DE102012213546A1

DE102012213546A1 - High pressure pump for internal combustion engines

Info

Publication number: DE102012213546A1
Application number: DE102012213546.4A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-02-06
Also published as: CN104508293A; EP2880297B1; EP2880297A1; WO2014019904A1; IN2014DN10748A; CN104508293B

Abstract

Ein Saugventil (2) dient für eine Hochdruckpumpe (1), die insbesondere für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen dient. Das Saugventil (2) umfasst einen Ventilschließkörper (15), der mit einem Dichtsitz (13) zusammen wirkt, und einen magnetisch betätigbaren Anker (30), der mit dem Ventilschließkörper (15) verbunden ist. Hierbei ist eine Druckstufe vorgesehen, über die der Ventilschließkörper (15) in einer Öffnungsrichtung (28) beaufschlagbar ist. Ferner ist der Anker (30) so magnetisch betätigbar, dass der Ventilschließkörper (15) über den Anker (30) von einer magnetischen Schließkraft in der Schließrichtung (33) gegen den Dichtsitz (13) beaufschlagbar ist. Ferner ist eine Hochdruckpumpe (1) mit solch einem Saugventil (2) angegeben. Durch diese Ausgestaltung kann die Ansteuerenergie für das Saugventil (2) reduziert werden.A suction valve (2) is used for a high-pressure pump (1), which is used in particular for air-compressing, self-igniting internal combustion engines. The suction valve (2) comprises a valve closing body (15), which cooperates with a sealing seat (13), and a magnetically actuated armature (30), which is connected to the valve closing body (15). Here, a pressure stage is provided, via which the valve closing body (15) in an opening direction (28) can be acted upon. Further, the armature (30) is magnetically actuated so that the valve closing body (15) via the armature (30) by a magnetic closing force in the closing direction (33) against the sealing seat (13) can be acted upon. Furthermore, a high-pressure pump (1) with such a suction valve (2) is indicated. By this configuration, the driving energy for the suction valve (2) can be reduced.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Saugventil für eine Hochdruckpumpe, die insbesondere für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen dient, sowie eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe. Die Hochdruckpumpe kann aber auch als Kolbenpumpe zum Fördern von anderen geeigneten Flüssigkeiten dienen.The invention relates to a suction valve for a high-pressure pump, which is used in particular for air-compressive, self-igniting internal combustion engines, and a high-pressure pump, in particular a radial or in-line piston pump. The high-pressure pump can also serve as a piston pump for conveying other suitable liquids.

Aus der DE 10 2010 027 745 A1 ist eine Hochdruckpumpe bekannt, die insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient. Hierbei ist ein Einlassventil vorgesehen, über das eine Zumessung eines in einen Pumpenarbeitsraum geführten Brennstoffs ermöglicht ist. Hierbei kann eine Vollbefüllung des Pumpenarbeitsraums erfolgen. Allerdings kann auch eine Teilbefüllung des Pumpenarbeitsraums durch eine geeignete Ansteuerung des Einlassventils erreicht werden. Die Betätigung erfolgt durch Bestromen einer Magnetspule. Speziell kann dabei beim Stromlosschalten der Magnetspule die Kraft einer Ventilfeder weitgehend verzögerungsfrei ein Schließen des Einlassventils einleiten. Die Ventilfeder wirkt hierbei über ein Ventilelement und eine Einstellscheibe auf einen Anker ein, der mit einem Ventilstößel verbunden ist. Somit wird der Ventilstößel von der Vorspannung der Ventilfeder beaufschlagt. Die Ventilfeder beaufschlagt den Ventilstößel gegen die Ventilsitzfläche. From the DE 10 2010 027 745 A1 a high-pressure pump is known which serves in particular as a radial or inline piston pump for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. In this case, an inlet valve is provided, via which a metering of a guided into a pump working space fuel is possible. This can be done a full filling of the pump working space. However, a partial filling of the pump working space can be achieved by a suitable control of the inlet valve. The actuation takes place by energizing a magnetic coil. Specifically, when the solenoid is deenergized, the force of a valve spring can initiate a closing of the inlet valve largely without delay. The valve spring acts via a valve element and a shim on an anchor, which is connected to a valve lifter. Thus, the valve stem is biased by the bias of the valve spring. The valve spring acts on the valve tappet against the valve seat surface.

