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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Baugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem nebengeordneten Patentanspruch.
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Vom Markt her bekannt sind Kraftstoff-Hochdruckpumpen für Kraftstoffsysteme von Brennkraftmaschinen, insbesondere für eine Benzindirekteinspritzung. Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe kann Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich, beispielsweise stromabwärts von einer Vorförderpumpe, in einen Hochdruckbereich, insbesondere in einen Hochdruckspeicher (Rail) fördern. Solche Kraftstoff-Hochdruckpumpen können unter anderem einen Druckdämpfer aufweisen, welcher in dem Niederdruckbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe angeordnet ist. Dadurch können unerwünschte Druckpulsationen, welche beispielsweise durch die Arbeitsbewegung eines Kolbens der Kraftstoff-Hochdruckpumpe entstehen, insbesondere in dem Niederdruckbereich gedämpft werden.
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Weiterhin weisen Kraftstoff-Hochdruckpumpen häufig ein Druckbegrenzungsventil auf, welches einen Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzen kann. Somit kann ein Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbessert und mögliche Beschädigungen des Kraftstoffsystems verhindert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine hydraulische Baugruppe nach Anspruch 1, sowie durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein Druckbegrenzungsventil und ein Druckdämpfer für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe gemeinsam in der hydraulischen Baugruppe als Baueinheit ausgeführt sein können. Dadurch kann eine erforderliche Anzahl von Elementen des derart kombinierten Druckbegrenzungsventils und Druckdämpfers verringert oder sogar minimiert werden, wodurch Kosten gespart werden können. Ein separater Membrandruckdämpfer kann entfallen. Weiterhin kann das Druckbegrenzungsventil so ausgeführt sein, dass seine Funktion weniger empfindlich in Bezug auf mögliche Druckpulsationen in einem Hochdruckbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe bzw. eines von der Kraftstoff-Hochdruckpumpe gespeisten Kraftstoffsystems ist. Dadurch kann insbesondere ein ungewolltes Öffnen des Druckbegrenzungsventils vermieden werden.
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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Baugruppe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Druckpulsationsdämpfer für einen Niederdruckbereich und einem Druckbegrenzungsventil für einen Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems. Erfindungsgemäß sind der Druckpulsationsdämpfer und das Druckbegrenzungsventil als Baueinheit ausgeführt. Dadurch können das derart kombinierte Druckbegrenzungsventil und der Druckdämpfer besonders klein bauen, wobei die Funktion verbessert werden kann. Außerdem kann die erfindungsgemäße Baueinheit so ausgeführt sein, dass Druckpulsationen insbesondere in dem Niederdruckbereich, aber auch in dem Hochdruckbereich gedämpft werden können. Bei einem Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich, welcher größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert, kann das Druckbegrenzungsventil öffnen und überschüssiger Kraftstoff kann zurück in den Niederdruckbereich strömen. Der vorgebbare Schwellwert kann mittels einer geeigneten Bemessung der Geometrie der Elemente des Druckbegrenzungsventils bzw. des Druckdämpfers eingestellt werden, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen hydraulischen Baugruppe umfasst der Druckpulsationsdämpfer einen federbelasteten Stufenkolben, der auf der einen Seite, welche insgesamt einen größeren Durchmesser aufweist, einen Niederdruckraum und auf der anderen Seite, welche insgesamt einen kleineren Durchmesser aufweist, einen Hochdruckraum begrenzt. Der federbelastete Stufenkolben wird dabei aus zwei entgegengesetzten axialen Richtungen mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt. Entsprechend den besagten Durchmessern ist eine den Hochdruckraum begrenzende Stirnfläche des Stufenkolbens kleiner als eine den Niederdruckraum begrenzende Stirnfläche. Dadurch kann der Stufenkolben – vorzugsweise unter Verwendung einer axial wirkenden Feder – zwischen dem in dem Hochdruckraum herrschenden Kraftstoffdruck und dem in dem Niederdruckraum herrschenden Kraftstoffdruck in einem Gleichgewicht gehalten werden. Somit kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine hydraulische Druckdämpfung erfolgen. Der Hochdruckraum des Druckpulsationsdämpfers ist dem Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems zugeordnet und der Niederdruckraum ist dem Niederdruckbereich zugeordnet. Vor allem der Druck im Hochdruckraum beeinflusst somit die Position des Stufenkolbens. Auf Druckpulsationen reagiert der Kolben mit einer entsprechenden Verschiebung. Dabei führt die Strömung in einem Führungsspalt, der zwischen dem Stufenkolben und einer Führungsbohrung, in der der Stufenkolben aufgenommen ist, gebildet ist, zu einem Widerstand, der der Bewegung des Stufenkolbens entgegengesetzt ist und dessen Bewegung hierdurch dämpft.
