DE102013209021A1

DE102013209021A1 - Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013209021A1
Application number: DE201310209021
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-11-20
Also published as: WO2014183907A3; WO2014183907A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, aufweisend einen von einem Pumpenzylinderkopf 1 abgedeckten Pumpenzylinder 2, in dem ein Pumpenplunger 3 translatorisch auf und ab bewegbar ist, wobei der Pumpenplunger 3 zusammen mit dem Pumpenzylinderkopf 1 einen Pumpenarbeitsraum 4 begrenzt, der über ein Einlassventil 5 mit einem Niederdruckanschluss und einem Auslassventil 6 mit einem Hochdruckanschluss verbunden ist, und wobei das Einlassventil 5 und das Auslassventil 6 axial zueinander angeordnet sind, Erfindungsgemäß wird eine Pumpe mit einem Einlassventil 5 und einem Auslassventil 6 bereitgestellt, die ein gutes Schließverhalten aufweisen. Erreicht wird dies dadurch, dass das Einlassventil 5 und das Auslassventil 6 einen geführten Ventilkörper 15, 15a aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, aufweisend einen von einem Pumpenzylinderkopf abgedeckten Pumpenzylinder, in dem ein Pumpenplunger translatorisch auf und ab bewegbar ist, wobei der Pumpenplunger zusammen mit dem Pumpenzylinderkopf einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, der über ein Einlassventil mit einem Niederdruckanschluss und über ein Auslassventil mit einem Hochdruckanschluss verbunden ist, und wobei das Einlassventil und das Auslassventil axial zueinander angeordnet sind.
Stand der Technik
Eine derartige Pumpe ist aus der DE 10 2009 027 273 A1 bekannt. Diese als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildete Pumpe weist einen Pumpenzylinderkopf auf, in den in axialer Anordnung und Verlängerung zu einem Pumpenplunger ein als Saugventil ausgebildetes Einlassventil und ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil eingelassen sind. Das Einlassventil ist als Kugelventil ausgebildet und weist einen Federhalter und eine Feder auf, die die Kugel des Kugelventils in einem Ventilsitz hält. Der Ventilsitz ist in einem Auslassventilsitzteil des Auslassventils eingelassen. Der Federhalter ragt in einen Pumpenarbeitsraum der Kraftstoffhochdruckpumpe hinein. Nachteilig dieses bekannten Saugventils ist es, dass insbesondere bei hohen Drehzahlen das Schließverhalten problematisch ist, da die Kugel seitlich auswandern und somit zu einem langsameren und unkontrollierten Schließverhalten führen kann. Das Auslassventil ist mit einem Führungsteil lose in einem Auslassventilkörper geführt, so dass auch ein Ventilkörper des Auslassventils seitlich auswandern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe mit einem Einlassventil und einem Auslassventil bereitzustellen, die ein gutes Schließverhalten aufweisen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Einlassventil und das Auslassventil einen geführten Ventilkörper aufweisen. Dabei kann der Ventilkörper in einer allgemeinen Form als beliebig ausgebildeter geführter Ventilkörper ausgestaltet sein. Die Führung des Ventilkörpers bewirkt, dass der Ventilkörper insbesondere bei hohen Drehzahlen ohne ein seitliches Auswandern in den Ventilsitz beziehungsweise Dichtsitz hinein und aus dem Ventilsitz beziehungsweise Dichtsitz heraus geführt wird. Dadurch ist ein exaktes verzögerungsfreies Öffnen und Schließen sowohl der Einlassventils als auch des Auslassventils sichergestellt.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Ventilkörper einen kegelförmigen Dichtteil und einen an der Kegelspitze angrenzenden Führungsteil auf. Diese Ausgestaltung ist fertigungstechnisch problemlos umsetzbar und weist zudem einen geringen Raumbedarf auf.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Führungsteil Führungsflügel auf. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Führungsteil mit den Führungsflügeln in einem Einlassventilsitzteil beziehungsweise Auslassventilsitzteil geführt. Gleichzeitig ist in den Einlassventilsitzteil beziehungsweise den Auslassventilsitzteil jeweils eine Sitzfläche eingearbeitet, die mit dem kegelförmigen Dichtteil des Ventilkörpers zusammenwirkt. Die Führungsflügel, von denen beispielsweise drei oder vier auf dem Umfang des Führungsteils verteilt angeordnet sind, gewährleisten eine zuverlässige Führung des Führungsteils in einer Führungsbohrung und ermöglichen im Bereich zwischen den Führungsflügeln ein ungehindertes Strömen des von dem Dichtteil gesteuerten Fluids. Neben der Führungsbohrung brauchen bei dieser Ausgestaltung nur die mit der Führungsbohrung zusammenwirkenden Stirnseiten der Führungsflügel bearbeitet, beispielsweise geschliffen sein.