Bei der aus der DE 10 2010 027 745 A1 bekannten Hochdruckpumpe kann somit durch Betätigen des Einlassventils Brennstoff aus einem Niederdruckraum in den Pumpenarbeitsraum geführt werden. Die Betätigung des Einlassventils erfolgt hierbei während eines Saughubs des Pumpenkolbens. Während des Förderhubs des Pumpenkolbens ist das Einlassventil vorzugsweise geschlossen. Somit ist ein Einlassventil realisiert, das im stromlosen Zustand geschlossen ist. Über eine entsprechend hohe Federvorspannung der Ventilfeder kann eine hohe Schließdynamik erreicht werden. Diese Ausgestaltung hat allerdings den Nachteil, dass zum Öffnen und zum Offenhalten des Einlassventils die Magnetspule bestromt werden muss. Gerade bei einer hohen Federvorspannung, die für die hohe Schließdynamik genutzt wird, ist ein entsprechend starkes Magnetfeld erforderlich, was hohe Ströme und damit große Verlustleistungen bedingt. Somit ergeben sich bei der bekannten Ausgestaltung große Ansteuerenergien, da über die gesamte Saugphase das Einlassventil offen gehalten werden muss. At the time of the DE 10 2010 027 745 A1 known high pressure pump can thus be performed by operating the inlet valve fuel from a low pressure chamber in the pump working space. The actuation of the inlet valve takes place here during a suction stroke of the pump piston. During the delivery stroke of the pump piston, the inlet valve is preferably closed. Thus, an intake valve is realized, which is closed in the de-energized state. About a correspondingly high spring preload of the valve spring, a high closing dynamics can be achieved. However, this embodiment has the disadvantage that the magnetic coil must be energized to open and keep open the intake valve. Especially with a high spring preload, which is used for the high closing dynamics, a correspondingly strong magnetic field is required, which causes high currents and thus large power losses. This results in the known design large driving energies, as over the entire suction phase, the inlet valve must be kept open.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Saugventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ansteuerung zur Zumessung von Brennstoff ermöglicht ist. Speziell können ein Energieverbrauch und die somit benötigte Ansteuerenergie reduziert werden.The suction valve according to the invention with the features of claim 1 and the high pressure pump according to the invention with the features of claim 8 have the advantage that an improved control for the metering of fuel is possible. In particular, energy consumption and the drive energy thus required can be reduced.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Saugventils und der im Anspruch 8 angegebenen Hochdruckpumpe möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the suction valve specified in claim 1 and the high pressure pump specified in claim 8 are possible.

Über die Druckstufe ist der Ventilschließkörper in der Öffnungsrichtung beaufschlagbar. In der Schließrichtung, die entgegen der Öffnungsrichtung orientiert ist, ist der Ventilschließkörper über den Anker von der magnetischen Schließkraft beaufschlagbar. Die magnetische Schließkraft dient daher zur Unterstützung des Schließens des Saugventils. Vorzugsweise wird durch die magnetische Schließkraft die Schließbewegung so weit eingeleitet, dass das Saugventil aus einem entdrosselten Zustand in die Drosselung gelangt. In der Drosselung wird dann das Schließen durch die hydraulischen Kräfte unterstützt oder sogar zumindest weitgehend bedingt. Die magnetische Schließkraft wird daher in vorteilhafter Weise am Ende des Schließvorgangs nicht mehr benötigt. Dadurch verbessert sich die Ansteuerung des Saugventils. Insbesondere werden die Leistungsaufnahme und die benötigte Ansteuerenergie zum Schließen reduziert. About the pressure level of the valve closing body can be acted upon in the opening direction. In the closing direction, which is oriented counter to the opening direction, the valve closing body can be acted upon by the magnetic closing force via the armature. The magnetic closing force therefore serves to support the closing of the suction valve. Preferably, the closing movement is initiated so far by the magnetic closing force that the suction valve passes from a de-throttled state in the throttling. In the throttling closing is then supported by the hydraulic forces or even at least largely conditional. The magnetic clamping force is therefore no longer needed in an advantageous manner at the end of the closing process. This improves the control of the suction valve. In particular, the power consumption and the required drive energy for closing are reduced.

Vorteilhaft ist es, dass ein Führungsdurchmesser zur Führung des Ventilschließkörpers kleiner ist als ein Sitzdurchmesser des Dichtsitzes. Hierdurch kann die Druckstufe in Abhängigkeit von dem Vorförderdruck den Ventilschließkörper in Öffnungsrichtung mit einer effektiven Kraft beaufschlagen. Bei einem entsprechend großen Vorförderdruck und zugleich einem reduzierten Druck im Pumpenarbeitsraum kommt es somit aufgrund der Druckverhältnisse zum Öffnen des Saugventils, so dass Brennstoff über den geöffneten Dichtsitz in den Pumpenarbeitsraum geführt wird. It is advantageous that a guide diameter for guiding the valve closing body is smaller than a seat diameter of the sealing seat. As a result, the pressure stage can act on the valve closing body in the opening direction with an effective force as a function of the prefeed pressure. With a correspondingly large prefeed pressure and at the same time a reduced pressure in the pump working chamber, the pressure opening causes the suction valve to open, so that fuel is conducted into the pump working chamber via the opened sealing seat.

