DE102013218844A1

DE102013218844A1 - Elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil

Info

Publication number: DE102013218844A1
Application number: DE201310218844
Authority: DE
Inventors: Achim Meisiek; Stefan Kolb; Michael Imhof; Tobias Landenberger; Hans Heber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19
Also published as: WO2015039960A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, umfassend ein Ventilschließelement (1), das in einer Axialbohrung (2) eines Ventilkörpers (3) hubbeweglich aufgenommen und in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder (4) beaufschlagt ist, ferner umfassend einen Magnetaktor (5) mit einem Anker (6) zur Betätigung des Ventilschließelements (1) sowie eine Verschlussschraube (7) zur Lagefixierung des Saugventils in einer Gehäusebohrung (8) der Hochdruckpumpe. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verschlussschraube (7) zugleich als Träger für den Magnetaktor (5) dient. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil.

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.
Stand der Technik
Ein elektromagnetisch ansteuerbares Saug- bzw. Einlassventil für eine Hochdruckpumpe geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 027 745 A1 hervor. Das Einlassventil ist in einen Zylinderkopf der Hochdruckpumpe integriert und führt einem Pumpenarbeitsraum, der in einer Zylinderbohrung des Zylinderkopfes ausgebildet ist, Brennstoff zu. Durch Ansteuern des Einlassventils ist eine Zumessung des Brennstoffs möglich, so dass eine Vollbefüllung oder Teilbefüllung des Pumpenarbeitsraums erreicht werden kann. Die Ansteuerung des Einlassventils erfolgt elektromagnetisch unter Zuhilfenahme einer Magnetspule. Bei stromlos geschalteter Magnetspule ist das Einlassventil vorzugsweise geschlossen. Um den Wirkungsgrad eines durch die Magnetspule erzeugten Magnetkreises zu erhöhen, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass eine Verschlussschraube, mittels welcher das Einlassventil am Zylinderkopf fixiert ist, aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist. Zur Fixierung des Einlassventils ist die Verschlussschraube in den Zylinderkopf eingeschraubt, so dass ein Ventilkörper des Einlassventils gegen eine am Zylinderkopf ausgebildete Anlagefläche gepresst wird. Die Presskraft der Verschlussschraube wirkt hierbei mittelbar über ein Ventilteil auf den Ventilkörper. Das Ventilteil kann ebenfalls aus einem ferromagnetischen Material gebildet sein, um die Magnetkraft der Magnetspule zu erhöhen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe anzugeben, das besonders kompakt bauend gestaltet und einfach zu montieren ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird das elektromagnetisch ansteuerbare Saugventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner wird eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil vorgeschlagen.
Offenbarung der Erfindung
Das für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, vorgeschlagene elektromagnetisch ansteuerbare Saugventil umfasst ein Ventilschließelement, das in einer Axialbohrung eines Ventilkörpers hubbeweglich aufgenommen und in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. Das Saugventil umfasst ferner einen Magnetaktor mit einem Anker zur Betätigung des Ventilschließelements sowie eine Verschlussschraube zur Lagefixierung des Saugventils in einer Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verschlussschraube zugleich als Träger für den Magnetaktor dient. Das heißt, dass der Magnetaktor über die Verschlussschraube gehalten ist, wenn diese zur Lagefixierung des Saugventils in die Gehäusebohrung eingesetzt wird. Die Verschlussschraube vereint somit mehrere Funktionen in einem Bauteil, so dass das elektromagnetisch ansteuerbare Saugventil besonders kompakt bauend gestaltet werden kann. Ferner können der Magnetaktor und die Verschlussschraube vormontiert und als vormontierte Einheit in die Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe zur Lagefixierung des Saugventils eingesetzt werden. Dadurch wird die Montage des Saugventils vereinfacht.
Zur Aufnahme des Magnetaktors weist die Verschlussschraube bevorzugt eine zentrale Bohrung auf. Das heißt, dass die Verschlussschraube bevorzugt als Hohlkörper ausgebildet ist. Außenumfangseitig weist die Verschlussschraube ferner, zumindest abschnittsweise, ein Außengewinde auf, das eine Verschraubung mit einem in einer Gehäusebohrung einer Hochdruckpumpe ausgebildeten Innengewinde erlaubt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Magnetaktor eine Magnetspule, die unmittelbar oder mittelbar an einem vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz der Verschlussschraube abgestützt ist. Die unmittelbare oder mittelbare Abstützung an dem Absatz bewirkt, dass die Magnetspule von der Verschlussschraube getragen und in einer axialen Richtung lagefixiert wird.
