DE102016219722A1

DE102016219722A1 - Controllable suction valve for a high pressure pump, high pressure pump

Info

Publication number: DE102016219722A1
Application number: DE102016219722.3A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wessner; Martin Katz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein steuerbares Saugventil (1) zur Befüllung eines Hochdruckelementraums (2) einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff, umfassend einen mit einem Ventilsitz (3) zusammenwirkenden axial beweglichen Ventilstößel (4), der mehrteilig ausgeführt ist und ein in einer Führungsbohrung (5) axial beweglich aufgenommenes erstes Stößelteil (6) mit einer in Dichtkontakt mit dem Ventilsitz (3) bringbaren Dichtfläche (7) sowie ein mit dem ersten Stößelteil (6) koppelbares zweites Stößelteil (8) umfasst. Erfindungsgemäß ist das erste Stößelteil (6) von einer Axialbohrung (9) durchsetzt, in der das zweite Stößelteil (8) axial beweglich aufgenommen ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem solchen Saugventil.The invention relates to a controllable suction valve (1) for filling a high-pressure element space (2) of a high-pressure pump with fuel, comprising an axially movable valve tappet (4) which cooperates with a valve seat (3) and is designed in several parts and one axially in a guide bore (5) movably received first plunger part (6) with a in sealing contact with the valve seat (3) can be brought sealing surface (7) and with the first plunger part (6) coupled to the second plunger part (8). According to the invention, the first plunger part (6) is penetrated by an axial bore (9), in which the second plunger part (8) is received in an axially movable manner.
Furthermore, the invention relates to a high pressure pump for a fuel injection system, in particular for a common rail injection system, with such a suction valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein steuerbares Saugventil zur Befüllung eines Hochdruckelementraums einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem solchen Saugventil.The invention relates to a controllable suction valve for filling a high pressure element space of a high pressure pump with fuel having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a high pressure pump for a fuel injection system, in particular for a common rail injection system, with such a suction valve.

Stand der TechnikState of the art

Eine Hochdruckpumpe der vorstehend genannten Art weist mindestens ein Pumpenelement mit einem Hochdruckelementraum auf, der von einem hubbeweglichen Pumpenkolben begrenzt wird. In Abhängigkeit von den Hubbewegungen des Pumpenkolbens wird Kraftstoff in den Hochdruckelementraum angesaugt, verdichtet und anschließend über einen Hochdruckauslass einem Hochdruckspeicher zugeführt. Der Kraftstoff gelangt in den Hochdruckelementraum über ein Saugventil, das als mechanisches Saugventil oder steuerbares, insbesondere als elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil ausgebildet sein kann. Das steuerbare Saugventil besitzt den Vorteil, dass es aktiv geöffnet und geschlossen werden kann, so dass hierüber eine genaue Mengenzumessung erfolgen kann. Beispielsweise kann das Saugventil über eine Saugphase der Hochdruckpumpe hinweg geöffnet bleiben, um eine überschüssige Menge Kraftstoff aus dem Hochdruckelementraum zurück in einen Zulaufbereich der Hochdruckpumpe zu schieben. Dies setzt voraus, dass das Saugventil gegen den sich im Hochdruckelementraum aufbauenden Druck weiterhin geöffnet bleibt. Dies kann – in Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung des Saugventils als stromlos offenes oder als stromlos geschlossenes Ventil – durch eine starke in Öffnungsrichtung wirkende Feder und/oder durch eine entsprechende Bestromung eines der Steuerung des Saugventils dienenden Elektromagneten sichergestellt werden.A high-pressure pump of the aforementioned type has at least one pump element with a high pressure element space which is delimited by a liftable pump piston. Depending on the strokes of the pump piston fuel is sucked into the high pressure element space, compressed and then fed via a high-pressure outlet to a high-pressure accumulator. The fuel enters the high-pressure element chamber via a suction valve, which can be designed as a mechanical suction valve or controllable, in particular as an electromagnetically controllable suction valve. The controllable suction valve has the advantage that it can be actively opened and closed, so that this can be done a precise Mengenzumessung. For example, the suction valve can remain open over a suction phase of the high-pressure pump in order to push an excess amount of fuel from the high-pressure element space back into an inlet region of the high-pressure pump. This presupposes that the suction valve remains open against the pressure building up in the high pressure element space. This can be ensured - depending on the specific configuration of the suction valve as a normally open or normally closed valve - by a strong spring acting in the opening direction and / or by a corresponding energization of the control of the suction valve serving electromagnet.