Hierbei ist es ferner von Vorteil, dass der Ventilschließkörper über einen Verbindungsbolzen (Ventilbolzen) mit dem Anker verbunden ist, dass der Verbindungsbolzen in einer Führungsbohrung mit dem Führungsdurchmesser geführt ist, dass zwischen der Führungsbohrung und dem Dichtsitz ein Ventilraum ausgebildet ist, in den unter einem Vorförderdruck stehender Brennstoff führbar ist, dass ein Ankerraum, in dem der Anker angeordnet ist, durch den in der Führungsbohrung geführten Verbindungsbolzen von dem Ventilraum getrennt ist und dass der Ankerraum in Bezug zu dem Vorförderdruck druckentlastet ist. Somit kann der Vorförderdruck des Brennstoffs im Ventilraum in vorteilhafter Weise eine effektive Kraft in Öffnungsrichtung bewirken, der allerdings eine vom Druck im Pumpenarbeitsraum abhängige Kraft in Schließrichtung entgegen gerichtet ist. Während des Saughubs des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe wird der Druck im Pumpenarbeitsraum allerdings reduziert, so dass es in der Summe zu einer öffnenden Kraft in der Öffnungsrichtung kommt, die das Einströmen von unter dem Vorförderdruck stehenden Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum ermöglicht. Here, it is also advantageous that the valve closing body is connected via a connecting bolt (valve pin) with the armature, that the connecting bolt is guided in a guide bore with the guide diameter, that between the guide bore and the sealing seat, a valve space is formed in the under Prefetching pressure standing fuel is feasible, that an armature space in which the armature is disposed through the out in the guide bore connecting pin of is separated from the valve space and that the armature space is relieved of pressure in relation to the feed pressure. Thus, the prefeed pressure of the fuel in the valve chamber can advantageously bring about an effective force in the opening direction, which, however, is directed counter to a force in the closing direction which is dependent on the pressure in the pump working chamber. However, during the suction stroke of the pump piston of the high-pressure pump, the pressure in the pump working space is reduced, so that in the sum of an opening force in the opening direction, which allows the inflow of fuel under the prefeed pressure in the pump working space.

In vorteilhafter Weise kann eine Ventilfeder vorgesehen sein, die den Ventilschließkörper zumindest mittelbar in der Schließrichtung beaufschlägt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Ventilfeder in einem Ankerraum, in dem der Anker angeordnet ist, angeordnet ist und/oder dass die Ventilfeder den Ventilschließkörper mittels des Ankers und/oder eines Ventilbolzens, der den Anker mit dem Ventilschließkörper verbindet, beaufschlägt. Die Schließfeder definiert zum einen eine Ausgangslage des Saugventils. Zum anderen kann über eine Wahl der Federkonstante der Schließfeder sowie eine vorgegebene Vorspannung eine mit der Auslenkung und somit dem Öffnungshub ansteigende Federkraft in der Schließrichtung erzeugt werden. Dies ermöglicht eine Abstimmung des Saugventils. Advantageously, a valve spring can be provided, which acts on the valve closing body at least indirectly in the closing direction. In this case, it is further advantageous that the valve spring is arranged in an armature space in which the armature is arranged, and / or that the valve spring acts on the valve closing body by means of the armature and / or a valve pin which connects the armature to the valve closing body. The closing spring defines for a starting position of the suction valve. On the other hand, can be generated in the closing direction via a choice of the spring constant of the closing spring and a predetermined bias with the deflection and thus the opening stroke increasing spring force. This allows tuning of the suction valve.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die die magnetische Betätigung des Ankers durch Bestromen einer Magnetspule während eines Schließhubs des Ventilschließkörpers bewirkt, wobei die Steuerung die Magnetspule vor einem vollständigen Schließen des Dichtsitzes stromlos schaltet. Dies reduziert die benötigte Ansteuerenergie. Dadurch reduziert sich auch der Kühlbedarf für die Magnetspule. Hierbei ist es außerdem von Vorteil, dass die Steuerung durch Bestromen der Magnetspule während des Schließhubs des Ventilschließkörpers den Ventilschließkörper betätigt, bis eine Drosselung an dem Dichtsitz erreicht ist. Wenn die Drosselung an dem Dichtsitz erreicht ist, dann kann der weitere Schließhub rein mechanisch durch den ansteigenden Innenraumdruck des Pumpenarbeitsraums geschlossen werden. In addition, it is advantageous that a control is provided which causes the magnetic actuation of the armature by energizing a solenoid during a closing stroke of the valve closing body, wherein the controller deenergizes the solenoid before a complete closing of the sealing seat. This reduces the required drive energy. This also reduces the cooling requirement for the solenoid coil. In this case, it is also advantageous that the control actuates the valve closing body by energizing the solenoid during the closing stroke of the valve closing body, until a throttling is achieved at the sealing seat. When the restriction at the sealing seat is reached, then the further closing stroke can be closed purely mechanically by the increasing interior pressure of the pump working space.

