DE102013210792A1

DE102013210792A1 - Electromagnetically controllable suction valve

Info

Publication number: DE102013210792A1
Application number: DE201310210792
Authority: DE
Inventors: Helmut Rembold; Hans Heber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil (1) für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, umfassend eine Magnetspule (2) sowie einen mit der Magnetspule (2) zusammenwirkenden hubbeweglichen Anker (3) zur Betätigung eines mit dem Anker (3) koppelbaren Ventilstößels (4), der in einer zentralen Bohrung (5) eines Ventilkörpers (6) hubbeweglich aufgenommen ist. Erfindungsgemäß umfasst der Ventilstößel (4) ein mit einem als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz (7) des Ventilkörpers (6) zusammenwirkendes, plattenförmiges Schließelement (8) zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer im Ventilkörper (6) ausgebildeten Einlassöffnung (9). Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil.The invention relates to an electromagnetically controllable suction valve (1) for a high-pressure pump of a fuel injection system, in particular a common rail injection system, comprising a magnet coil (2) and an armature (3) that can be lifted together with the magnet coil (2) for actuating one with the armature (3) couplable valve tappet (4) which is received in a central bore (5) of a valve body (6) such that it can be lifted. According to the invention, the valve tappet (4) comprises a plate-shaped closing element (8) which interacts with a valve seat (7) of the valve body (6) designed as a flat seat for releasing and closing at least one inlet opening (9) formed in the valve body (6). The invention also relates to a high-pressure pump with such a suction valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil.The invention relates to an electromagnetically controllable suction valve for a high pressure pump of a fuel injection system, in particular a common rail injection system, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a high pressure pump with such a suction valve.

Stand der TechnikState of the art

Eine Hochdruckpumpe mit einem elektromagnetisch ansteuerbaren Saugventil geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 041 031 A1 hervor. Die Hochdruckpumpe umfasst ein Pumpengehäuse und einen Pumpenzylinder, der von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckt ist. In dem Pumpenzylinder ist ein auf und ab beweglicher Pumpenkolben aufgenommen. Der Arbeitsraum ist über ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil und eine Niederdruckpumpe mit einem Kraftstofftank verschaltet und über ein Rückschlagventil mit einem Hochdruckspeicher verbindbar. Zur Funktions- und Kostenoptimierung ist das Saugventil im Arbeitsraum angeordnet. Das Saugventil umfasst ein kugelförmiges Schließelement und einen am Schließelement anliegenden Betätigungsbolzen, der an seinem dem Schließelement abgewandten Ende mit einem Anker verbunden ist. Bei Bestromung einer Magnetspule eines Elektromagneten werden der Anker und der Betätigungsbolzen in Richtung des Arbeitsraums bewegt, wobei der Betätigungsbolzen das Schließelement aus seinem Sitz drückt. Das Saugventil öffnet und der Arbeitraum wird mit Kraftstoff befüllt. Bei Beendigung der Bestromung der Magnetspule wird das kugelförmige Schließelement über die Federkraft einer im Arbeitraum angeordneten Feder zurück in den Sitz gedrückt. Das Ventil schließt. Das Saugventil ist demnach als stromlos geschlossenes Ventil ausgebildet.A high-pressure pump with an electromagnetically controllable suction valve is an example of the published patent application DE 10 2010 041 031 A1 out. The high-pressure pump comprises a pump housing and a pump cylinder, which is covered by a cylinder head to form a working space. In the pump cylinder, a pump piston which is movable up and down is accommodated. The working space is connected via an electromagnetically operated suction valve and a low-pressure pump with a fuel tank and connected via a check valve with a high-pressure accumulator. For functional and cost optimization, the suction valve is arranged in the working area. The suction valve comprises a spherical closing element and an actuating pin lying on the closing element, which is connected at its end remote from the closing element with an armature. When a magnet coil of an electromagnet is energized, the armature and the actuating pin are moved in the direction of the working space, wherein the actuating pin presses the closing element out of its seat. The suction valve opens and the working space is filled with fuel. Upon completion of the energization of the solenoid coil, the spherical closure member is pressed back into the seat via the spring force of a spring arranged in the working space. The valve closes. The suction valve is therefore designed as a normally closed valve.

