch den zwischen dem Ventilteller 10 und dem Ventilsitz 9 gebildeten Strömungspfadentsprechend der Strömungspfeile 20 in den Arbeitsraum 2 eingeführt. Die Einmündung der Zuführkanäle 15 in den Einlassraum 8 erfolgt über abgerundete Übergänge und ohne einen Totraum im Bereich zu der Führung 7. Weiterhin weist der Ventilstößel 11 im Bereich des Einlassraums 8 eine ringförmige Ausnehmung 16 auf, die die sanfte Strömungsumlenkung des zugeführten Kraftstoffs in Richtung zu dem Ventilteller 10 begünstigt.
-
Bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 4 wird der Ventilfederteller 12 auf den Ventilsitz 9 bewegt und der in dem Arbeitsraum befindliche Kraftstoff wird über eine Hochdruckleitung mit eingeschaltetem Rückschlagventil 18 in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der gespeicherte Kraftstoff von Injektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen wird.
-
Durch die geneigte Anordnung der Zulaufkanäle 15 wird die Materialdicke des Ventilkörpers 5 oberhalb einer Dichtfläche 17 erhöht und damit der Kraftfluss von der Zylinderkopfverschlussschraube 6 zu der statischen Dichtfläche 17 – wie durch Kraftpfeile 19a, 19b dargestellt – verbessert. Die Abdichtung des Ventilkörpers 5 gegenüber der Bodenwand der Ausnehmung in dem Zylinderkopf 3 erfolgt hart auf hart, was bedeutet, dass hier keine Dichtung verbaut ist.
-
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 102010027745 A1 [0002]