Somit kann in vorteilhafter Weise bei einem Saughub der Pumpenbaugruppe, bei dem ein Druck im Pumpenarbeitsraum reduziert wird, über den an der Druckstufe wirkenden Vorförderdruck eine Betätigung des Ventilschließkörpers in der Öffnungsrichtung ermöglicht werden. Ferner kann bei einem Förderhub der Pumpenbaugruppe, bei dem ein Druck im Pumpenarbeitsraum erhöht wird, der Ventilschließkörper von dem Druck im Pumpenarbeitsraum in der Schließrichtung betätigt werden, wenn durch die magnetische Betätigung des Ankers der Ventilschließkörper so weit in der Schließrichtung betätigt ist, dass eine Drosselung an dem Dichtsitz erreicht ist. Thus, in an intake stroke of the pump assembly, in which a pressure in the pump working space is reduced, an actuation of the valve closing body in the opening direction can advantageously be made possible via the prefeed pressure acting on the pressure stage. Further, in a delivery stroke of the pump assembly in which a pressure in the pump chamber is increased, the valve closing body can be actuated by the pressure in the pump chamber in the closing direction when the valve closing body is operated so far in the closing direction by the magnetic actuation of the armature that throttling reached at the sealing seat.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with corresponding reference numerals. It shows:

1 eine Hochdruckpumpe mit einem Saugventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a high pressure pump with a suction valve in a partial, schematic sectional view according to an embodiment of the invention;

2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Hochdruckpumpe und des Saugventils entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a diagram for explaining the operation of the high pressure pump and the suction valve according to the embodiment of the invention;

3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Hochdruckpumpe und des Saugventils entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 another diagram for explaining the operation of the high pressure pump and the suction valve according to the embodiment of the invention.

4 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Hochdruckpumpe und des Saugventils entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 another diagram for explaining the operation of the high pressure pump and the suction valve according to the embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe ausgestaltet sein. Speziell eignet sich die Hochdruckpumpe 1 als Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Saugventil 2 auf. Das Saugventil 2 eignet sich besonders zum Einsatz bei solchen Hochdruckpumpen 1. Das erfindungsgemäße Saugventil 2 eignet sich in einer entsprechend angepassten Abwandlung allerdings auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a high pressure pump 1 in an excerpt, schematic sectional view according to an embodiment of the invention. The high pressure pump 1 can be configured in particular as a radial or inline piston pump. Specifically, the high pressure pump is suitable 1 as a fuel pump for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. The high pressure pump 1 has a suction valve 2 on. The suction valve 2 is particularly suitable for use with such high pressure pumps 1 , The suction valve according to the invention 2 However, in a suitably adapted modification is also suitable for other applications.

Ein bevorzugter Einsatz der Hochdruckpumpe 1 sowie des Saugventils 2 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Allerdings können auch andere geeignete Flüssigkeiten, also auch andere Flüssigkeiten als Brennstoff, von dem Saugventil 2 gesteuert und von der Hochdruckpumpe 1 gefördert werden.A preferred use of the high-pressure pump 1 and the suction valve 2 consists of a fuel injection system with a fuel rail that stores diesel fuel under high pressure. However, other suitable liquids, including other liquids than fuel, from the suction valve 2 controlled and from the high pressure pump 1 be encouraged.

Die Hochdruckpumpe 1 weist einen Zylinderkopf 3 auf, in dem ein Pumpenarbeitsraum 4 einer Pumpenbaugruppe 5 ausgebildet ist. Hierbei ist in dem Zylinderkopf 3 eine Zylinderbohrung 6 ausgestaltet, in der ein Pumpenkolben 7 geführt ist. Der Pumpenkolben 7 begrenzt in der Zylinderbohrung 6 den Pumpenarbeitsraum 4. Ferner ist in einem nicht dargestellten Gehäuse eine Antriebswelle 8 mit einem Nocken 9 gelagert. Im Betrieb rotiert die Antriebswelle 8 um ihre Drehachse 10. Hierbei kommt es über den Nocken 9 zu einer Betätigung des Pumpenkolbens 7, was durch den Doppelpfeil 11 veranschaulicht ist. Die Betätigung kann beispielsweise über eine in einem Rollenschuh gelagerte Rolle erfolgen. The high pressure pump 1 has a cylinder head 3 in which a pump work space 4 a pump assembly 5 is trained. This is in the cylinder head 3 a cylinder bore 6 designed in which a pump piston 7 is guided. The pump piston 7 limited in the cylinder bore 6 the pump work space 4 , Further, in a housing, not shown, a drive shaft 8th with a cam 9 stored. During operation, the drive shaft rotates 8th around its axis of rotation 10 , Here it comes over the cam 9 to an actuation of the pump piston 7 , what by the double arrow 11 is illustrated. The actuation can take place, for example, via a roller mounted in a roller shoe.

Das Saugventil 2 weist einen Ventilsitzkörper 12 auf, an dem ein Dichtsitz 13 ausgestaltet ist. Der Dichtsitz 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig mit einem Sitzdurchmesser 14 ausgestaltet. Hierbei ist ein Ventilschließkörper 15 vorgesehen, der mit dem Dichtsitz 13 des Ventilsitzkörpers 12 zusammen wirkt. The suction valve 2 has a valve seat body 12 on where a seal seat 13 is designed. The seal seat 13 is circular in this embodiment with a seat diameter 14 designed. Here is a valve closing body 15 provided with the sealing seat 13 of the valve seat body 12 works together.