Darüber hinaus kann ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe als stromlos offenes Ventil ausgebildet sein. In diesem Fall wird das Schließelement von der Federkraft einer Feder in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Dies hat jedoch zur Folge, dass in Betriebspunkten mit keiner oder nur geringer Kraftstoffförderung die Magnetspule bestromt werden muss, um das Ventil geschlossen zu halten. Dies führt zu einem erhöhten Energiebedarf.In addition, an electromagnetically controllable suction valve for a high-pressure pump can be designed as a normally open valve. In this case, the closing element is acted upon by the spring force of a spring in the opening direction. However, this has the consequence that in operating points with little or no fuel delivery, the solenoid must be energized to keep the valve closed. This leads to an increased energy requirement.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe anzugeben, das einen verringerten Energiebedarf besitzt.Based on the above-mentioned prior art, the present invention seeks to provide an electromagnetically controllable suction valve for a high-pressure pump, which has a reduced energy requirement.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner werden eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Hochdruckpumpe vorgeschlagen.To solve the problem, an electromagnetically controllable suction valve for a high pressure pump with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. Furthermore, a high pressure pump with such a suction valve and a method for operating such a high pressure pump are proposed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, vorgeschlagene elektromagnetisch ansteuerbarer Saugventil umfasst eine Magnetspule sowie einen mit der Magnetspule zusammenwirkenden hubbeweglichen Anker zur Betätigung eines mit dem Anker koppelbaren Ventilstößels, der in einer zentralen Bohrung eines Ventilkörpers hubbeweglich aufgenommen ist. Erfindungsgemäß umfasst der Ventilstößel ein mit einem als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz des Ventilkörpers zusammenwirkendes, plattenförmiges Schließelement zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer im Ventilkörper ausgebildeten Einlassöffnung. The electromagnetically controllable suction valve proposed for a high-pressure pump of a fuel injection system, in particular a common-rail injection system, comprises a magnet coil and a lifting armature cooperating with the magnet coil for actuating a valve tappet couplable to the armature, which is received in a lift-down manner in a central bore of a valve body. According to the invention, the valve tappet comprises a plate-shaped closing element cooperating with a valve seat of the valve body designed as a flat seat for releasing and closing at least one inlet opening formed in the valve body.

Die Ausbildung des Ventilsitzes als Flachsitz und die Anordnung eines plattenförmigen Schließelements am Ventilstößel, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, ermöglicht eine Reduzierung des Arbeitshubs des Saugventils. In der Folge kann auch der Arbeitshub des Magnetaktors reduziert werden, so dass der Magnetaktor vergleichsweise klein ausgelegt werden kann. Damit einher geht eine Verringerung des Energiebedarfs des Saugventils. The design of the valve seat as a flat seat and the arrangement of a plate-shaped closing element on the valve stem, which cooperates with the valve seat, allows a reduction of the working stroke of the suction valve. As a result, the working stroke of the magnetic actuator can also be reduced, so that the magnetic actuator can be made comparatively small. This is accompanied by a reduction in the energy consumption of the suction valve.

Der reduzierte Arbeitshub des Saugventils resultiert aus einem großzügig ausgelegten Androsselquerschnitt im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe, der sich zwischen dem Schließelement und dem Ventilsitz ergibt, wenn – wie vorliegend vorgeschlagen – der Ventilsitz als Flachsitz und nicht kegelförmig ausgeführt ist. Energetische Verluste können auf diese Weise reduziert und der Energiebedarf gesenkt werden. The reduced working stroke of the suction valve results from a generously designed throttle cross section in the suction operation of the high pressure pump, which results between the closing element and the valve seat, if - as proposed here - the valve seat is designed as a flat seat and not conical. Energy losses can be reduced in this way and the energy requirement can be reduced.

Bevorzugt ist die wenigstens eine Einlassöffnung, welche im Ventilkörper ausgebildet ist, exzentrisch angeordnet. D. h., dass die Einlassöffnung nicht mit der Bohrung zusammenfällt, in welcher der Ventilstößel aufgenommen ist. Der freie Strömungsquerschnitt der Einlassöffnung ist somit frei wählbar und wird nicht durch den Ventilstößel eingeschränkt.Preferably, the at least one inlet opening, which is formed in the valve body, arranged eccentrically. That is, the inlet port does not coincide with the bore in which the valve lifter is received. The free flow cross section of the inlet opening is thus freely selectable and is not restricted by the valve tappet.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Einlassöffnung einen bogenförmigen Verlauf aufweist. Vorzugsweise folgt der Verlauf der Einlassöffnung einer Kreislinie, die konzentrisch zur Bohrung angeordnet ist, in welcher der Ventilstößel aufgenommen ist. Erstreckt sich die Einlassöffnung lediglich über einen bestimmten Winkelbereich, wird eine segmentförmige Einlassöffnung ausgebildet. Weiterhin vorzugsweise ist die Einlassöffnung in einem gewissen radialen Abstand zu der den Ventilstößel aufnehmenden Bohrung angeordnet.Alternatively or additionally, it is proposed that the at least one inlet opening has a curved course. Preferably, the course of the inlet opening follows a circular line, which is arranged concentrically to the bore, in which the valve stem is accommodated. Extends the Inlet opening only over a certain angular range, a segment-shaped inlet opening is formed. Further preferably, the inlet opening is arranged at a certain radial distance from the bore receiving the valve stem.

Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine Einlassöffnung über eine im Ventilkörper ausgebildete Radialbohrung mit einem Kraftstoffzulauf verbunden. Die Verbindung der Radialbohrung mit dem Kraftstoffzulauf kann in bekannter Weise über einen Ringraum erfolgen, der den Ventilkörper umgibt. Sowohl die Radialbohrung, als auch der Kraftstoffzulauf münden dann in diesen Ringraum. Der Ringraum ermöglicht die Anbindung mehrerer in einem Winkelabstand zueinander angeordneter Radialbohrungen an den Kraftstoffzulauf. Advantageously, the at least one inlet opening is connected to a fuel inlet via a radial bore formed in the valve body. The connection of the radial bore with the fuel inlet can be done in a known manner via an annular space surrounding the valve body. Both the radial bore, as well as the fuel inlet then open into this annulus. The annulus allows the connection of several at an angular distance from each other arranged radial bores to the fuel inlet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilkörper mehrere Einlassöffnungen auf, die exzentrisch und/oder im gleichen Winkelabstand α zueinander angeordnet sind. Beispielsweise kann die Anzahl der Einlassöffnung 3 betragen, woraus sich ein Winkelabstand α = 120° ergibt. Darüber hinaus kann die Anzahl der Einlassöffnungen auch weniger als 3, nämlich 2, oder mehr als 3, insbesondere 4 oder 5 betragen. In Abhängigkeit von der Anzahl der Einlassöffnungen ändert sich der Winkelabstand α. Vorzugsweise werden zwischen den Einlassöffnungen Stege ausgebildet, welche die Formsteifigkeit des Ventilkörpers erhöhen. According to a preferred embodiment of the invention, the valve body on a plurality of inlet openings which are arranged eccentrically and / or at the same angular distance α to each other. For example, the number of the inlet opening 3 amount, resulting in an angular distance α = 120 ° results. In addition, the number of inlet openings may also be less than 3, namely 2, or more than 3, in particular 4 or 5. Depending on the number of inlet openings, the angular distance α changes. Preferably, webs are formed between the inlet openings, which increase the dimensional stability of the valve body.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das plattenförmige Schließelement des Ventilstößels wenigstens eine Durchströmöffnung aufweist. Die wenigstens eine Durchströmöffnung erlaubt ein Hindurchströmen von Kraftstoff durch das Schließelement, so dass das Schließelement im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe optimal umströmt wird. Dies wiederum hat einen reduzierten Arbeitsbereich des Saugventils zur Folge. In a further development of the invention, it is proposed that the plate-shaped closing element of the valve tappet has at least one through-flow opening. The at least one through-flow opening allows a flow of fuel through the closing element, so that the closing element is optimally circulated in the suction operation of the high-pressure pump. This in turn has a reduced working range of the suction valve result.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Durchströmöffnung exzentrisch angeordnet ist und/oder einen bogenförmigen Verlauf aufweist. Die exzentrische Anordnung ergibt sich bereits zwangsläufig aus der Verbindung des plattenförmigen Schließelements mit dem Ventilstößel, wenn dieser mittig angeordnet ist. Weiterhin vorzugsweise kommt die wenigstens eine Durchströmöffnung des Schließelementes in einem Bereich zu liegen, der nicht in Überdeckung mit einer Einlassöffnung des Ventilkörpers bringbar ist, so dass ein sicheres Schließen des Saugventils gewährleistet ist. Bevorzugt kommt die wenigstens eine Durchströmöffnung in einem Bereich zwischen der Einlassöffnung des Ventilkörpers und dem Ventilstößel zu liegen. Insofern erweist sich ein bogenförmiger Verlauf der wenigstens einen Durchströmöffnung als vorteilhaft. Analog der wenigstens einen Einlassöffnung des Ventilkörpers kann auch die Durchströmöffnung segmentförmig ausgebildet und/oder in einem radialen Abstand zum Ventilstößel angeordnet sein. Furthermore, it is proposed that the at least one through-flow opening is arranged eccentrically and / or has a curved course. The eccentric arrangement already inevitably results from the connection of the plate-shaped closing element with the valve tappet, when this is arranged centrally. Further preferably, the at least one flow-through opening of the closing element comes to lie in a region which can not be brought into overlap with an inlet opening of the valve body, so that a secure closing of the suction valve is ensured. Preferably, the at least one flow-through opening comes to lie in a region between the inlet opening of the valve body and the valve tappet. In this respect, an arcuate course of the at least one flow opening proves to be advantageous. Analogous to the at least one inlet opening of the valve body, the flow-through opening can also be segment-shaped and / or arranged at a radial distance from the valve tappet.

Als weiterbildende Maßnahme wird ferner vorgeschlagen, dass der Ventilkörper im Betrieb der Hochdruckpumpe von Kraftstoff umströmt ist. Hierzu ist die wenigstens eine Einlassöffnung nicht nur über eine Radialbohrung mit dem Ringraum verbunden, sondern vorteilhafterweise ferner über einen Druckraum, der auf einer dem Ventilsitz abgewandten Seite des Ventilkörpers angeordnet ist. Der Druckraum stellt sicher, dass eine ausreichende Menge Kraftstoff vorgehalten wird.As a further development measure, it is also proposed that the valve body is surrounded by fuel during operation of the high-pressure pump. For this purpose, the at least one inlet opening is connected not only via a radial bore with the annular space, but also advantageously via a pressure chamber, which is arranged on a side facing away from the valve seat of the valve body. The pressure chamber ensures that a sufficient amount of fuel is kept.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper in einer dem plattenförmigen Schließelement zugewandten Stirnfläche wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die vorzugsweise in Überdeckung mit der Durchströmöffnung des plattenförmigen Schließelements bringbar ist. Die wenigstens eine Ausnehmung in der Stirnfläche des Ventilkörpers bewirkt im Zusammenspiel mit der Durchströmöffnung des Schließelementes eine Strömungsoptimierung. Alternatively or additionally, it is proposed that the valve body in a plate-shaped closing element facing end face has at least one recess which is preferably brought into overlap with the flow opening of the plate-shaped closing element. The at least one recess in the end face of the valve body effects a flow optimization in interaction with the flow-through opening of the closing element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Ventilstößel in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt. Vorzugsweise ist die Feder einerseits an einem mit dem Ventilstößel verbundenen Federteller und andererseits am Ventilkörper abgestützt. Die Federkraft der Feder soll den Schließvorgang des Saugventils zumindest unterstützen.According to a further preferred embodiment of the invention, the valve stem is acted upon in the closing direction by the spring force of a spring. Preferably, the spring is supported on the one hand on a spring plate connected to the valve stem and on the other hand on the valve body. The spring force of the spring should at least support the closing of the suction valve.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Anker in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt wird. Die Federkraft der den Anker beaufschlagenden Feder wirkt somit entgegen der Federkraft der am Ventilstößel abgestützten Feder. Um bei unbestromter Magnetspule das Saugventil über die Federkraft der am Anker abgestützten Feder offen zu halten, wird ergänzend vorgeschlagen, dass die Federkraft der am Anker abgestützten Feder größer als die Federkraft der am Ventilstößel abgestützten Feder gewählt ist. In addition, it is proposed that the armature in the opening direction is acted upon by the spring force of a spring. The spring force of the armature acting spring thus acts against the spring force of the spring supported on the valve stem. In order to keep the suction valve open when the solenoid is energized via the spring force of the spring supported on the armature, it is additionally proposed that the spring force of the spring supported on the armature is selected to be greater than the spring force of the spring supported on the valve tappet.