Darüber hinaus sind steuerbare Saugventile bekannt, bei denen die Bestromung des Elektromagneten zum Schließen des Saugventils erfolgt. Ein solches Saugventil geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift DE 10 2012 222 442 A1 hervor. Um beim Schließen den Verschleiß im Bereich einer an einen Ventilkörper anschlagenden Dichtfläche eines Ventilkolbens des Saugventils zu mindern, ist dieser mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgeführt, wobei die Teile relativ zueinander beweglich sind. Demzufolge können die Teile separat voneinander zurückgestellt werden, so dass die bewegte Masse des an den Ventilkörper anschlagenden Teils reduziert wird. Entsprechend verringert sich der Verschleiß im Bereich der Anschlag- bzw. Dichtfläche und die Lebensdauer des Saugventils steigt.In addition, controllable suction valves are known in which the energization of the electromagnet to close the suction valve. Such a suction valve is an example of the published patent application DE 10 2012 222 442 A1 out. In order to reduce the wear in the region of a stop against a valve body sealing surface of a valve piston of the suction valve when closing, this is a multi-part, in particular made in two parts, wherein the parts are movable relative to each other. Consequently, the parts can be reset separately from each other, so that the moving mass of the abutting member to the valve body is reduced. Accordingly, the wear in the area of the stop or sealing surface decreases and the service life of the suction valve increases.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein steuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, das eine hohe Lebensdauer besitzt und in der Weise steuerbar ist, dass eine genaue Mengenzumessung möglich ist. Insbesondere soll ein vorzeitiges Schließen des Saugventils sicher verhindert werden, wenn die Mengenzumessung erfordert, dass eine überschüssige Menge Kraftstoff aus dem Hochdruckelementraum wieder ausgeschoben werden muss. Der Einsatz starker Federn und/oder hoher Magnetkräfte soll dabei möglichst vermieden werden, um einen energieeffizienten Betrieb des Saugventils zu ermöglichen.Based on the above-mentioned prior art, the present invention seeks to provide a controllable suction valve for a high pressure pump of a fuel injection system, which has a long life and is controllable in such a way that a precise Mengenzumessung is possible. In particular, a premature closing of the suction valve should be reliably prevented if the Mengenzumessung requires that an excess amount of fuel from the Hochdruckelementraum must be pushed out again. The use of strong springs and / or high magnetic forces should be avoided as much as possible in order to enable energy-efficient operation of the suction valve.

Zur Lösung der Aufgabe wird das steuerbare Saugventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil vorgeschlagen.To solve the problem, the controllable suction valve is specified with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. Furthermore, a high pressure pump is proposed with such a suction valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das zur Befüllung eines Hochdruckelementraums einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff vorgeschlagene steuerbare Saugventil umfasst einen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden axial beweglichen Ventilstößel, der mehrteilig ausgeführt ist. Der Ventilstößel umfasst ein erstes Stößelteil, das in einer Führungsbohrung axial beweglich aufgenommen ist und eine in Dichtkontakt mit dem Ventilsitz bringbare Dichtfläche besitzt. Darüber hinaus umfasst der Ventilstößel ein mit dem ersten Stößelteil koppelbares zweites Stößelteil. Erfindungsgemäß ist das erste Stößelteil von einer Axialbohrung durchsetzt, in der das zweite Stößelteil axial beweglich aufgenommen ist.The proposed for filling a high-pressure element space of a high-pressure pump with fuel controllable suction valve comprises a cooperating with a valve seat axially movable valve tappet, which is designed in several parts. The valve stem comprises a first plunger part, which is received in an axially movable manner in a guide bore and has a sealing surface which can be brought into sealing contact with the valve seat. In addition, the valve stem comprises a second plunger part which can be coupled to the first plunger part. According to the invention, the first plunger part is penetrated by an axial bore, in which the second plunger part is received axially movable.

Bei dem erfindungsgemäßen Saugventil ist das mit dem Ventilsitz zusammenwirkende erste Stößelteil als Hohlkörper ausgeführt. Das heißt, es wird eine Reduzierung der bewegten Masse erreicht. Entsprechend können die zum Öffnen und Schließen des Saugventils erforderlichen Kräfte minimiert werden, wodurch der Energiebedarf des Saugventils sinkt, so dass ein energieeffizienter Betrieb möglich ist. Mit der Reduzierung der bewegten Masse sinkt auch der Verschleiß im Bereich der in Dichtkontakt mit dem Ventilsitz gelangenden Dichtfläche des ersten Stößelteils. Dies führt dazu, dass die Robustheit des Saugventils steigt.In the suction valve according to the invention, the cooperating with the valve seat first plunger part is designed as a hollow body. That is, it is achieved a reduction of the moving mass. Accordingly, the forces required to open and close the suction valve can be minimized, whereby the energy consumption of the suction valve decreases, so that energy-efficient operation is possible. With the reduction of the moving mass also decreases the wear in the region of reaching in sealing contact with the valve seat sealing surface of the first plunger part. This leads to the fact that the robustness of the suction valve increases.