Der Ventilsitzkörper 12 ist über eine Verschlussschraube an dem Zylinderkopf 3 fixiert. Hierbei ist eine Abdichtung zwischen dem Ventilsitzkörper 12 und dem Zylinderkopf 3 gebildet, so dass der Pumpenarbeitsraum 4 gegenüber der Umgebung hochdruckfest abgedichtet ist. The valve seat body 12 is via a screw plug on the cylinder head 3 fixed. Here is a seal between the valve seat body 12 and the cylinder head 3 formed, leaving the pump work space 4 sealed against the environment high pressure resistant.

Das Saugventil 2 weist einen Ventilraum 20 auf, in den über ein oder mehrere Bohrungen 21, 22 unter einem Vorförderdruck stehender Brennstoff geführt wird. Im geschlossenen Zustand liegt der Ventilschließkörper 15 einerseits an dem Dichtsitz 13 mit dem Sitzdurchmesser 14 an. Ferner ist der Ventilschließkörper 15 mit einem Ventilbolzen 23 verbunden oder einstückig mit diesem ausgestaltet. Der Ventilbolzen 23 ist in einer Führungsbohrung 24 eines Körpers 25, der als Magnetkern ausgestaltet sein kann, geführt. Die Führungsbohrung 24 weist hierbei einen Führungsdurchmesser 26 auf, der kleiner ist als der Sitzdurchmesser 14 des Dichtsitzes 13. Ein Ankerraum 27, in den der Ventilbolzen 23 ragt, ist gegenüber dem Vorförderdruck im Ventilraum 20 druckentlastet. Somit ist eine Druckstufe gebildet, die über den Sitzdurchmesser 14 des Dichtsitzes 13 und den Führungsdurchmesser 26 der Führungsbohrung 24 bestimmt ist. Aufgrund des Vorförderdrucks ergibt sich daher an der Druckstufe eine in einer Öffnungsrichtung 28 entlang einer Achse 29 des Ventilbolzens 23 gerichtete Kraft. The suction valve 2 has a valve chamber 20 in, over the one or more holes 21 . 22 under a prefeed pressure standing fuel is performed. When closed, the valve closing body is located 15 on the one hand at the sealing seat 13 with the seat diameter 14 at. Furthermore, the valve closing body 15 with a valve pin 23 connected or integrally designed with this. The valve pin 23 is in a pilot hole 24 of a body 25 , which can be configured as a magnetic core out. The guide hole 24 here has a guide diameter 26 on, which is smaller than the seat diameter 14 of the sealing seat 13 , An anchor room 27 into the valve pin 23 protrudes, is opposite the prefeed pressure in the valve chamber 20 depressurized. Thus, a pressure level is formed, over the seat diameter 14 of the sealing seat 13 and the guide diameter 26 the guide hole 24 is determined. Due to the prefeed pressure therefore results in the pressure stage one in an opening direction 28 along an axis 29 of the valve pin 23 directed force.

Das Saugventil 2 weist außerdem einen Anker 30 auf, der mit dem Ventilbolzen 23 verbunden ist und im Ankerraum 27 angeordnet ist. Außerdem ist eine Magnetspule 31 vorgesehen, die von einer Steuerung 32 bestrombar ist. Bei einer Bestromung der Magnetspule 31 erzeugt diese eine Magnetkraft auf den Anker 30, wodurch der Ventilschließkörper 15 in einer Schließrichtung 33, die entgegen der Öffnungsrichtung 28 orientiert ist, in Richtung auf den Dichtsitz 13 des Ventilsitzkörpers 12 beaufschlagt wird. The suction valve 2 also has an anchor 30 on that with the valve pin 23 is connected and in the anchor room 27 is arranged. There is also a magnetic coil 31 provided by a controller 32 is currentable. When energizing the magnetic coil 31 this generates a magnetic force on the anchor 30 , whereby the valve closing body 15 in a closing direction 33 , which oppose the opening direction 28 oriented, towards the seal seat 13 of the valve seat body 12 is charged.

In diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem eine Ventilfeder 34 vorgesehen, die den Ventilschließkörper 15 über den Anker 30 und den Ventilbolzen 23 in der Schließrichtung 33 beaufschlägt.In this embodiment also is a valve spring 34 provided, which the valve closing body 15 over the anchor 30 and the valve pin 23 in the closing direction 33 acts on.