Vorteilhafterweise ist der Anker mit einem stiftförmigen Betätigungselement zur mechanischen Kopplung mit dem Ventilstößel verbunden. Die mechanische Kopplung des Ankers mit dem Ventilstößel erfolgt vorzugsweise durch Anschlagen des stiftförmigen Betätigungselements am Ventilstößel bzw. am mit dem Ventilstößel verbundenen Federteller. Vorzugsweise wird eine Kopplung des Ankers mit dem Ventilstößel lediglich beim Öffnen des Saugventils bewirkt und das Schließen bzw. der Schließhub des Ventilstößels erfolgt selbsttätig aufgrund der am Ventilstößel und/oder am Schließelement anliegenden hydraulischen Kräfte und/oder Federkräfte. Advantageously, the armature is connected to a pin-shaped actuating element for mechanical coupling with the valve tappet. The mechanical coupling of the armature with the valve stem is preferably carried out by striking the pin-shaped actuating element on the valve stem or on the spring plate connected to the valve stem. Preferably, a coupling of the armature is effected with the valve stem only when opening the suction valve and the closing or the closing stroke of the valve stem is carried out automatically due to the on Valve tappet and / or applied to the closing element hydraulic forces and / or spring forces.

Die ferner für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagene Hochdruckpumpe umfasst ein erfindungsgemäßes Saugventil, das in einer Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe aufgenommen ist. Die Gehäusebohrung befindet sich vorzugsweise in einem Zylinderkopf der Hochdruckpumpe und bildet zugleich einen Pumpenarbeitsraum aus. Das Saugventil, das in der Gehäusebohrung aufgenommen ist, begrenzt den Pumpenarbeitsraum in axialer Richtung. Eine weitere Begrenzung in axialer Richtung erfährt der Pumpenarbeitsraum durch einen in der Gehäusebohrung hubbeweglich aufgenommenen Pumpenkolben. Im Saughub des Pumpenkolbens öffnet das Saugventil. Es schließt, wenn im Förderhub des Pumpenkolbens der angesaugte Kraftstoff verdichtet wird und in der Folge eine hydraulische Schließkraft auf den Ventilstößel bzw. das hiermit verbundene Schließelement ausübt. The further proposed for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, high-pressure pump comprises a suction valve according to the invention, which is accommodated in a housing bore of the high-pressure pump. The housing bore is preferably located in a cylinder head of the high-pressure pump and at the same time forms a pump working chamber. The suction valve, which is accommodated in the housing bore, limits the pump working space in the axial direction. A further limitation in the axial direction is experienced by the pump working chamber through a pump piston which is received in a lift-movable manner in the housing bore. In the suction stroke of the pump piston opens the suction valve. It closes when the sucked in fuel is compressed in the delivery stroke of the pump piston and as a result exerts a hydraulic closing force on the valve stem or the closing element connected thereto.