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Ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Stufenkolben an einem an einer Stufe gebildeten Absatz einen Dichtabschnitt aufweist, der in einer Endstellung des Stufenkolbens mit einem gehäuseseitigen Dichtsitz zusammenwirkt. Falls der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckraum vergleichsweise niedrig ist, so kann der Stufenkolben mittels des hydraulischen Drucks in dem Niederdruckraum und gegebenenfalls der Federkraft in Richtung des Hochdruckbereichs geschoben werden und an dem Dichtabschnitt dichten. Somit kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Leckage zwischen dem Hochdruckraum und dem Niederdruckraum minimiert werden und der Wirkungsgrad verbessert werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Stufenkolben ein als Ventilschieber ausgeführtes Ventilelement des Druckbegrenzungsventils bildet. Dadurch kann die erfindungsgemäße Baueinheit zugleich als Schieberventil ausgeführt sein, wobei mittels einer durch einen hydraulischen Druckunterschied bewirkten axialen Verschiebung des Stufenkolbens die Funktion des Druckbegrenzungsventils ausgeführt wird. Dadurch können der Bauraum, der Materialaufwand und ebenso die Kosten der hydraulischen Baugruppe besonders klein gehalten werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der hydraulischen Baugruppe weist der Stufenkolben mindestens drei Durchmesserabschnitte auf, zwischen denen Steuerkanten gebildet sind, so dass eine erste Steuerkante mit kleinerem Durchmesser und eine zweite Steuerkante mit größerem Durchmesser gebildet werden, die jeweils mit gehäuseseitigen Steuerkanten zusammenarbeiten, wobei die erste Steuerkante den Hochdruckbereich mit einem stromaufwärts von der zweiten Steuerkante gelegenen Steuerraum verbinden kann, und die zweite Steuerkante den Steuerraum mit dem Niederdruckbereich verbinden kann. Beispielsweise sind mittels der Steuerkanten gebildete Steuerabschnitte axial versetzt angeordnet, so dass diese bei einer axialen Verschiebung des Stufenkolbens "nacheinander" öffnen bzw. schließen. Alternativ können die Steuerabschnitte axial derart angeordnet sein, dass diese gleichzeitig öffnen bzw. schließen. Dadurch sind eine Vielzahl von vorteilhaften Möglichkeiten für die Funktion und die konstruktive Ausführung der hydraulischen Baugruppe gegeben.
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In einer weiteren Ausgestaltung der hydraulischen Baugruppe ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil ein federbelastetes Rückschlagventil umfasst, welches in den Stufenkolben integriert ist und auf der einen Seite mit dem Niederdruckraum und auf der anderen Seite mit dem Hochdruckraum kommuniziert. Dadurch können der Druckpulsationsdämpfer und das Druckbegrenzungsventil mittels zweier verschiedener Elemente und somit unabhängig voneinander ausgeführt sein, wodurch deren Funktion verbessert werden kann. Beispielsweise kann die Feder und die Geometrie des Rückschlagventils auf eine optimale Druckbegrenzung ausgelegt sein, und die Feder und die Geometrie des Stufenkolbens kann auf eine optimale Druckpulsationsdämpfung ausgelegt sein.
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Weiterhin umfasst die Erfindung eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, welche eine hydraulische Baugruppe nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen umfasst. Dadurch kann die Kraftstoff-Hochdruckpumpe kleiner bauen und kostengünstiger ausgeführt sein, wobei die Funktionen der Druckpulsationsdämpfung und der Druckbegrenzung verbessert sein können.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe und einer darin angeordneten hydraulischen Baugruppe mit einem Druckpulsationsdämpfer und einem Druckbegrenzungsventil;
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2 eine erste Ausführungsform der hydraulischen Baugruppe von 1 in einer axialen Schnittansicht; und
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3 eine zweite Ausführungsform der hydraulischen Baugruppe von 1 in einer axialen Schnittansicht.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für eine weiter nicht dargestellte Brennkraftmaschine in einer stark vereinfachten Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird Kraftstoff über eine Saugleitung 14, mittels einer Vorförderpumpe 16, über eine Niederdruckleitung 18, über einen Einlass 19 und ein von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20 betätigbares Mengensteuerventil 22 einem Arbeitsraum 34 einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 zugeführt. Beispielsweise kann das Mengensteuerventil 22 ein zwangsweise öffenbares Einlassventil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 sein.