Die Ausgestaltung und Funktionsweise der Hochdruckpumpe 1 und des Saugventils 2 sind im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 beschrieben. Die 2, 3 und 4 zeigen jeweils ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Hochdruckpumpe 1 und des Saugventils 2. Hierbei ist in der 2 an der Abszisse der Hub des Ventilschließkörpers in der Öffnungsrichtung 28 angetragen, während an der Ordinate der vom Hub abhängige Durchfluss angetragen ist. In der 2 ist an der Abszisse der Hub des Ventilschließkörpers 15 in der Öffnungsrichtung 28 angetragen, während an der Ordinate die auf den Ventilschließkörper 15 wirkenden Kräfte in der Schließrichtung 33 angetragen sind. In der 4 ist an der Abszisse die Zeit angetragen, während an der Ordinate ein Druck im Pumpenarbeitsraum 4, der Hub des Ventilschließkörpers 15 in der Öffnungsrichtung 28 und eine Bestromung der Magnetspule 31 angetragen sind. The design and operation of the high-pressure pump 1 and the suction valve 2 are also referred to below with reference to the 2 . 3 and 4 described. The 2 . 3 and 4 each show a diagram for explaining the operation of the high-pressure pump 1 and the suction valve 2 , Here is in the 2 on the abscissa, the stroke of the valve closing body in the opening direction 28 while on the ordinate the flow dependent on the stroke is plotted. In the 2 is the abscissa of the stroke of the valve closing body 15 in the opening direction 28 plotted while on the ordinate on the valve closing body 15 acting forces in the closing direction 33 are offered. In the 4 the time is plotted on the abscissa, while at the ordinate a pressure in the pump workspace 4 , the stroke of the valve closing body 15 in the opening direction 28 and an energization of the magnetic coil 31 are offered.

In der 2 ist exemplarisch eine Kurve 40 dargestellt, die den Durchfluss 40 zwischen dem Ventilschließkörper 15 und dem Dichtsitz 13 aus dem Ventilraum 20 in den Pumpenarbeitsraum 4 veranschaulicht. Wenn der Hub einen Wert 41 überschreitet, dann befindet sich das Saugventil 2 in der entdrosselten Phase, was in der 2 durch einen Bereich 42 veranschaulicht ist. Unterhalb des Werts 41 befindet sich das Saugventil 2 in der Drosselung, was durch einen Bereich 43 veranschaulicht ist. Bei verschwindendem Hub verschwindet auch der Durchfluss 40. In the 2 is an example of a curve 40 shown the flow 40 between the valve closing body 15 and the seal seat 13 from the valve room 20 into the pump workroom 4 illustrated. If the hub has a value 41 exceeds, then there is the suction valve 2 in the de-throttled phase, resulting in the 2 through an area 42 is illustrated. Below the value 41 is the suction valve 2 in the throttling, resulting in an area 43 is illustrated. When the stroke disappears, the flow disappears 40 ,

Zur Erläuterung der 3 wird von einem Zustand 44 ausgegangen, in dem sich das Saugventil 2 im entdrosselten Bereich 42 befindet und in dem ein vergleichsweiser großer, insbesondere maximaler, Hub des Ventilschließkörpers 15 erzielt ist. Durch eine Kurve 45 ist ein möglicher Verlauf der Federkraft der Ventilfeder 34 dargestellt, die in der Schließrichtung 33 auf den Ventilschließkörper 15 wirkt. Der Ordinatenschnittpunkt 46 der Kurve 45 mit der Ordinate gibt eine nicht verschwindende Vorspannung an. Die Vorspannung der Ventilfeder 44 kann hierbei geeignet gewählt werden. Ebenso kann die Steigung der Kurve 45 über die Federkonstante der Ventilfeder 34 vorgegeben werden. Im Zustand 44 wird die Rückstellkraft zunächst im Wesentlichen von der Ventilfeder 34 aufgebracht. Wenn die Druckverhältnisse im Ventilraum 20 und im Pumpenarbeitsraum 4 dies zulassen, was beispielsweise bei einem Förderhub des Pumpenkolbens 7 der Fall ist, dann schließt der Ventilschließkörper 15 bereits aufgrund der Rückstellkraft der Ventilfeder 34, so dass eine Kurve 47 zunächst in der Nähe der Kurve 45 durchlaufen wird, wobei die Richtung des Kurvendurchlaufs durch den Pfeil 47 angezeigt ist. In einem Bereich 48 wird von der Steuerung 32 die Magnetspule 31 bestromt. Hierdurch steigt die auf den Ventilschließkörper 15 in der Schließrichtung 33 wirkende Schließkraft steil an, was durch den Pfeil 49 veranschaulicht ist. Hierdurch wird eine maximale Kraft 50 auf den Ventilschließkörper 15 ausgeübt. Hierbei wird der Wert 41 unterschritten, so dass das Saugventil 2 in den gedrosselten Bereich 43 gelangt. Hierbei verringert sich der Hub weiter, was durch den Pfeil 51 veranschaulicht ist. Wenn die Bestromung der Magnetspule 31 endet, was anhand des Bereichs 48 veranschaulicht ist, dann befindet sich, das Saugventil 2 bereits innerhalb des gedrosselten Bereichs 43. In einem Bereich 52 kann die weitere Schließkraft daher von der Ventilfeder 34 und dem ansteigenden Druck des Pumpenarbeitsraums 4 aufgebracht werden. Bei einem verschwindenden Hub, bei dem das Saugventil 2 beziehungsweise der Dichtsitz 13 geschlossen ist, verbleibt eine durch den Ordinatenschnittpunkt 53 der Kurve 47 mit der Ordinate gegebene Schließkraft. Diese ergibt sich aus der Vorspannung der Ventilfeder 34 sowie der Druckstufe. Der Ordinatenschnittpunkt 43 hängt somit vom Vorförderdruck (Vorlaufdruck) ab. To explain the 3 is from a state 44 gone out, in which the suction valve 2 in the de-throttled area 42 is located and in which a comparatively large, in particular maximum, stroke of the valve closing body 15 achieved. Through a bend 45 is a possible course of the spring force of the valve spring 34 shown in the closing direction 33 on the valve closing body 15 acts. The ordinate intersection 46 the curve 45 with the ordinate indicates a non-vanishing bias. The bias of the valve spring 44 can be suitably chosen here. Similarly, the slope of the curve 45 via the spring constant of the valve spring 34 be specified. In condition 44 the restoring force is initially essentially of the valve spring 34 applied. If the Pressure conditions in the valve chamber 20 and in the pump workroom 4 allow this, for example, in a delivery stroke of the pump piston 7 the case is, then closes the valve closing body 15 already due to the restoring force of the valve spring 34 , so a curve 47 first near the bend 45 is traversed, with the direction of the curve run by the arrow 47 is displayed. In one area 48 is from the controller 32 the magnetic coil 31 energized. As a result, the rises on the valve closing body 15 in the closing direction 33 acting closing force steeply, what by the arrow 49 is illustrated. This will be a maximum force 50 on the valve closing body 15 exercised. This is the value 41 fell below, so the suction valve 2 in the restricted area 43 arrives. Here, the hub continues to decrease, which is indicated by the arrow 51 is illustrated. When the energization of the solenoid coil 31 ends, based on the area 48 is illustrated, then there is the suction valve 2 already within the restricted area 43 , In one area 52 Therefore, the further closing force of the valve spring 34 and the increasing pressure of the pump working space 4 be applied. At a vanishing stroke, where the suction valve 2 or the sealing seat 13 is closed, one remains through the Ordinatenschnittpunkt 53 the curve 47 with the ordinate given closing force. This results from the bias of the valve spring 34 as well as the pressure level. The ordinate intersection 43 thus depends on the pre-feed pressure (flow pressure).