Die Pumpe kann grundsätzlich zur Förderung von einem beliebigen Fluid ausgestaltet sein, ist aber bevorzugt zur Förderung von Kraftstoff als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet. Eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe fördert aus einem Niederdruckkreis zugeführten Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff oder Benzin, in einen Hochdruckspeicher, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilkörper auf der Kegelgrundseite einen zylinderförmigen Anschlag auf. Wiederum in weiterer Ausgestaltung ist dem Anschlag ein Anschlagstück gegenüber liegend angeordnet. Der Anschlag und das Anschlagstück begrenzen den möglichen Hub des Ventilkörpers, wobei der maximale Hub vorteilhaft so eingestellt wird, dass der Ventilkörper in einen Steuerbereich einer Androsselung verbleibt. Gleichzeitig bilden der Anschlag und das Anschlagstück wiederum in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Führung für eine Ventilfeder, die den Ventilkörper im Ruhezustand mit dem kegelförmigen Dichtteil in den Ventilsitz des Einlassventilsitzteils beziehungsweise des Auslassventilsitzteils drückt.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Anschlagstück des Einlassventils in ein Auslassventilsitzteil des Auslassventils eingelassen. Diese Ausgestaltung trägt zu einer bauraumoptimierten Ausgestaltung bei.
In Weiterbildung der Erfindung weisen das Einlassventil und das Auslassventil einen zumindest weitgehend gleichen Aufbau auf. Einerseits können durch den weitgehend gleichen Aufbau einheitliche Komponenten bei beiden Ventilen, so zum Beispiel eine einheitliche Ventilfeder und ein einheitliches Anschlagstück, verbaut werden. Optimalerweise sind die Komponenten der beiden Ventile vollständig identisch, so dass der Zusammenbau und die Bevorratung der Teile vereinfacht und minimiert ist. Zudem ist durch den ähnlichen beziehungsweise gleichen Aufbau ein ähnliches Betriebsverhalten der beiden Ventile gewährleistet. Dies ist für eine zuverlässige und betriebssichere Funktion der Pumpe vorteilhaft.
In Weiterbildung der Erfindung sind das Einlassventilsitzteil und das Auslassventilsitzteil mit den weiteren Komponenten des jeweiligen Ventils in eine Bohrung in dem Pumpenzylinderkopf eingesetzt und von einem als Hochdruckanschlussstück ausgebildeten Haltestück in der Bohrung festgelegt. Dazu weist das Haltestück bevorzugt ein Außengewinde auf, mit dem es in ein Innengewinde in der Bohrung eingeschraubt ist. Stirnseitig können in dem Haltestück Vertiefungen, beispielsweise in Form von Sacklochbohrungen, eingearbeitet sein, die ein Ansetzen eines Werkzeugs ermöglichen. Auch diese Ausgestaltung trägt zu einem kompakten Aufbau des Einlassventils und des Auslassventils bei. Im Übrigen sind die miteinander und mit einer Grundfläche der Bohrung zusammenwirkenden Stirnflächen des Einlassventilsitzteils und des Auslassventilsitzteils sowie des Haltestücks als Dichtflächen bearbeitet, die eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zueinander ermöglichen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch einen Pumpenzylinderkopf einer als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildeten Pumpe mit integriertem Einlassventil und Auslassventil.
Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt einen einstückig mit einem Pumpenzylinderkopf 1 ausgebildeten Pumpenzylinder 2 einer als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildeten Pumpe insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems. Von der Kraftstoffhochdruckpumpe wird von einem Niederdrucksystem zugeführter Kraftstoff unter hohem Druck in einen Hochdruckspeicher (Rail) gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird.