Die mehrteilige Ausführung des Ventilstößels erlaubt zudem die Realisierung unterschiedlicher Ansteuerungskonzepte, die weiter unten näher beschrieben werden. Denn dadurch, dass das zweite Stößelteil im ersten Stößelteil axial beweglich aufgenommen ist, kann sich das zweite Stößelteil zumindest über einen Teilhubbereich sowohl allein, als auch gemeinsam mit dem ersten Stößelteil bewegen. Letzteres setzt eine Kopplung der beiden Stößelteile voraus, die mechanisch, beispielsweise durch einen Anschlag, bewirkt werden kann. Ebenso kann ein Teilhub des ersten Stößelteils unabhängig vom zweiten Stößelteil realisiert werden.The multi-part design of the valve stem also allows the realization of different control concepts, which are described in more detail below. Because the fact that the second plunger part is received axially movable in the first plunger part, the second plunger part can move at least over a Teilhubbereich both alone, as well as together with the first plunger part. The latter requires a coupling of the two plunger parts, which can be effected mechanically, for example by a stop. Likewise, a partial lift of the first plunger part can be realized independently of the second plunger part.

Die sich zumindest zweitweise unabhängig voneinander bewegenden Stößelteile können unterschiedliche Funktionen übernehmen. Während das erste Stößelteil, das die in Dichtkontakt mit dem Ventilsitz bringbare Dichtfläche aufweist, die eigentliche Funktion des Ventilstößels übernimmt, kann das zweite Stößelteil eine andere Funktion besitzen. Beispielsweise kann das zweite Stößelteil der Strömungsoptimierung dienen und/oder zur Steuerung des Massenstroms eingesetzt werden.The at least secondarily independently moving plunger parts can assume different functions. While the first plunger part, which has the sealing surface which can be brought into sealing contact with the valve seat, takes on the actual function of the valve plunger, the second plunger part can have a different function. For example, the second plunger part of the flow optimization serve and / or be used to control the mass flow.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das zweite Stößelteil an seinem dem Hochdruckelementraum zugewandten Ende einen das erste Stößelteil in axialer Richtung überragenden tellerförmigen Endabschnitt auf, an dem eine in einen Strömungspfad des Kraftstoffs hineinragende Steuerkante ausgebildet ist. Über die Steuerkante ist der Massenstrom in den Hochdruckelementraum bzw. in umgekehrter Richtung in Abhängigkeit vom Hub des zweiten Stößelteils steuerbar.According to a preferred embodiment of the invention, the second plunger part at its end facing the high pressure element space on a first plunger part in the axial direction superior plate-shaped end portion on which a projecting into a flow path of the fuel control edge is formed. About the control edge of the mass flow in the high pressure element space or in the reverse direction in response to the stroke of the second plunger part is controllable.