Somit ergibt sich ein vergleichsweise schmaler Bereich 48, in dem eine Bestromung der Magnetspule 31 erforderlich ist. Somit wird die Leistungsaufnahme erheblich reduziert. This results in a comparatively narrow range 48 , in which an energization of the magnetic coil 31 is required. Thus, the power consumption is significantly reduced.

In der 4 sind Zeitintervalle 48’, 48’’ dargestellt, in denen die Magnetspule 31 bestromt ist. Die Bestromung 54 ist daher durch eine Kurve 54 mit rasch ansteigenden und abfallenden Flanken charakterisiert.In the 4 are time intervals 48 ' . 48 '' shown in which the magnetic coil 31 energized. The energization 54 is therefore through a curve 54 characterized by rapidly rising and falling flanks.

Durch eine Kurve 55 ist der Druck im Pumpenarbeitsraum 4 veranschaulicht. Dieser steigt in den Zeitintervallen 48’, 48’’ jeweils an, wobei durch den ansteigenden Druck im Pumpenarbeitsraum 4 jeweils das Schließen des Saugventils 2 im gedrosselten Bereich 43 unterstützt wird. Nach dem Schließen des Saugventils 2 steigt der Druck weiter an, was durch den Förderhub des Pumpenkolbens 7 bedingt ist. Die Kurve 56 veranschaulicht den Verlauf des Hubs des Ventilschließkörpers 15. Zur Vereinfachung der Darstellung gehen die Kurven 54, 55, 56 von einem gemeinsamen Niveau aus, wobei die Ausgangswerte auf diesem Niveau nicht notwendigerweise gleich Null sind.Through a bend 55 is the pressure in the pump workspace 4 illustrated. This increases in the time intervals 48 ' . 48 '' respectively, wherein due to the increasing pressure in the pump working space 4 each closing the suction valve 2 in the restricted area 43 is supported. After closing the suction valve 2 the pressure continues to rise, due to the delivery stroke of the pump piston 7 is conditional. The curve 56 illustrates the course of the stroke of the valve closing body 15 , To simplify the presentation, the curves go 54 . 55 . 56 from a common level, the output values at this level are not necessarily equal to zero.

Somit ist das Saugventil 2 als nach außen öffnendes Ventil 2 mit einer Druckstufe ausgestaltet. Ist der Innenraumdruck im Pumpenarbeitsraum 4 kleiner als der Vorförderdruck vor dem Saugventil 2, so öffnet der Ventilschließkörper 15 gegen die Ventilfeder 34. Der Pumpenarbeitsraum 4 wird befüllt, bis das Saugventil 2 elektrisch durch Bestromung der Magnetspule 31 aus der entdrosselten Phase herausgezogen wird. Der weitere Schließhub kann dann rein mechanisch durch den ansteigenden Innenraumdruck des Pumpenarbeitsraums 4 erfolgen, da das Saugventil 2 in der Androsselung ist. Als Vorteil ergibt sich somit eine sehr kurze Ansteuerungszeit bei einem kleinen Hubdelta, um die Schließbewegung des Saugventils 2 zu aktivieren. Thus, the suction valve 2 as an outward-opening valve 2 designed with a pressure level. Is the interior pressure in the pump workspace 4 smaller than the pre-feed pressure in front of the suction valve 2 , the valve closing body opens 15 against the valve spring 34 , The pump workroom 4 is filled until the suction valve 2 electrically by energizing the magnetic coil 31 is pulled out of the de-throttled phase. The further closing stroke can then be purely mechanical due to the increasing interior pressure of the pump working space 4 done because the suction valve 2 is in the throttling. The advantage thus results in a very short drive time at a small Hubdelta to the closing movement of the suction valve 2 to activate.