In dem Pumpenzylinder 2 ist ein Pumpenplunger 3 translatorisch auf und ab bewegbar. Zur Erzeugung der Auf- und Abbewegung wirkt der Pumpenplunger 3 mit einem Pumpenplungerfuss direkt oder unter Zwischenschaltung eines Rollenstößels mit einer Nockenlaufbahn eines Nockens einer Nockenwelle zusammen, die bei einer Drehbewegung die Auf- und Abbewegung des Pumpenplungers 3 erzeugt. Die Nockenwelle ist in einem Pumpengehäuse, an dem der Pumpenzylinder 2 mit dem Pumpenzylinderkopf 1 befestigt ist, angeordnet oder aber die Nockenwelle ist direkt in einer Brennkraftmaschine angeordnet, wobei dann die Pumpe mit dem Pumpenzylinder 2 und dem Pumpenzylinderkopf 1 direkt in ein Gehäuseteil, beispielsweise das Kurbelgehäuse, der Brennkraftmaschine eingebaut ist. In diesem Fall kann die Nockenwelle die um einen Einspritznocken erweiterte Gaswechselnockenwelle der Brennkraftmaschine sein.
Der Pumpenplunger 3 und der Pumpenzylinderkopf 1 begrenzen einen Pumpenarbeitsraum 4, der mit einem als Saugventil ausgebildeten Einlassventil 5 und mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Auslassventil 6 zusammenwirkt. Über das Einlassventil 5 wird in dem Pumpenarbeitsraum 4 ein Fluid in Form eines Kraftstoffs, also beispielsweise Dieselkraftstoff oder Benzin, eingebracht, der bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenplungers 3 und verschlossenem Einlassventil 5 über das Auslassventil 6 und einem Hochdruckanschluss 7 in einem als Hochdruckanschlussstück ausgebildeten Haltestück 8 in eine mit dem Hochdruckanschluss 7 verbundene Hochdruckleitung gefördert wird. Die Hochdruckleitung ist weiterhin mit dem Hochdruckspeicher verbunden, in den der geförderte Kraftstoff eingebracht wird. Das Einlassventil 5 und das Auslassventil 6 weisen jeweils ein Einlassventilsitzteil 9 und ein Auslassventilsitzteil 10 auf, die axial hintereinander liegend in eine Bohrung 11 in dem Pumpenzylinderkopf 1 eingesetzt sind und von dem Haltestück 8 gehalten sind. Dazu weist das Haltestück 8 ein Außengewinde auf, das mit einem Innengewinde in der Bohrung zusammenwirkt. Zum Eindrehen beziehungsweise Ausdrehen des Haltestücks 8 auf beziehungsweise in die Bohrung weist das Haltestück neben dem Hochdruckanschluss 7 angeordnete Sacklochbohrungen 12 auf, in die ein Werkzeug einsetzbar ist. Die Stirnflächen des Einlassventilsitzteils 9 und des Auslassventilsitzteils 10 sowie eine stirnseitige Anlagefläche 13 des Pumpenzylinderkopfs 1 im Bereich der Bohrung 11 sind ebenso wie die dem Auslassventilsitzteil 10 zugewandte Haltestückstirnfläche 14 als Dichtflächen ausgebildet, die eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zueinander ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann im Bereich der Dichtflächen ein flüssiges oder festes Dichtmittel eingebaut werden.
Das Einlassventil 5 weist einen geführten Ventilkörper 15 auf, der aus einem kegelförmigen Dichtteil 16, einem an der Kegelspitze angrenzenden Führungsteil 17 und einen gegenüber liegenden an der Kegelgrundseite angeordneten zylinderförmigen Anschlag 18 besteht. Der Ventilkörper 15 ist mit dem Führungsteil 17 in einer Führungsbohrung 19 in dem Einlassventilsitzteil 9 anhand von Führungsflügeln 20 geführt, die auf dem Umfang des Führungsteils 17 verteilt angeordnet sind. Im Ruhezustand wird der Dichtteil 16 von einer Ventilfeder 22 in einen entsprechenden Dichtsitz 21 des Einlassventilsitzteils 9 gedrückt. Die Ventilfeder 22 stützt sich an einem Anschlagteil 23, das als getrenntes Bauteil in eine Ausnehmung 24 des Auslassventilsitzteils 10 eingesetzt ist und auf der Kegelgrundseite umgebend den Anschlag 18 ab. Der Anschlag 18 und das gegenüber liegende Anschlagteil 23 begrenzen den möglichen Hub des Ventilkörpers 15.