Zur Ausbildung des vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatzes ist die zentrale Bohrung der Verschlussschraube bevorzugt als Stufenbohrung ausgeführt. Der Durchmesserversprung im Bereich der Stufe bildet dann den radial verlaufenden ringförmigen Absatz aus.
Weiterhin bevorzugt umfasst der Magnetaktor einen Magnetkern, der unmittelbar oder mittelbar an einem vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz der Verschlussschraube abgestützt ist. Die unmittelbare oder mittelbare Abstützung an dem Absatz bewirkt, dass der Magnetkern von der Verschlussschraube getragen und in einer axialen Richtung lagefixiert wird. Zur Ausbildung des vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatzes kann die zentrale Bohrung der Verschlussschraube wiederum als Stufenbohrung ausgeführt sein.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Magnetspule in den Magnetkern eingesetzt und mittelbar über den Magnetkern an dem vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz der Verschlussschraube abgestützt ist. Auf diese Weise wird eine besonders kompakt bauende Anordnung erreicht.
Zur Aufnahme der Magnetspule besitzt der Magnetkern bevorzugt einen Ringraum, der weiterhin bevorzugt mittels eines in den Ringraum eingesetzten Ringkörpers fluiddicht verschlossen ist. Der Ringkörper dichtet demnach den Ringraum des Magnetkerns nach außen hin ab, so dass die Magnetspule trocken aufgenommen ist. Der Ringkörper kann hierzu aus Metall oder Kunststoff gefertigt und in den Ringraum eingepresst sein. Diese Maßnahme verringert den Montage- und Abdichtungsaufwand.
Vorteilhafterweise besitzt die Verschlussschraube einen vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz zur Ausbildung eines Hubanschlags für den Anker. Zur Ausbildung des Absatzes kann die zentrale Bohrung der Verschlussschraube als Stufenbohrung ausgeführt sein, so dass der Durchmesserversprung im Bereich der Stufe zur Ausbildung des radial verlaufenden ringförmigen Absatzes führt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die zentrale Bohrung der Verschlussschraube mehrere Stufen zur Ausbildung von wenigstens zwei radial verlaufenden ringförmigen Absätzen zur Abstützung der Magnetspule und/oder des Magnetkerns sowie zur Ausbildung eines Ankerhubanschlags auf.
Weiterhin bevorzugt ist der Anker von der Federkraft einer Feder beaufschlagt, deren Aufgabe es ist, den Anker in seine Ausgangslage zurückzustellen, wenn die Bestromung der Magnetspule beendet wird. Die Federkraft der den Anker beaufschlagenden Feder ist vorzugsweise der Federkraft der das Ventilschließelement in Schließrichtung beaufschlagenden Feder entgegen gesetzt. Das heißt, dass die Federkraft der den Anker beaufschlagenden Feder in Öffnungsrichtung wirkt. Weiterhin vorzugsweise drückt die Federkraft den Anker in Richtung des als Hubanschlag dienenden ringförmigen Absatzes der Verschlussschraube, so dass bei unbestromter Magnetspule die Federkraft der Feder den Anker in Anlage mit dem Hubanschlag hält und das Saugventil geöffnet ist. Mit Bestromung der Magnetspule wird eine der Federkraft der Feder entgegen wirkende Magnetkraft bewirkt, die dazu führt, dass der Anker vom Hubanschlag abhebt und sich in Richtung der Magnetspule bzw. des Magnetkerns bewegt. Vorzugsweise ist zwischen dem Magnetkern und dem Anker eine Restluftspaltscheibe angeordnet, welche ebenfalls als Hubanschlag dient und zudem eine magnetische Trennung bewirkt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Verschlussschraube eine Stirnfläche zur Abstützung am Ventilkörper besitzt, die vorzugsweise gestuft ausgeführt ist. Weiterhin vorzugsweise ist ein zentraler Bereich der gestuft ausgeführten Stirnfläche abgesenkt, so dass ein radial außen liegender Kragen ausgebildet wird, der den Ventilkörper des Saugventils beim Einschrauben in die Gehäusebohrung umgreift. Über die Verschlussschraube ist auf diese Weise eine Lagefixierung des Saugventils in axialer und radialer Richtung bewirkbar. Ferner wird der Ventilkörper beim Einschrauben der Verschlussschraube in die Gehäusebohrung zentriert. Um die Presskraft der Verschlussschraube auf den Ventilkörper zu erhöhen, kann die gestuft ausgeführte Stirnfläche ferner eine ringförmige Auflagefläche oder Beißkante besitzen.