Bevorzugt wird die Steuerkante durch eine Außenumfangsfläche des tellerförmigen Endabschnitts des zweiten Stößelteils oder durch eine umlaufende Geometrie gebildet, die auf einer dem ersten Stößelteil zugewandten Fläche des tellerförmigen Endabschnitts angeordnet ist. Die Geometrie kann beispielsweise in Form einer Wulst ausgebildet sein. Die konkrete Ausgestaltung der Steuerkante hängt insbesondere vom Verlauf des Strömungspfads des Kraftstoffs ab. Sowohl über die Außenumfangsfläche als auch über eine umlaufende Geometrie lässt sich in einfacher Weise eine den Massenstrom beeinflussende Steuerkante realisieren.Preferably, the control edge is formed by an outer peripheral surface of the plate-shaped end portion of the second plunger part or by a circumferential geometry, which is arranged on a first plunger part facing surface of the plate-shaped end portion. The geometry may be formed, for example in the form of a bead. The specific design of the control edge depends in particular on the course of the flow path of the fuel. Both over the outer peripheral surface and over a circumferential geometry can be realized in a simple way a mass flow influencing control edge.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuerkante mit einem den Hochdruckelementraum begrenzenden Ventilkörper des Saugventils oder einem das Saugventil aufnehmenden Gehäuseteil der Hochdruckpumpe drosselnd zusammenwirkt. Beispielsweise kann das Saugventil in ein Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe integriert sein, so dass der Ventilsitz für den Ventilstößel durch das Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausgebildet wird und ein Ventilkörper zur Ausbildung des Ventilsitzes entfallen kann. In diesem Fall wirkt die am zweiten Stößelteil ausgebildete Steuerkante mit dem Gehäuseteil drosselbildend zusammen. Da die Steuerkante an einem das erste Stößelteil überragenden tellerförmigen Endabschnitt des zweiten Stößelteils ausgebildet ist, kommt es in Zulaufrichtung des Kraftstoffs stromabwärts des Ventilsitzes zur Ausbildung einer Drossel. Beim Ausschieben einer überschüssigen Menge aus dem Hochdruckelementraum strömt der Kraftstoff in die umgekehrte Richtung, so dass er erst die Drossel passieren muss. Da der Druck hinter der Drossel abfällt, wirken auf das erste Stößelteil in Schließrichtung geringere hydraulische Druckkräfte. Auf diese Weise verringert die Drossel die Gefahr eines vorzeitigen Schließens des Saugventils.In a further development of the invention, it is proposed that the control edge cooperate throttling with a valve body of the suction valve delimiting the high-pressure element space or a housing part of the high-pressure pump receiving the suction valve. For example, the suction valve may be integrated into a housing part of a high-pressure pump, so that the valve seat for the valve tappet is formed by the housing part of the high-pressure pump and a valve body for forming the valve seat can be dispensed with. In this case, the control edge formed on the second plunger part cooperates with the housing part to form a throttle. Since the control edge is formed on a plate-shaped end portion of the second plunger part which projects beyond the first plunger part, a throttle is formed in the inlet direction of the fuel downstream of the valve seat. When pushing out an excess amount from the high-pressure element space, the fuel flows in the reverse direction, so that it must first pass through the throttle. Since the pressure drops behind the throttle act on the first plunger part in the closing direction lower hydraulic pressure forces. In this way, the throttle reduces the risk of premature closing of the suction valve.

Vorzugsweise ist die Drosselwirkung vom Hub des zweiten Stößelteils abhängig. Auf diese Weise können die auf das erste Stößelteil wirkenden hydraulischen Kräfte bedarfsgerecht gesteuert werden. Weiterhin vorzugsweise sollte über einen Teilhubbereich des zweiten Stößelteils eine Entdrosselung realisierbar sein. Das heißt, dass über einen Teilhubbereich des zweiten Stößelteils keine Drosselung erfolgt. Dies ist vorzugsweise bei vollständig geöffnetem Saugventil der Fall, um eine schnelle Befüllung des Hochdruckelementraums zu ermöglichen.Preferably, the throttle effect is dependent on the stroke of the second plunger part. In this way, the forces acting on the first plunger part hydraulic forces can be controlled as needed. Further preferably, a Entdrosselung should be feasible over a Teilhubbereich the second plunger part. This means that over a Teilhubbereich the second plunger part no throttling takes place. This is preferably the case when the suction valve is fully open in order to allow rapid filling of the high pressure element space.

Bevorzugt ist das erste Stößelteil in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt. Die Federkraft wirkt somit den hydraulischen Schließkräften entgegen. Um ein vorzeitiges Schließen des Saugventils sicher zu verhindern, muss demnach die Federkraft bzw. die Federvorspannung in der Weise ausgelegt sein, dass sie das erste Stößelteil bei einem Druckaufbau im Hochdruckelementraum offen zu halten vermag. Werden die auf das erste Stößelteil wirkenden hydraulischen Schließkräfte durch eine vorgelagerte Drossel reduziert, kann die Federkraft der Feder entsprechend verringert werden.Preferably, the first plunger part is acted upon in the opening direction by the spring force of a spring. The spring force thus counteracts the hydraulic closing forces. In order to reliably prevent premature closing of the suction valve, therefore, the spring force or the spring preload must be designed in such a way that it is able to keep open the first plunger part at a pressure build-up in the high pressure element space. If the hydraulic closing forces acting on the first plunger part are reduced by an upstream throttle, the spring force of the spring can be correspondingly reduced.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Federkraft der Feder das erste Stößelteil gegen einen am zweiten Stößelteil ausgebildeten Anschlag axial vorspannt. Auf diese Weise kann eine Mitnehmerfunktion realisiert werden, die ein gemeinsames Öffnen beider Stößelteile ermöglicht.Furthermore, it is proposed that the spring force of the spring axially biases the first plunger part against a stop formed on the second plunger part. In this way, a driver function can be realized, which allows a common opening of both plunger parts.