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Vorliegend ist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 als Kolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Kolben 30 mittels einer Nockenscheibe 32 in der Zeichnung vertikal bewegt werden kann. Stromabwärts von dem Arbeitsraum 34 ist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 über ein Auslassventil 25 und einen Auslass 27 an eine Hochdruckleitung 26 und über diese an einen Hochdruckspeicher 28 ("Common Rail") angeschlossen.
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Hydraulisch zwischen dem Einlass 19 und dem Auslass 27 ist eine hydraulische Baugruppe 36 angeordnet. Die hydraulische Baugruppe 36 umfasst einen Druckpulsationsdämpfer 38 sowie ein Druckbegrenzungsventil 40, welche zusammen als Baueinheit ausgeführt sind. Der Druckpulsationsdämpfer 38 ist primär einem in der Zeichnung stromaufwärts vom Einlassventil 22 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 angeordneten Niederdruckbereich zugeordnet. Wie weiter unten noch erläutert werden wird, kann der Druckpulsationsdämpfer 38 jedoch auch Pulsationen in einem stromabwärts der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 angeordneten Hochdruckbereich dämpfen.
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Das Druckbegrenzungsventil 40 ist einem in der 1 stromabwärts von dem Auslassventil 25 angeordneten Hochdruckbereich zugeordnet und in der 1 als federbelastetes Rückschlagventil gezeichnet und kann zu dem Niederdruckbereich hin öffnen. Wie weiter unten bei der 2 noch gezeigt werden wird, kann das Druckbegrenzungsventil 40 auch als Schieberventil ausgeführt sein. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 20 wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 42 angesteuert.
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Im Betrieb des Kraftstoffsystems 10 fördert die Vorförderpumpe 16 Kraftstoff vom Kraftstofftank 12 in die Niederdruckleitung 18. Das Mengensteuerventil 22 kann in Abhängigkeit von einem jeweiligen Bedarf an Kraftstoff geschlossen und geöffnet werden. Hierdurch wird die zu dem Hochdruckspeicher 28 geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst. Im Normalfall ist das Druckbegrenzungsventil 40 geschlossen. Beim Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 in dem Niederdruckbereich und/oder in dem Hochdruckbereich entstehende hydraulische Druckpulsationen werden mittels des Druckpulsationsdämpfers 38 gedämpft.
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Wenn in einem vom Normalfall abweichenden Betriebsfall ein Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung 26 höher ist als ein Kraftstoffdruck in einem Bereich des Einlasses 19 (zuzüglich einer Federkraft), so kann das Druckbegrenzungsventil 40 öffnen und somit kann Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 26 zurück in die Niederdruckleitung 18 strömen. Erfindungsgemäß findet dabei auch eine hydraulische "Druckübersetzung" statt, wie weiter unten noch erläutert werden wird. Durch die Funktion der Druckbegrenzung können Störungen des Betriebs und/oder eine Beschädigung von Elementen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 verhindert werden.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform der hydraulischen Baugruppe 36 von 1 in einer axialen Schnittdarstellung. Mittels Linien 41 und 43 sind jeweilige hydraulische Verbindungen zu dem Hochdruckbereich in der Zeichnung links und zu dem Niederdruckbereich in der Zeichnung rechts angedeutet. In einem Gehäuse 44, welches vorzugsweise einem Gehäuse 44 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 24 entspricht, ist ein Stufenkolben 46 in der Zeichnung horizontal verschiebbar bzw. verschiebbar längs zu einer Längsachse 48 angeordnet.
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Der Stufenkolben 46 weist in der Zeichnung von links nach rechts ansteigend drei verschieden große Durchmesser 50, 52 und 54 auf, welche ersten, zweiten und dritten Durchmesserabschnitten (ohne Bezugszeichen) entsprechen. Der Stufenkolben 46 ist ebenso wie die übrigen Elemente der hydraulischen Baugruppe 36 im Wesentlichen rotationsymmetrisch zu der Längsachse 48 aufgebaut und angeordnet.