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus eine Hochdruckpumpe mit einem erfindungsgemäßen Saugventil zur Verbindung eines Pumpenarbeitsraums der Hochdruckpumpe mit einem Kraftstoffzulauf vorgeschlagen. Der Ventilkörper des Saugventils ist dabei mittels der Verschlussschraube in der Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe lagefixiert. Die bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Saugventil erwähnten Vorteile treffen analog auf die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe zu, so dass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil, das in eine Gehäusebohrung einer Hochdruckpumpe eingesetzt ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das in der Figur schematisch in einem Längsschnitt dargestellte Saugventil umfasst einen plattenförmigen Ventilkörper 3 mit einer Axialbohrung 2, in der ein Ventilschließelement 1 hubbeweglich aufgenommen ist. In Schließrichtung ist das Ventilschließelement 1 von der Federkraft einer Feder 4 beaufschlagt, die vorliegend als Schraubendruckfeder ausgebildet ist und einerseits am Ventilkörper 3, andererseits mittelbar über einen Federteller 25 an dem Ventilschließelement 1 abgestützt ist. Um das Ventilschließelement 1 entgegen der Federkraft der Feder 4 in eine Offenstellung zu bewegen, ist ferner ein Magnetaktor 5 vorgesehen, der einen Magnetspule 9 sowie einen Magnetkern 11 umfasst. Die Magnetspule 9 wirkt mit einem hubbeweglichen Anker 6 zusammen, der wie der Magnetaktor 5 in einer zentralen Bohrung 26 einer Verschlussschraube 7 zur Lagefixierung des Saugventils innerhalb einer Gehäusebohrung 8 aufgenommen ist. Die zentrale Bohrung 26 der Verschlussschraube 7 ist vorliegend als Stufenbohrung ausgeführt und bildet im Bereich ihrer Stufen radial verlaufende ringförmige Absätze 10, 14 aus. Der Absatz 10 dient der axialen Abstützung des Magnetkerns 11, in den die Magnetspule 9 integriert ist. Der Magnetkern 11 weist hierzu einen Ringraum 12 auf, in den die Magnetspule 9 von oben, das heißt von der dem Anker 6 abgewandten Seite, eingesetzt ist. Der Ringraum 12 ist über einen eingepressten Ringkörper 13 fluiddicht verschlossen, so dass die Magnetspule 9 trocken im Ringraum 12 des Magnetkerns 11 aufgenommen ist. Der weitere Absatz 14 der zentralen Bohrung 26 der Verschlussschraube 7 dient als Hubanschlag für den Anker 6, der in Richtung des Absatzes 14 bzw. des Hubanschlages von der Federkraft einer Feder 15 beaufschlagt wird. Ein weiterer Hubanschlag wird durch eine zwischen dem Magnetkern 11 und dem Anker 6 eingelegte Restluftspaltscheibe 23 ausgebildet.
Bei unbestromter Magnetspule 9 wird das Ventilschließelement 1 in Schließrichtung von der Federkraft der Feder 4 beaufschlagt. Ferner liegen am Ventilschließelement 1 hydraulische Kräfte an, die entweder ein Öffnen des Saugventils entgegen der Federkraft der Feder 4 oder das Schließen bewirken. Darüber hinaus kann die axiale Lage des Ventilschließelements 1 über den Magnetaktor 5 beeinflusst werden, indem die Magnetspule 9 des Magnetaktors 5 bestromt wird. In Abhängigkeit von der Magnetkraft der Magnetspule 9 öffnet das Saugventil mehr oder weniger, so dass hierüber die Zumessung von Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum 17 der Hochdruckpumpe vorgenommen werden kann.