Je nach Ausgestaltung des Saugventils 2 beziehungsweise der Steuerung 32 kann der Bereich 48 somit auch den Ausgangszustand 44 einschließen. Das Schließen des Saugventils 2 wird dann unmittelbar durch Bestromen der Magnetspule 31 eingeleitet. Depending on the design of the suction valve 2 or the controller 32 can the area 48 thus also the initial state 44 lock in. Closing the suction valve 2 is then immediately by energizing the solenoid 31 initiated.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. The invention is not limited to the described embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010027745 A1 [0002, 0003]

Claims

Suction valve ( 2 ) for a high pressure pump ( 1 ), which is used in particular for air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with a valve closing body ( 15 ) fitted with a sealing seat ( 13 ) and a magnetically actuable armature ( 30 ), which with the valve closing body ( 15 ) is connected, characterized in that a pressure stage is provided, via which the valve closing body ( 15 ) in an opening direction ( 28 ) and that the armature ( 30 ) is magnetically actuated so that the valve closing body ( 15 ) over the anchor ( 30 ) of a magnetic closing force in a closing direction ( 33 ) against the sealing seat ( 13 ) can be acted upon.

Suction valve according to claim 1, characterized in that a guide diameter ( 26 ) for guiding the valve closing body ( 15 ) is smaller than a seat diameter ( 14 ) of the sealing seat ( 13 ).

Suction valve according to claim 2, characterized in that the valve closing body ( 15 ) via a valve pin ( 23 ) with the anchor ( 30 ), that the valve pin ( 23 ) in a guide bore ( 24 ) with the guide diameter ( 26 ) is guided that between the guide bore ( 24 ) and the sealing seat ( 13 ) a valve space ( 20 ), in which it is feasible to supply fuel under a feedforward pressure, that an armature space ( 27 ), in which the anchor ( 30 ) is arranged, through which in the guide bore ( 24 ) guided valve pin ( 23 ) from the valve space ( 20 ) and that the anchor space ( 27 ) is relieved of pressure in relation to the prefeed pressure.

Suction valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that a valve spring ( 34 ) is provided, which the valve closing body ( 15 ) at least indirectly in the closing direction ( 33 ).

Suction valve according to claim 4, characterized in that the valve spring ( 34 ) in an anchor space ( 27 ), in which the anchor ( 30 ) is arranged, arranged and / or that the valve spring ( 34 ) the valve closing body ( 15 ) by means of the anchor ( 30 ) and / or a valve pin ( 23 ), the anchor ( 30 ) with the valve closing body ( 15 ) connects, acts.

Suction valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that a control ( 32 ) is provided, the magnetic actuation of the armature ( 30 ) by energizing a magnetic coil ( 31 ) during a closing stroke of the valve closing body ( 15 ), whereby the controller ( 32 ) the magnetic coil ( 31 ) before a complete closing of the sealing seat ( 13 ) de-energized.

Suction valve according to claim 6, characterized in that the control ( 32 ) by energizing the magnetic coil ( 31 ) during the closing stroke of the valve closing body ( 15 ) the valve closing body ( 15 ) until throttling at the sealing seat ( 13 ) is reached.

High pressure pump ( 1 ), in particular radial or inline piston pump for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with at least one cylinder head ( 3 ), a pump assembly ( 5 ), one in the cylinder head ( 3 ) designed pump work space ( 4 ), and at least one suction valve ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, wherein over the sealing seat ( 13 ) of the suction valve ( 2 ) Fuel into the pump work space ( 4 ) is feasible.

High-pressure pump according to claim 8, characterized in that during a suction stroke of the pump assembly ( 5 ), in which a pressure in the pump working space ( 4 ) is reduced, via an acting at the pressure stage feed pressure, an actuation of the valve closing body ( 15 ) in the opening direction ( 28 ) is possible.

High-pressure pump according to claim 8 or 9, characterized in that during a delivery stroke of the pump assembly ( 5 ), in which a pressure in the pump working space ( 4 ), the valve closing body ( 15 ) of the pressure in the pump working space ( 4 ) in the closing direction ( 33 ) is actuated when, by the magnetic actuation of the armature ( 30 ) the valve closing body ( 15 ) so far in the closing direction ( 33 ) is actuated that a throttling at the sealing seat ( 13 ) is reached.