Der Anschlag wird vorzugsweise durch eine umlaufende Geometrie, beispielsweise in Form einer Wulst, auf der dem ersten Stößelteil zugewandten Fläche des tellerförmigen Endabschnitts gebildet. Die Geometrie reduziert den Anschlag auf eine ringförmige Kontur, die einem hydraulischen Kleben der beiden Stößelteile entgegenwirkt. Ferner wird über die ringförmige Kontur zugleich eine Dichtfunktion realisiert, die verhindert, dass Kraftstoff in die im ersten Stößelteil ausgebildete Axialbohrung strömt. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das zweite Stößelteil mindestens einen in der Axialbohrung aufgenommenen Führungsabschnitt besitzt, der mit engem Spiel ausgelegt ist, so dass innerhalb der Axialbohrung kein weiterer Strömungspfad ausgebildet wird.The stop is preferably formed by a circumferential geometry, for example in the form of a bead, on the surface of the plate-shaped end section facing the first plunger part. The geometry reduces the stop on an annular contour, which counteracts a hydraulic bonding of the two plunger parts. Furthermore, a sealing function is simultaneously implemented via the annular contour, which prevents fuel from flowing into the axial bore formed in the first plunger part. Alternatively or additionally, it is proposed that the second plunger part has at least one guide section accommodated in the axial bore, which is designed with close clearance, so that no further flow path is formed within the axial bore.

Vorteilhafterweise ist das zweite Stößelteil in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt. Ist allein das zweite Stößelteil von der Federkraft einer Feder beaufschlagt, dient diese zugleich dem Öffnen des Saugventils. Das heißt, dass das zweite Stößelteil über die Feder gegen einen Anschlag des ersten Stößelteils axial vorgespannt ist. Bevorzugt werden jedoch beide Stößelteile jeweils in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt, um diese weitgehend unabhängig voneinander steuern zu können. Über die Federkräfte der beiden Federn können die Bewegungen der Stößelteile einander angepasst werden. Ferner kann eine Anpassung über die Größe der hydraulisch wirksamen Flächen der Stößelteile vorgenommen werden. Advantageously, the second plunger part is acted upon in the opening direction by the spring force of a spring. Is only the second plunger part acted upon by the spring force of a spring, this also serves to open the suction valve. That is, the second plunger part is axially biased by the spring against a stop of the first plunger part. Preferably, however, both plunger parts are each acted upon in the opening direction by the spring force of a spring in order to control these largely independent of each other. The movements of the plunger parts can be adapted to one another via the spring forces of the two springs. Furthermore, an adjustment on the size of the hydraulically active surfaces of the plunger parts can be made.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Stößelteil mit einem Anker oder einem Ankerteil verbunden ist. Die Bewegung des Ankers bzw. des Ankerteils ist mittels eines Elektromagneten steuerbar, wobei die Verbindung des Ankers bzw. Ankerteils mit einem Stößelteil dazu führt, dass dieses sich gemeinsam mit dem Anker bzw. dem Ankerteil bewegt. Um die Bewegungen beider Stößelteile weitgehend unabhängig voneinander steuern zu können, ist vorzugsweise jedes Stößelteil mit einem Ankerteil verbunden. Weiterhin vorzugsweise sind die beiden Ankerteile ineinander geführt, so dass der Bauraumbedarf nicht steigt.In addition, it is proposed that at least one plunger part is connected to an armature or an anchor part. The movement of the armature or of the armature part can be controlled by means of an electromagnet, wherein the connection of the armature or armature part with a tappet part causes it to move together with the armature or the armature part. In order to be able to control the movements of both plunger parts largely independently of one another, each plunger part is preferably connected to an anchor part. Further preferably, the two anchor parts are guided into each other, so that the space requirement does not increase.

Ferner bevorzugt ist ein Elektromagnet zur Steuerung des Saugventils vorgesehen. Mittels des Elektromagneten kann ein Magnetfeld erzeugt werden, dessen Magnetkraft auf den Anker bzw. auf die Ankerteile wirkt. Vorzugsweise wirkt die Magnetkraft des Elektromagneten der Federkraft der mindestens einen Feder entgegen, die den Ventilstößel bzw. ein Stößelteil in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Mittels des Elektromagneten kann demnach das Schließen des Saugventils bewirkt werden. Vorzugsweise wird zum Schließen des Saugventils der Elektromagnet nur kurz bestromt, um einen Schließimpuls zu erzeugen, während das vollständige Schließen über den Druckaufbau im Hochdruckelementraum bewirkt wird. Auf diese Weise kann der Energiebedarf des Saugventils weiter gesenkt werden.Further preferably, an electromagnet is provided for controlling the suction valve. By means of the electromagnet, a magnetic field can be generated whose magnetic force acts on the armature or on the armature parts. Preferably, the magnetic force of the electromagnet counteracts the spring force of the at least one spring, which acts on the valve tappet or a tappet part in the opening direction. By means of the electromagnet can therefore be effected closing the suction valve. Preferably, to close the suction valve, the electromagnet is briefly energized to produce a closing pulse, while the complete closing is effected via the pressure build-up in the high-pressure element space. In this way, the energy consumption of the suction valve can be further reduced.