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Der erste Durchmesserabschnitt ist an einem in der Zeichnung linken Endabschnitt des Stufenkolbens 46 gebildet, wobei der kleine Durchmesser 50 des Stufenkolbens 46 mit in axialer Richtung zunehmender Steigung zu dem mittleren Durchmesser 52 hin vergrößert wird.
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In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist der Stufenkolben 46 ohne den ersten Durchmesser 50 bzw. ohne den ersten Durchmesserabschnitt ausgeführt. Dabei geht der zweite Durchmesser 52 links in der Zeichnung sprunghaft auf null über, wodurch hochdruckseitig eine "ungestufte" Stirnfläche des Stufenkolbens 46 gebildet wird.
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Der zweite Durchmesserabschnitt an einem axial mittleren Abschnitt des Stufenkolbens 46 ist in einem Gehäuseabschnitt 56 radial geführt, wodurch sich ein radialer Führungsspalt 57 ergibt. Der Gehäuseabschnitt 56 ist vorliegend als separates Element innerhalb des Gehäuses 44 angeordnet und beispielsweise in das Gehäuse 44 eingepresst. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der Gehäuseabschnitt 56 in das Gehäuse 44 integriert ausgeführt.
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Der dritte Durchmesserabschnitt des Stufenkolbens 46 ist an einem radial inneren Wandabschnitt des Gehäuses 44 geführt, wodurch sich ein radialer Führungsspalt 59 ergibt. In einem Bereich des dritten Durchmesserabschnitts weist das Gehäuse 44 zumindest für einen radialen Abschnitt eine radial verlaufende Nut 58 auf. Die Nut 58 ist hydraulisch mit dem Niederdruckbereich verbunden, was in der Zeichnung mittels einer Linie 61 angedeutet ist.
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In einem in der Zeichnung rechten Endabschnitt des Stufenkolbens 46 weist dieser eine zylindrische Ausnehmung 60 auf, in welcher eine Schraubenfeder 62 aufgenommen ist. Die Schraubenfeder 62 ist an einer in der Zeichnung rechten Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) des Gehäuses 44 abgestützt und beaufschlagt den Stufenkolben 46 daher mit einer Kraft nach links. Die Stirnfläche weist eine zentrische Bohrung 64 auf, mittels welcher eine hydraulische Verbindung zu dem Niederdruckbereich ermöglicht wird.
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Zwischen den oben beschriebenen drei Durchmesserabschnitten sind an dem Stufenkolben 46 Steuerkanten gebildet, und zwar eine erste Steuerkante 66a mit dem vergleichsweise kleinen Durchmesser 52 und eine zweite Steuerkante 68a mit dem vergleichsweise großen Durchmesser 54. Die erste Steuerkante 66a arbeitet mit einer ersten Steuerkante 66b an dem Gehäuse 44 zusammen und die zweite Steuerkante 68a arbeitet mit einer zweiten Steuerkante 68b an dem Gehäuse 44 zusammen. Die erste Steuerkante 66b ist an einem in der Zeichnung rechten Endabschnitt des Gehäuseabschnitts 56 gebildet und die zweite Steuerkante 68b ist an einer Kante der Nut 58 gebildet. Dadurch bildet der Stufenkolben 46 ein als Ventilschieber ausgeführtes Ventilelement des Druckbegrenzungsventils 40.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform weist der Stufenkolben 46 an dem linken Endabschnitt keinen stetigen Übergang von dem ersten Durchmesser 50 zu dem zweiten Durchmesser 52 auf, sondern weist im Bereich seines linken Endes radialsymmetrisch verteilte Ausnehmungen auf. Diese Ausnehmungen bilden Strömungskanäle mit Steuerkanten 66a.
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Entsprechend der Ausführung und der Anordnung des Stufenkolbens 46, der Steuerkanten 66a, 66b, 68a, 68b und des Gehäuseabschnitts 56 werden in dem Gehäuse 44 drei Fluidräume gebildet. In einem in 2 linken Bereich des Gehäuseabschnitts 56 ist ein Hochdruckraum 70, in einem Bereich zwischen dem Gehäuseabschnitt 56 und dem dritten Durchmesserabschnitt des Stufenkolbens 46 ist ein Steuerraum 72, und in einem Bereich der Schraubenfeder 62 ist ein in 2 rechter Niederdruckraum 74 gebildet. Definiert man in der 2 entsprechend einer Öffnungsfunktion des Druckbegrenzungsventils 40 eine Stromrichtung des Kraftstoffs in der Zeichnung von links nach rechts, dann ist der Steuerraum 72 stromaufwärts von der zweiten Steuerkante 68a bzw. 68b gelegen.