Der Kraftstoff wird dem Einlassventil 5 über einen Niederdruckanschluss bildenden Zulaufkanal 25 in dem Pumpenzylinderkopf 1, einen das Einlassventilsitzteil 9 umgebenden Ringraum 26, einen Einlassventilsitzteilkanal 27 und einen zentralen Einlassventilraum 28 vor dem Führungsteil 17 zugeführt. Der Kraftstoff strömt dann bei geöffnetem Einlassventil 5 entlang der Führungsflügel 20 und entlang des kegelförmigen Dichtteils 16 in die Ausnehmung 24, die wiederum durch Verbindungsbohrungen 29 in dem Einlassventilsitzteil 9 mit dem Pumpenarbeitsraum 4 verbunden ist. Der Einlassventilraum ist weiterhin mit einem Rücklauf 31 verbunden, über den Überschüssiger Kraftstoff abgeführt wird. Zur Begrenzung der Rücklaufmenge kann in den Rücklauf 31 eine Drossel eingesetzt sein.
Nach der Befüllung des Pumpenarbeitsraums 4 schließt das Einlassventil 5 und bei einer nachfolgenden Aufwärtsbewegung des Pumpenplungers 3 wird der sowohl in dem Pumpenarbeitsraum 4 als auch der Ausnehmung 24 befindliche Kraftstoff dem Auslassventil 6 zugeführt, das ebenfalls einen Ventilkörper 15a mit einem kegelförmigen Dichtteil 16a, ein Führungsteil 17a und einen Anschlag 18a aufweist. Der Führungsteil 17a weist weiterhin Führungsflügel 20a auf, die in einer Führungsbohrung 19a in dem Auslassventilsitzteil 10 benachbart zu der Ausnehmung 24 angeordnet ist, geführt ist. Auch bei dem Auslassventil 6 wird im Ruhezustand der Dichtteil 16a von einer Ventilfeder 22a in einen entsprechenden Dichtsitz 21a des Auslassventilsitzteils 10 gedrückt. Die Ventilfeder 22a stützt sich an einem Anschlagteil 23a, das als getrenntes Bauteil in eine Ausnehmung 24a des Haltestücks 8 eingesetzt ist und auf der Kegelgrundseite umgebend den Anschlag 18a ab. Der Anschlag 18a und das gegenüber liegende Anschlagteil 23 begrenzen auch hier den möglichen Hub des Ventilkörpers 15a.
Der das Auslassventil 6 durchströmende Kraftstoff gelangt in die als Hochdruckraum wirkende Ausnehmung 24a, die in das Haltestück 8 eingelassen ist. In das Haltestück 8 ist eine Auslassbohrung 30 eingelassen, die den eigentlichen Hochdruckauslass bildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009027273 A1 [0002]

Claims

Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, aufweisend einen von einem Pumpenzylinderkopf (1) abgedeckten Pumpenzylinder (2), in dem ein Pumpenplunger (3) translatorisch auf und ab bewegbar ist, wobei der Pumpenplunger (3) zusammen mit dem Pumpenzylinderkopf (1) einen Pumpenarbeitsraum (4) begrenzt, der über ein Einlassventil (5) mit einem Niederdruckanschluss und einem Auslassventil (6) mit einem Hochdruckanschluss (7) verbunden ist, und wobei das Einlassventil (5) und das Auslassventil (6) axial zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (5) und das Auslassventil (6) jeweils einen geführten Ventilkörper (15, 15a) aufweisen.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (15, 15a) ein kegelförmiges Dichtteil (16, 16a) und ein an der Kegelspitze des Dichtteils (16, 16a) angrenzendes Führungsteil (17, 17a) aufweist.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsteil (17, 17a) Führungsflügel (20, 20a) aufweist.
Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsteil (17, 17a) mit den Führungsflügeln (20, 20a) in einem Einlassventilsitzteil (9) beziehungsweise in einem Auslassventilsitzteil (10) geführt ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (15, 15a) auf der Kegelgrundseite einen zylinderförmigen Anschlag (18, 18a) aufweist.
Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anschlag (18, 18a) ein Anschlagstück (23, 23a) gegenüber liegend angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (18, 1a) und das Anschlagstück (23, 23a) eine Führung für eine Ventilfeder (22, 22a) bilden.
Pumpe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagstück (23) in ein Auslassventilsitzteil (10) des Auslassventils (6) eingelassen ist.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (5) und das Auslassventil (6) einen zumindest weitgehend gleichen Aufbau aufweisen.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventilsitzteil (9) und das Auslassventilsitzteil (10) in eine Bohrung (11) in dem Pumpenzylinderkopf (1) eingesetzt und von einem als Hochdruckanschlussstück ausgebildeten Haltestück (8) in der Bohrung (11) festgelegt sind.