Des Weiteren wird eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem erfindungsgemäßen Saugventil zur Befüllung eines Hochdruckelementraums der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff vorgeschlagen. Die Vorteile des Saugventils kommen insbesondere in der vorgeschlagenen Anwendung zum Tragen. Denn es ermöglicht nicht nur eine präzise Mengenzumessung, sondern senkt zugleich den Energiebedarf und steigert die Robustheit der Hochdruckpumpe. Das Saugventil kann an die Hochdruckpumpe angebaut oder in diese integriert sein.Furthermore, a high-pressure pump is proposed for a fuel injection system, in particular for a common-rail injection system, with a suction valve according to the invention for filling a high-pressure element space of the high-pressure pump with fuel. The advantages of the suction valve are particularly useful in the proposed application. Because it not only allows precise Mengenzumessung, but also reduces the energy consumption and increases the robustness of the high-pressure pump. The suction valve can be attached to the high-pressure pump or integrated into it.

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

1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes steuerbares Saugventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, 1 a schematic longitudinal section through an inventive controllable suction valve according to a first preferred embodiment,

2 eine perspektivische Darstellung des Ankers des Saugventils der 1, 2 a perspective view of the armature of the suction valve of 1 .

3 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes steuerbares Saugventil gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform im Bereich des Ventilsitzes und 3 a schematic longitudinal section through an inventive controllable suction valve according to a second preferred embodiment in the region of the valve seat and

4 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes steuerbares Saugventil gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform im Bereich des Ventilsitzes. 4 a schematic longitudinal section through an inventive controllable suction valve according to a third preferred embodiment in the region of the valve seat.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in der 1 dargestellte steuerbare Saugventil 1 dient der Befüllung eines Hochdruckelementraums 2 einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff. Es weist hierzu einen mit einem Ventilsitz 3 zusammenwirkenden hubbeweglichen Ventilstößel 4 auf, der über eine in einem Ventilkörper 15 ausgebildete Führungsbohrung 5 geführt ist. Der Ventilkörper 15 bildet auch den Ventilsitz 3 aus. Der Ventilkörper 15 ist nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise ist der Ventilkörper 15 entbehrlich, wenn das Saugventil 1 in die Hochdruckpumpe integriert ist. Denn dann bildet ein Gehäuseteil 16 der Hochdruckpumpe den Ventilsitz 3 und die Führungsbohrung 5 aus.That in the 1 illustrated controllable suction valve 1 serves to fill a high-pressure element space 2 a high-pressure pump with fuel. It has one with a valve seat 3 cooperating liftable valve lifter 4 on top of one in a valve body 15 trained pilot hole 5 is guided. The valve body 15 also forms the valve seat 3 out. The valve body 15 is not mandatory. For example, the valve body 15 dispensable if the suction valve 1 is integrated in the high-pressure pump. Because then forms a housing part 16 the high-pressure pump the valve seat 3 and the pilot hole 5 out.

Der Ventilstößel 4 des dargestellten Saugventils 1 weist ein erstes Stößelteil 6 mit einer in Dichtkontakt mit dem Ventilsitz 3 bringbaren Dichtfläche 7 sowie ein zweites Stößelteil 8 auf, das in einer Axialbohrung 9 des ersten Stößelteils 6 aufgenommen ist. Das zweite Stößelteil 8 überragt das erste Stößelteil 6 und weist an seinem dem Hochdruckelementraum 2 zugewandten Ende einen tellerförmigen Endabschnitt 10 auf. Der tellerförmige Endabschnitt 10 ragt in einen Strömungspfad 24 des Kraftstoffs hinein, so dass über eine axiale Bewegung des zweiten Stößelteils 8 der Massenstrom in den Hochdruckelementraum 2 bzw. aus diesem heraus beeinflussbar ist. Eine am tellerförmigen Endabschnitt 10 ausgebildete Außenumfangsfläche 12 bildet gemeinsam mit einer dem ersten Stößelteil 6 zugewandten Fläche 14 eine den Massenstrom beeinflussende Steuerkante 11 aus.The valve lifter 4 the illustrated suction valve 1 has a first plunger part 6 with one in sealing contact with the valve seat 3 can be brought sealing surface 7 and a second plunger part 8th on that in an axial bore 9 of the first plunger part 6 is included. The second plunger part 8th dominates the first plunger part 6 and has at its the Hochdruckelementraum 2 facing the end of a plate-shaped end portion 10 on. The plate-shaped end section 10 protrudes into a flow path 24 of the fuel, so that via an axial movement of the second plunger part 8th the mass flow into the high-pressure element space 2 or can be influenced out of this. One at the plate-shaped end section 10 trained outer peripheral surface 12 forms together with a first ram part 6 facing surface 14 a control edge influencing the mass flow 11 out.