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Entsprechend den unterschiedlichen Durchmessern 50, 52 und 54 des Stufenkolbens 46 ist eine den Hochdruckraum 70 begrenzende Stirnfläche des Stufenkolbens 46 kleiner als eine den Niederdruckraum 74 begrenzende Stirnfläche. Die den Hochdruckraum 70 begrenzende und hydraulisch wirksame Stirnfläche hat dabei insgesamt den Durchmesser 52, die den Niederdruckraum 74 begrenzende und hydraulisch wirksame Stirnfläche hat insgesamt den Durchmesser 54. Dadurch kann der Stufenkolben 46 – unter Mitwirkung der Schraubenfeder 62 – zwischen dem in dem Hochdruckraum 70 herrschenden Kraftstoffdruck und dem in dem Niederdruckraum 74 herrschenden Kraftstoffdruck zwischen zwei möglichen axialen Endpositionen in einem Kräftegleichgewicht gehalten werden.
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Eine jeweilige axiale Position des Stufenkolbens 46 wird dabei durch die im Hochdruckbereich und im Niederdruckbereich herrschenden Kraftstoffdrücke sowie durch die Eigenschaften der Schraubenfeder 62 bestimmt. Als Folge der ungleich großen Stirnflächen an dem Stufenkolben 46 ergibt sich sozusagen eine "Druckübersetzung" zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich. Beispielsweise ist ein Verhältnis der besagten Stirnflächen von größer als 1:10 besonders sinnvoll. Jedoch können auch stärker davon abweichende Verhältnisse der Stirnflächen nützlich sein. Das Verhältnis bestimmt unter anderem, wie stark sich Druckpulsationen im Niederdruckbereich auf den Hochdruckbereich (und gegebenenfalls umgekehrt) auswirken können.
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Weiterhin ist in der 2 zu erkennen, dass der Stufenkolben 46 an einem an einer Stufe (zwischen dem zweiten und dem dritten Durchmesserabschnitt, also dort, wo die Steuerkante 68a gebildet wird) gebildeten Absatz einen sich axial zum Gehäuseabschnitt 56 erstreckenden Dichtabschnitt 76 aufweist, der in einer in der Zeichnung linken Endstellung des Stufenkolbens 46 mit einem Dichtsitz (ohne Bezugszeichen) an dem Gehäuseabschnitt 56 zusammenwirkt.
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Ein selbsttätiger Betrieb der hydraulischen Baugruppe 36 erfolgt zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem jeweiligen Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems 10. Dies ergibt sich insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit einer Benzindirekteinspritzung, bei welchen der Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich systembedingt veränderlich ist. Dabei können drei Wertebereiche für den Kraftstoffdruck unterschieden werden.
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In einem ersten Druckbereich – beispielsweise bei weniger als 50 bar – wird der Stufenkolben 46 aufgrund des hydraulischen Druckunterschieds und der Kraft der Schraubenfeder 62 in der Zeichnung nach links gedrückt, wobei der Dichtabschnitt 76 an dem gehäuseseitigen Dichtsitz anliegt. Dadurch ergibt sich eine besonders geringe – oder sogar verschwindende – Leckage von Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich. Allerdings erfolgt in diesem Betriebsfall keine Dämpfung von Druckpulsationen.
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In einem zweiten Druckbereich – beispielsweise zwischen 50 bar und 250 bar – befindet sich der Stufenkolben 46, wie in der Zeichnung dargestellt, zwischen den zwei möglichen axialen Endpositionen. Dabei können Druckpulsationen, insbesondere in dem Niederdruckbereich, mittels einer dynamischen axialen Verschiebung des Stufenkolbens 46 verringert werden. Eine Strömung von Kraftstoff längs der den Stufenkolben 46 radial umgebenden Führungsspalte 57 und 59 bewirkt einen hydraulischen Widerstand, welcher die axiale Bewegung des Stufenkolbens 46 dämpft. Wie an der Ausführungsform von 2 zu erkennen, ist jedoch auch in dem Hochdruckbereich eine gewisse Dämpfung von Druckpulsationen mittels einer dynamischen axialen Verschiebung des Stufenkolbens 46 möglich.