Der Pumpenarbeitsraum 17 ist Teil der in einem Gehäuseteil 19 der Hochdruckpumpe ausgebildeten Gehäusebohrung 8, in welche das Saugventil vorliegend in der Weise eingesetzt ist, dass der Ventilkörper 3 den Pumpenarbeitsraum 17 in axialer Richtung begrenzt. Die Gehäusebohrung 8 ist wiederum als Stufenbohrung ausgeführt, so dass ein Absatz 27 ausgebildet wird, an welchem der Ventilkörper 3 des Saugventils mittelbar über eine Dichtscheibe 24 abgestützt ist. Über die eine ebenfalls in die Gehäusebohrung 8 eingesetzte Verschlussschraube 7 wird der Ventilkörper 3 bzw. das Saugventil gegen den Absatz 27 gedrückt und damit lagefixiert. Die Verschlussschraube 7 besitzt hierzu eine gestuft ausgeführte Stirnfläche 16 mit einer ringförmigen Anlagefläche zur Anlage am Ventilkörper 3, so dass auf den Ventilkörper 3 eine hohe Presskraft wirkt. Die Presskraft dichtet den Pumpenarbeitsraum 17 gegenüber dem als Kraftstoffzulauf 18 dienenden Teil der Gehäusebohrung 8 ab. Eine Abdichtung der Gehäusebohrung 8 gegenüber Außen wird durch eine ringförmige Dichtung 20 erreicht, die in einer außenumfangseitigen Ringnut der Verschlussschraube 7 angeordnet ist.
Die Verschlussschraube 7 des dargestellten erfindungsgemäßen Saugventils besitzt jedoch nicht nur die Funktion einer Lagefixierung, sondern ferner die Funktion eines Trägers. Denn innerhalb der zentralen Bohrung 26 sind nicht nur sämtliche Komponenten des Magnetaktors 5 aufgenommen, sondern zugleich am ringförmigen Absatz 10 abgestützt. Der Magnetaktor 5 wird demnach über die Verschlussschraube 7 gehalten. Dies erlaubt nicht nur eine besonders kompakt bauende Anordnung, sondern erleichtert ferner die Montage, da der Magnetaktor 5 und die Verschlussschraube 7 vormontiert und als Einheit in die Gehäusebohrung 8 des Gehäuseteils 19 der Hochdruckpumpe eingesetzt werden können.
Um den erforderlichen elektrischen Anschluss der Magnetspule 9 herzustellen, ist die Verschlussschraube 7 nach außen hin offen gestaltet, so dass sie in der Lage ist einen Stecker 21 aufzunehmen, über den eine elektrische Kontaktierung eines Spulendrahtendes 22 der Magnetspule 9 bewirkbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010027745 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, umfassend ein Ventilschließelement (1), das in einer Axialbohrung (2) eines Ventilkörpers (3) hubbeweglich aufgenommen und in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder (4) beaufschlagt ist, ferner umfassend einen Magnetaktor (5) mit einem Anker (6) zur Betätigung des Ventilschließelements (1) sowie eine Verschlussschraube (7) zur Lagefixierung des Saugventils in einer Gehäusebohrung (8) der Hochdruckpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (7) zugleich als Träger für den Magnetaktor (5) dient.
Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor (5) eine Magnetspule (9) umfasst, die unmittelbar oder mittelbar an einem vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz (10) der Verschlussschraube (7) abgestützt ist.
Saugventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor (5) einen Magnetkern (11) umfasst, der unmittelbar oder mittelbar an einem vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz (10) der Verschlussschraube (7) abgestützt ist.
Saugventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (9) in den Magnetkern (11) eingesetzt und mittelbar über den Magnetkern (11) an dem vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz (10) der Verschlussschraube (7) abgestützt ist.
Saugventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (11) einen Ringraum (12) zur Aufnahme der Magnetspule (9) besitzt, wobei der die Magnetspule (9) aufnehmende Ringraum (12) vorzugsweise mittels eines in den Ringraum (12) eingesetzten Ringkörpers (13) fluiddicht verschlossen ist.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (7) einen vorzugsweise radial verlaufenden ringförmigen Absatz (14) zur Ausbildung eines Hubanschlags für den Anker (6) besitzt.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) von der Federkraft einer Feder (15) beaufschlagt ist, die vorzugsweise der Federkraft der Feder (4) entgegen gesetzt ist.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (7) eine Stirnfläche (16) zur Abstützung am Ventilkörper (3) besitzt, die vorzugsweise gestuft ausgeführt ist.
Hochdruckpumpe mit einem Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verbindung eines Pumpenarbeitsraums (17) der Hochdruckpumpe mit einem Kraftstoffzulauf (18), wobei der Ventilkörper (3) des Saugventils mittels der Verschlussschraube (7) in der Gehäusebohrung (8) der Hochdruckpumpe lagefixiert ist.