Die Stößelteile 6, 8 sind ineinander axial beweglich geführt. Das zweite Stößelteil 8 weist hierzu zwei Führungsabschnitte 25 auf, die gegenüber der Axialbohrung 9 des ersten Stößelteils 6 nur ein geringes Spiel aufweisen. An ihren dem Hochdruckelementraum 2 abgewandten Enden ist jedes Stößelteil 6, 8 mit einem Ankerteil 21, 22 verbunden, wobei die beiden Ankerteile 21, 22 ebenfalls ineinander geführt sind (siehe 2). Zur Einwirkung auf die beiden Ankerteile 21, 22 ist ein Elektromagnet 23 vorgesehen. Wird der Elektromagnet 23 bestromt, baut sich ein Magnetfeld auf, dessen Magnetkraft die beiden Ankerteile 21, 22 einschließlich der beiden Stößelteile 6, 8 in Richtung des Elektromagneten 23 bewegt. Je nach Stärke der Bestromung und Auslegung der beiden Ankerteile 21, 22 bewegen sich dabei die beiden Stößelteile 6, 8 gemeinsam oder unabhängig voneinander.The ram parts 6 . 8th are guided axially movable into each other. The second plunger part 8th has for this purpose two guide sections 25 on, the opposite to the axial bore 9 of the first plunger part 6 only one have low game. At her the high-pressure element space 2 opposite ends is each plunger part 6 . 8th with an anchor part 21 . 22 connected, with the two anchor parts 21 . 22 are also intertwined (see 2 ). For acting on the two anchor parts 21 . 22 is an electromagnet 23 intended. Will the electromagnet 23 energized, builds up a magnetic field, the magnetic force of the two anchor parts 21 . 22 including the two plunger parts 6 . 8th in the direction of the electromagnet 23 emotional. Depending on the strength of the current supply and design of the two anchor parts 21 . 22 while moving the two plunger parts 6 . 8th together or independently.