Bevorzugt ist die Gehäusebohrung als Stufenbohrung ausgeführt und bildet einen Absatz aus, an dem der Ventilkörper des Saugventils abgestützt und mittels einer Gewindeplatte axial vorgespannt ist. Durch den Absatz und die Gewindeplatte ist der Ventilkörper in axialer Richtung lagefixiert. Die Abstützung des Ventilkörpers am Absatz der Gehäusebohrung kann über eine Stirnfläche des Ventilkörpers oder über einen ringförmigen Absatz im Bereich des Außenumfangs des Ventilkörpers erfolgen. Zur Ausbildung des ringförmigen Absatzes weist der Ventilkörper einen Bereich mit vergrößertem Außendurchmesser auf. Die Abstützung über einen ringförmigen Absatzes besitzt den Vorteil, dass der Bereich des Ventilsitzes weitgehend frei von Spannungen und damit frei von Verformungen bleibt. Unabhängig davon, ob die Abstützung über eine Stirnfläche oder einen ringförmigen Absatz des Ventilkörpers erfolgt, kann zwischen dem Ventilkörper und dem Absatz der Gehäusebohrung eine Dichtscheibe eingelegt sein, um ggf. die Dichtigkeit im Sitzbereich des Saugventils zu optimieren.Preferably, the housing bore is designed as a stepped bore and forms a paragraph on which the valve body of the suction valve is supported and axially biased by a threaded plate. Through the heel and the threaded plate of the valve body is fixed in position in the axial direction. The support of the valve body at the shoulder of the housing bore can take place via an end face of the valve body or via an annular shoulder in the region of the outer circumference of the valve body. To form the annular shoulder, the valve body has an area with an enlarged outer diameter. The support via an annular shoulder has the advantage that the region of the valve seat remains largely free of stress and thus free from deformation. Regardless of whether the support takes place via an end face or an annular shoulder of the valve body, a sealing washer can be inserted between the valve body and the shoulder of the housing bore, in order to optimize the tightness in the seating area of the suction valve.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen: Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, das in die Hochdruckpumpe eingebaut ist, 1 a longitudinal section through an inventive suction valve according to a first preferred embodiment of the invention, which is installed in the high pressure pump,

2 einen Querschnitt durch den Ventilkörper des Saugventils der 1 entlang der Linie II-II, 2 a cross section through the valve body of the suction valve of 1 along the line II-II,

3 eine Draufsicht auf das plattenförmige Schließelement des Saugventils der 1, 3 a plan view of the plate-shaped closing element of the suction valve of 1 .

4 einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Sitzbereich des Saugventils und 4 a partial longitudinal section through an inventive suction valve according to a further preferred embodiment of the invention in the seating area of the suction valve and

5 einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Bereich der mechanischen Kopplung zwischen Betätigungselement und Ventilstößel. 5 a partial longitudinal section through an inventive suction valve according to another preferred embodiment of the invention in the field of mechanical coupling between the actuator and the valve lifter.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings

Das Saugventil 1 der 1 ist in eingebautem Zustand dargestellt. Es umfasst einen plattenförmigen Ventilkörper 6 mit einer axial verlaufenden Bohrung 5, in welcher ein Ventilstößel 4 hubbeweglich aufgenommen ist. Der Ventilstößel 4 trägt ein plattenförmiges Schließelement 8, das ferner in der Draufsicht in der 3 dargestellt ist. The suction valve 1 of the 1 is shown in installed condition. It comprises a plate-shaped valve body 6 with an axially extending bore 5 in which a valve tappet 4 Hubbeweglich is added. The valve lifter 4 carries a plate-shaped closing element 8th , which is further in the plan view in the 3 is shown.

Wie der 3 zu entnehmen ist, weist das plattenförmige Schließelement 8 zwei bogenförmig verlaufende Durchströmöffnungen 12 auf, welche konzentrisch zum Ventilstößel 4 angeordnet sind. Zwischen den Durchströmöffnungen 12 verbleibende Stege dienen der Aussteifung des plattenförmigen Schließelements 8. Das plattenförmige Schließelement 8 wirkt mit einem als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz 7 des Ventilkörpers 6 zusammen, in dem ferner bogenförmig verlaufende Einlassöffnungen 9 ausgebildet sind. Die Einlassöffnungen 9 werden radial innen und radial außen von zwei Ringflächen des Ventilsitzes 7 begrenzt. An den zwei Ringflächen des Ventilsitzes 7 anliegend verschließt das Schließelement 8 die Einlassöffnungen 9 des Ventilkörpers 6, so dass das Saugventil 1 geschlossen ist. Again 3 can be seen, has the plate-shaped closing element 8th two arcuate flow openings 12 on which concentric with the valve lifter 4 are arranged. Between the flow openings 12 remaining webs serve to stiffen the plate-shaped closing element 8th , The plate-shaped closing element 8th acts with a trained as a flat seat valve seat 7 of the valve body 6 together, in which further arcuate inlet openings 9 are formed. The inlet openings 9 be radially inward and radially outward of two annular surfaces of the valve seat 7 limited. At the two annular surfaces of the valve seat 7 fitting closes the closing element 8th the inlet openings 9 of the valve body 6 so that the suction valve 1 closed is.

Die Darstellung der 1 zeigt das Saugventil 1 jedoch in einer Offenstellung, in welcher Kraftstoff über die Einlassöffnungen 9 am plattenförmigen Schließelement 8 vorbei in einen Pumpenarbeitsraum 30 der Hochdruckpumpe strömt. Dabei wird das plattenförmige Schließelement 8 des Ventilstößels 4 nicht nur umströmt, sondern ferner durchströmt, da mit dem Hub des Ventilstößels 4 auch die Durchströmöffnungen 12 freigegeben werden. The presentation of the 1 shows the suction valve 1 However, in an open position, in which fuel via the inlet openings 9 on the plate-shaped closing element 8th over in a pump workroom 30 the high-pressure pump flows. In this case, the plate-shaped closing element 8th of the valve lifter 4 not only flows around, but also flows through, as with the stroke of the valve stem 4 also the flow openings 12 be released.