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Wenn der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich einen durch die Geometrie des Stufenkolbens 46 sowie durch die Eigenschaften der Schraubenfeder 62 vorgebbaren Wert überschreitet, so wird der Stufenkolben 46 in der Zeichnung nach rechts so weit verschoben, dass der erste Steuerabschnitt mit den ersten Steuerkanten 66a und 66b öffnen kann. Dadurch können die ersten Steuerkanten 66a und 66b den Hochdruckbereich mit dem Steuerraum 72 hydraulisch verbinden, wodurch der hydraulische Druck in dem Steuerraum 72 erhöht wird.
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Bedingt durch die dadurch vergrößerte "Angriffsfläche" für den Kraftstoffdruck an dem durch die Stufe zwischen dem zweiten und dem dritten Durchmesserabschnitt gebildeten Absatz öffnet auch der zweite Steuerabschnitt mit den Steuerkanten 68a und 68b relativ rasch. Dadurch können die zweiten Steuerkanten 68a und 68b den Steuerraum 72 auch mit dem Niederdruckbereich hydraulisch verbinden, wodurch sich eine Strömung des Kraftstoffs von dem Hochdruckbereich durch den Steuerraum 72 und die Nut 58 in den Niederdruckbereich ergibt, so dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich rasch und nachhaltig gesenkt wird. Es ergibt sich somit ein rasches und nicht ein nur allmähliches Öffnen des Druckbegrenzungsventils 40 mit einer Hysterese zwischen Öffnen und Schließen. Eine Instabilität des Druckbegrenzungsventils 40 bei einem Druck nahe einem Grenzdruck wird somit vermieden.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform für die hydraulische Baugruppe 36 in einer vereinfachten Schnittdarstellung. Im Unterschied zu der 2 weist die hydraulische Baugruppe 36 von 3 ein in den Stufenkolben 46 integriertes federbelastetes Rückschlagventil 78 auf, welches die Funktion der Druckbegrenzung und somit des Druckbegrenzungsventils 40 übernimmt und auf der einen Seite mit dem Niederdruckraum 74 und auf der anderen Seite mit dem Hochdruckraum 70 hydraulisch kommuniziert. Das Rückschlagventil 78 kann zu dem Niederdruckbereich hin öffnen.
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Das Rückschlagventil 78 ist in einer zentrisch angeordneten axialen Längsbohrung 80 des Stufenkolbens 46 angeordnet und umfasst eine Ventilkugel 82 sowie eine mit der Ventilkugel 82 zusammenwirkende Ventilfeder 84. Um den für diese Elemente erforderlichen Hohlraum zu schaffen, ist der Stufenkolben 46 beispielsweise – anders als in der 3 dargestellt – aus mehreren miteinander verbundenen Teilen hergestellt.
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Weiterhin ist der Gehäuseabschnitt 56 in dem Gehäuse 44 integriert angeordnet. Der Stufenkolben 46 weist nur den zweiten und den dritten Durchmesser 52 und 54 auf, und die Nut 58 in dem Gehäuse 44 ist in der Ausführungsform von 3 nicht vorhanden. Ähnlich wie bei 2 sind die radialen Führungsspalte 57 und 59 zwischen dem Stufenkolben 46 und dem Gehäuse 44 groß genug bemessen, um bei einer axialen Verschiebung des Stufenkolbens 46 eine genügende hydraulische Durchströmung zu ermöglichen. Ebenfalls weist die hydraulische Baugruppe 36 bzw. der Stufenkolben 46 eine hydraulische "Druckübersetzung" zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich ähnlich zu der Ausführungsform von 2 auf.
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Der Betrieb der hydraulischen Baugruppe 36 erfolgt im Hinblick auf die Druckdämpfung ähnlich, wie bei der 2 bereits beschrieben. Jedoch kann dann, wenn der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert, das Rückschlagventil 78 gemäß 3 unabhängig von der axialen Position des Stufenkolbens 46 öffnen. Somit kann überschüssiger Kraftstoff zurück in den Niederdruckbereich strömen, wodurch sich ebenfalls die erforderliche Druckbegrenzung in dem Hochdruckbereich ergibt.