Um eine optimale Durchströmung des plattenförmigen Schließelements 8 zu erzielen, weist eine den Pumpenarbeitsraum 30 zugwandte Stirnfläche 13 des Ventilkörpers 6 Ausnehmungen 14 auf, die den Durchströmöffnungen 12 gegenüberliegen. For optimum flow through the plate-shaped closing element 8th To achieve, has a pump working space 30 zugwandte face 13 of the valve body 6 recesses 14 on, the the flow openings 12 are opposite.

Die Versorgung mit Kraftstoff erfolgt über Radialbohrungen 10, welche die Einlassöffnungen 9 mit einem Kraftstoffzulauf 11 verbinden. Der Ventilkörper 6 ist hierzu derart in eine Gehäusebohrung 19 der Hochdruckpumpe aufgenommen, dass um den Ventilkörper 6 herum ein Ringraum verbleibt, in den der Kraftstoffzulauf 11 mündet. Der Ringraum steht in Verbindung mit einem weiteren Druckraum 31, der oberhalb einer Gewindeplatte 21 innerhalb der Gehäusebohrung 19 ausgebildet ist. Die Gewindeplatte 21 weist zur Verbindung des Druckraums 31 mit dem Ringraum axial verlaufende Bohrungen 32 auf. Weitere axial verlaufende Bohrungen 32 gewährleisten eine hydraulische Verbindung des Druckraums 31 mit den Einlassöffnungen 9 des Ventilkörpers 6, so dass im Ergebnis der Ventilkörper 6 im Betrieb der Hochdruckpumpe von Kraftstoff umströmt wird. The supply of fuel via radial bores 10 which the inlet openings 9 with a fuel feed 11 connect. The valve body 6 is for this purpose in a housing bore 19 the high-pressure pump is added to that around the valve body 6 around an annulus remains in the the fuel feed 11 empties. The annulus is in communication with another pressure chamber 31 , which is above a threaded plate 21 inside the housing bore 19 is trained. The threaded plate 21 points to the connection of the pressure chamber 31 with the annular space axially extending holes 32 on. Other axially extending holes 32 ensure a hydraulic connection of the pressure chamber 31 with the inlet openings 9 of the valve body 6 , so as a result the valve body 6 Fuel is flowed around in the operation of the high-pressure pump.

Die Ausgestaltung und Anordnung der Einlassöffnungen 9 im Ventilkörper 6 ist dem Querschnitt der 2 zu entnehmen. Der Ventilkörper 6 weist vorliegend drei bogenförmig um die Bohrung 5 herum verlaufende Einlassöffnungen 9 auf, welche in gleichem Winkelabstand α zueinander angeordnet sind, wobei der Winkelabstand α vorliegend 120° beträgt. Die zwischen den Einlassöffnungen 9 verbleibenden Stege dienen der Aussteifung des Ventilkörpers 6. Die Anordnung der Einlassöffnungen 9 erfolgt konzentrisch zur Bohrung 5, in welcher der Ventilstößel 4 hubbeweglich aufgenommen ist. The design and arrangement of the inlet openings 9 in the valve body 6 is the cross section of 2 refer to. The valve body 6 in the present case has three arcuate around the bore 5 around inlet openings 9 on which are arranged at the same angular distance α to each other, wherein the angular distance α in the present case is 120 °. The between the inlet openings 9 remaining webs serve to stiffen the valve body 6 , The arrangement of the inlet openings 9 takes place concentrically to the bore 5 in which the valve tappet 4 Hubbeweglich is added.

Zur Betätigung des Ventilstößels 4 weist das Saugventil 1 eine Magnetspule 2 auf, die um einen Magnetkern 26 herum angeordnet ist, wobei der Magnetkern 26 und die Magnetspule 2 durch eine Hülse 27 getrennt sind. Die Hülse 27 ist an den Zylinderkopf der Hochdruckpumpe angeschweißt, so dass hierüber ferner eine Abdichtung bewirkt wird. For actuating the valve tappet 4 has the suction valve 1 a magnetic coil 2 on, around a magnetic core 26 is arranged around, wherein the magnetic core 26 and the magnetic coil 2 through a sleeve 27 are separated. The sleeve 27 is welded to the cylinder head of the high-pressure pump, so that this also a seal is effected.

Bei unbestromter Magnetspule 2 ist das Saugventil 1 geöffnet. Denn in Öffnungsrichtung wird der Ventilstößel 4 mittelbar von der Federkraft einer Feder 17 beaufschlagt, die einerseits am Magnetkern 26 und andererseits an einem plattenförmigen Anker 3 abgestützt ist. Der Anker 3 ist mit einem stiftförmigen Betätigungselement 18 verbunden, dass in Öffnungsrichtung eine mechanische Kopplung des Ankers 3 mit dem Ventilstößel 4 des Saugventils 1 bewirkt. Denn die Federkraft der Feder 17 drückt den Anker 3 und damit das stiftförmige Betätigungselement 18 in Richtung des Ventilstößels 4, so dass das stiftförmige Betätigungselement 18 am Ventilstößel 4 bzw. einem mit dem Ventilstößel 4 verbundenen Federteller 16 zur Abstützung einer Feder 15 anschlägt. Das Betätigungselement 18 ist auf dem Ventilstößel 4 radial und verschiebbar geführt. Die Federkraft der Feder 15 ist der Federkraft der Feder 17 entgegen gesetzt. Da die Federkraft der Feder 17 jedoch größer als die der Feder 15 ist, vermag die Feder 17 das Saugventil offen zu halten.With de-energized magnetic coil 2 is the suction valve 1 open. Because in the opening direction of the valve tappet 4 indirectly by the spring force of a spring 17 acted on the one hand on the magnetic core 26 and on the other hand to a plate-shaped anchor 3 is supported. The anchor 3 is with a pin-shaped actuator 18 connected, that in the opening direction, a mechanical coupling of the armature 3 with the valve lifter 4 of the suction valve 1 causes. Because the spring force of the spring 17 pushes the anchor 3 and thus the pin-shaped actuator 18 in the direction of the valve lifter 4 so that the pin-shaped actuator 18 on the valve lifter 4 or one with the valve lifter 4 connected spring plate 16 for supporting a spring 15 strikes. The actuator 18 is on the valve lifter 4 guided radially and displaceably. The spring force of the spring 15 is the spring force of the spring 17 opposed. Because the spring force of the spring 17 but bigger than the spring 15 is, can the spring 17 keep the suction valve open.

In Offenstellung vermag Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 11 über die Einlassöffnungen 9 des Ventilkörpers 6 in den Pumpenarbeitsraum 30 zu strömen. Zur selben Zeit bewegt sich ein in der Gehäusebohrung 9 aufgenommener und den Pumpenarbeitsraum 30 axial begrenzender Pumpenkolben 29 nach unten. Die Hochdruckpumpe befindet sich im Saugbetrieb. Im Förderbetrieb, d.h., wenn der Pumpenkolben 29 sich wieder nach oben bewegt, wird der im Pumpenarbeitsraum 30 vorhandene Kraftstoff verdichtet und anschließend über ein Auslassventil 28 einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt. In open position, fuel can flow from the fuel feed 11 over the inlet openings 9 of the valve body 6 into the pump workroom 30 to stream. At the same time, a moves in the housing bore 9 taken up and the pump work space 30 axially limiting pump piston 29 downward. The high pressure pump is in suction mode. In delivery mode, ie when the pump piston 29 Moves back up, which is in the pump room 30 existing fuel is compressed and then via an exhaust valve 28 a high-pressure accumulator (not shown) supplied.

Um den im Pumpenarbeitsraum 30 vorhandenen Kraftstoff auf Hochdruck zu fördern, muss das Saugventil 1 geschlossen sein. Hierzu wird die Magnetspule 2 bestromt, so dass der Anker 3 entgegen der Federkraft der Feder 17 in Richtung der Magnetspule 2 gezogen wird. Das stiftförmige Betätigungselement 18 wird dabei vom Ventilstößel 4 bzw. dem mit dem Ventilstößel 4 verbundenen Federteller 16 entkoppelt, so dass das Schließen des Saugventils 1 selbsttätig bzw. aufgrund der am Ventilstößel 4 bzw. am Schließelement 8 anliegenden hydraulischen Kräfte – unterstützt von der Federkraft der Feder 15 – erfolgt.In the pump room 30 Existing fuel to promote high pressure, the suction valve needs 1 be closed. For this purpose, the magnetic coil 2 energized, leaving the anchor 3 against the spring force of the spring 17 in the direction of the magnetic coil 2 is pulled. The pin-shaped actuator 18 is doing from the valve tappet 4 or with the valve lifter 4 connected spring plate 16 decoupled, allowing the closing of the suction valve 1 automatically or due to the valve tappet 4 or on the closing element 8th applied hydraulic forces - supported by the spring force of the spring 15 - he follows.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Ventilkörper 6 plattenförmig ausgebildet und weist einen gleichbleibenden Außendurchmesser auf. Der Ventilkörper 6 ist über die Stirnfläche 13 an einem Absatz 20 der Gehäusebohrung 19 abgestützt, wobei zwischen dem Ventilkörper 6 und dem Absatz 20 eine Dichtscheibe 22 eingelegt ist. In the embodiment of 1 is the valve body 6 plate-shaped and has a constant outer diameter. The valve body 6 is over the frontal area 13 on a heel 20 the housing bore 19 supported, being between the valve body 6 and the paragraph 20 a sealing washer 22 is inserted.

Wie in dem Beispiel der 4 dargestellt kann der Ventilkörper 6 einen Bereich mit vergrößertem Außendurchmesser zur Ausbildung eines ringförmigen Absatzes 23 aufweisen, über welchen er am Absatz 20 der Gehäusebohrung 19 abgestützt ist. Der Vorteil der Abstützung über den ringförmigen Absatz 23 besteht darin, dass der Ventilsitz 7 weitgehend frei von Spannungen und damit Verformungen bleibt, wenn der Ventilkörper 6 über die Gewindeplatte 21 axial vorgespannt wird.As in the example of 4 can show the valve body 6 an area with increased outer diameter to form an annular shoulder 23 over which he is on the heel 20 the housing bore 19 is supported. The advantage of the support over the annular shoulder 23 is that the valve seat 7 largely free of tension and thus deformation remains when the valve body 6 over the threaded plate 21 is axially biased.

In der 5 ist eine alternative Ausführungsform der mechanischen Kopplung des Ankers 3 mit dem Ventilstößel 4 dargestellt. Zur mechanischen Kopplung des Ankers 3 mit dem Ventilstößel 4 ist zwischen dem Federteller 16 und dem stiftförmigen Betätigungselement 18 eine Anschlagscheibe 25 eingelegt. Der Federteller 16 ist zudem von einer Distanzhülse 24 umgeben. Die Distanzhülse 24 ist dabei derart angeordnet, dass sie über die Federkraft der Feder 15 gegen den Ventilkörper 6 gedrückt wird. Die Anschlagscheibe 25 wird wiederum über das stiftförmige Betätigungselement 18 gegen die obere Seite der Distanzhülse 24 gedrückt. Ihre Längen sind derart abgestimmt, dass der Federteller 16, der ebenfalls an der Anschlagscheibe 25 anliegt, und der Ventilstößel 4 einen Freihub h während des Saugbetriebs ausführen können. Das heißt, dass der Ventilstößel 4 im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe einen größeren Hub ausführt als der Anker 3, so dass die Schaltzeiten verkürzt werden können. Dies wiederum hat einen geringeren Verschleiß zur Folge. Die Anschlagscheibe 25 kann auch einstückig mit dem Betätigungselement 18 ausgebildet sein. In the 5 is an alternative embodiment of the mechanical coupling of the armature 3 with the valve lifter 4 shown. For mechanical coupling of the anchor 3 with the valve lifter 4 is between the spring plate 16 and the pin-shaped actuator 18 a stop disc 25 inserted. The spring plate 16 is also of a spacer sleeve 24 surround. The spacer sleeve 24 is arranged such that it over the spring force of the spring 15 against the valve body 6 is pressed. The stop disc 25 in turn, via the pin-shaped actuator 18 against the upper side of the spacer sleeve 24 pressed. Their lengths are tuned so that the spring plate 16 , which is also on the stop disc 25 is applied, and the valve lifter 4 can carry out a free lift h during the suction operation. That means that the valve tappet 4 in the suction operation of the high-pressure pump one larger stroke than the anchor 3 , so that the switching times can be shortened. This in turn results in less wear. The stop disc 25 Can also be integral with the actuator 18 be educated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010041031 A1 [0002]

Claims

Electromagnetically controllable suction valve ( 1 ) for a high pressure pump of a fuel injection system, in particular of a common rail injection system, comprising a magnetic coil ( 2 ) and one with the magnetic coil ( 2 ) cooperating lifting armature ( 3 ) for actuating one with the armature ( 3 ) connectable valve stem ( 4 ) located in a central bore ( 5 ) of a valve body ( 6 ) Is added in a stroke, characterized in that the valve tappet ( 4 ) with a valve seat designed as a flat seat ( 7 ) of the valve body ( 6 ) cooperating, plate-shaped closing element ( 8th ) for releasing and closing at least one in the valve body ( 6 ) formed inlet opening ( 9 ).

Suction valve ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one inlet opening ( 9 ) is arranged eccentrically and / or has a curved course.

Suction valve ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one inlet opening ( 9 ) via a in the valve body ( 6 ) formed radial bore ( 10 ) with a fuel feed ( 11 ) connected is.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve body ( 6 ) several inlet openings ( 9 ), which are arranged eccentrically and / or at the same angular distance (α) to each other.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plate-shaped closing element ( 8th ) of the valve tappet ( 4 ) at least one flow opening ( 12 ) having.

Suction valve ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the at least one flow opening ( 12 ) is arranged eccentrically and / or has a curved course.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve body ( 6 ) is surrounded by fuel during operation of the high pressure pump and / or the valve body ( 6 ) for flow optimization in a plate-shaped closing element ( 8th ) facing end face ( 13 ) at least one recess ( 14 ), which preferably in overlap with the flow opening ( 12 ) of the plate-shaped closing element ( 8th ) can be brought.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve stem ( 4 ) in the closing direction of the spring force of a spring ( 15 ) is applied, which preferably on the one hand at one with the valve stem ( 4 ) connected spring plate ( 16 ) and on the other hand on the valve body ( 6 ) is supported.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature ( 3 ) in the opening direction of the spring force of a spring ( 17 ) is applied, wherein preferably the spring force of the spring ( 17 ) greater than the spring force of the spring ( 15 ) is selected.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature ( 3 ) with a pin-shaped actuating element ( 18 ) for mechanical coupling with the valve tappet ( 4 ) and that the actuating element ( 18 ) preferably on the valve stem ( 4 ) is guided.

Suction valve according to one of claims 8 to 10, characterized in that the spring plate ( 16 ) of a spacer sleeve ( 24 ) surrounded by the spring force of the spring ( 15 ) against the valve body ( 6 ) is pressed and against the valve body ( 6 ) facing away from the actuator ( 18 ) directly or via a stop disc ( 25 ) is pressed.

High-pressure pump for a fuel injection system, in particular a common-rail injection system, with a suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the suction valve ( 1 ) in a housing bore ( 19 ) of the high-pressure pump is received.

High-pressure pump according to claim 12, characterized in that the housing bore ( 19 ) is designed as a stepped bore and a paragraph ( 20 ) forms, on which the valve body ( 4 ) of the suction valve ( 1 ) and by means of a threaded plate ( 21 ) is axially biased.