In Öffnungsrichtung sind die beiden Stößelteile 6, 8 jeweils von der Federkraft einer Feder 17, 20 beaufschlagt, so dass bei unbestromtem Elektromagneten 23 das Saugventil 1 geöffnet ist. Bei vollständig geöffnetem Saugventil 1 ist der Öffnungsquerschnitt maximal und Kraftstoff strömt ungehindert über den Strömungspfad 24 an den beiden Stößelteilen 6, 8 vorbei in den Hochdruckelementraum 2. Soll jedoch nur eine Teilmenge des Kraftstoffs auf Hochdruck gefördert werden, muss die überschüssige Menge aus dem Hochdruckelementraum 2 über den Ventilsitz 3 wieder ausgeschoben werden. Zu Beginn der Förderphase bleibt daher das Saugventil 1 geöffnet, wobei die Federn 17, 20 das Saugventil 1 gegen den im Hochdruckelementraum 2 ansteigenden Druck geöffnet halten. Die beiden Stößelteile 6, 8 bewegen sich dabei in Richtung des Ventilsitzes 3, so dass die am zweiten Stößelteil 8 ausgebildete Steuerkante 11 in den Strömungspfad 24 eintaucht und den freien Strömungsquerschnitt reduziert. Dies führt zu einer Drosselung der abströmenden Kraftstoffmenge, so dass stromabwärts der Steuerkante 11 der Druck abfällt. Auf das erste Stößelteil 6 wirken somit geringere hydraulische Kräfte und ein vorzeitiges Schließen des Saugventils 1 wird verhindert. Zum vollständigen Schließen wird der Elektromagnet 23 kurz bestromt, so dass das erste Stößelteil 6 über die Magnetkraft in den Ventilsitz 3 gestellt wird. Je nach Auslegung der beiden Ankerteile 21, 22 folgt dabei das zweite Stößelteil 8 der Bewegung des ersten Stößelteils 6 oder unterstützt die Bewegung des ersten Stößelteils 6 über einen Anschlag 18, der als umlaufende Geometrie 19 auf der dem ersten Stößelteil 6 zugewandten Fläche 14 des zweiten Stößelteils 8 ausgebildet ist. Da der Druck im Hochdruckelementraum 2 das Saugventil 1 geschlossen hält, kann die Bestromung des Elektromagneten 23 wieder beendet werden.In the opening direction are the two plunger parts 6 . 8th each by the spring force of a spring 17 . 20 acted upon, so that when energized electromagnet 23 the suction valve 1 is open. With the suction valve fully open 1 the opening cross section is maximum and fuel flows freely over the flow path 24 at the two ram parts 6 . 8th over into the high-pressure element space 2 , However, if only a subset of the fuel to be promoted to high pressure, the excess amount of the Hochdruckelementraum must 2 over the valve seat 3 be ejected again. At the beginning of the funding phase, therefore, the suction valve remains 1 open, with the springs 17 . 20 the suction valve 1 against the in the high-pressure element space 2 keep increasing pressure open. The two ram parts 6 . 8th move in the direction of the valve seat 3 so that the second ram part 8th trained control edge 11 in the flow path 24 dips in and reduces the free flow cross section. This leads to a throttling of the outflowing fuel quantity, so that downstream of the control edge 11 the pressure drops. On the first ram part 6 Thus, lower hydraulic forces and premature closing of the suction valve act 1 will be prevented. To fully close the solenoid 23 briefly energized, so that the first ram part 6 via the magnetic force in the valve seat 3 is provided. Depending on the design of the two anchor parts 21 . 22 follows the second plunger part 8th the movement of the first plunger part 6 or supports the movement of the first plunger part 6 about a stop 18 , which is called circumferential geometry 19 on the first ram part 6 facing surface 14 of the second plunger part 8th is trained. As the pressure in the high-pressure element space 2 the suction valve 1 keeps closed, the energization of the electromagnet 23 be finished again.

Mögliche Abwandlungen des Saugventils 1 der 1 sind in den 3 und 4 dargestellt.Possible modifications of the suction valve 1 of the 1 are in the 3 and 4 shown.

Bei dem Saugventil 1 der 3 wird die Steuerkante 11 des zweiten Stößelteils 8 durch eine Geometrie 13 in Form eines umlaufenden Wulstes auf der dem ersten Stößelteil 6 zugewandten Fläche 14 ausgebildet. Die Steuerkante 11 wirkt auch hier mit einem Ventilkörper 15 des Saugventils 1 oder einem Gehäuseteil 16 der Hochdruckpumpe zusammen, je nachdem, ob das Saugventil 1 angebaut oder integriert ist. Die Fläche 14 des zweiten Stößelteils 8 dient zugleich als Anschlag 18 für das erste Stößelteil 6.At the suction valve 1 of the 3 becomes the control edge 11 of the second plunger part 8th through a geometry 13 in the form of a circumferential bead on the first ram part 6 facing surface 14 educated. The control edge 11 acts also here with a valve body 15 of the suction valve 1 or a housing part 16 the high-pressure pump together, depending on whether the suction valve 1 grown or integrated. The area 14 of the second plunger part 8th also serves as a stop 18 for the first ram part 6 ,

Bei dem Saugventil 1 der 4 weist das zweite Stößelteil 8 eine Steuerkante 11 auf, die durch die Außenumfangsfläche 12 und die Fläche 14 gebildet wird. Eine Geometrie 13, wie in der 3, kann somit entfallen. Ferner bildet die Fläche 14 den Anschlag 18 aus.At the suction valve 1 of the 4 has the second plunger part 8th a control edge 11 on, passing through the outer peripheral surface 12 and the area 14 is formed. A geometry 13 , like in the 3 , can therefore be omitted. Furthermore, the area forms 14 the stop 18 out.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012222442 A1 [0003]

Claims

Controllable suction valve ( 1 ) for filling a high pressure element space ( 2 ) of a high-pressure pump with fuel, comprising one with a valve seat ( 3 ) cooperating axially movable valve tappets ( 4 ), which is designed in several parts and one in a guide bore ( 5 ) axially movably received first ram member ( 6 ) with one in sealing contact with the valve seat ( 3 ) can be brought sealing surface ( 7 ) and one with the first plunger part ( 6 ) couplable second plunger part ( 8th ), characterized in that the first plunger part ( 6 ) from an axial bore ( 9 ) is penetrated, in which the second plunger part ( 8th ) is received axially movable.

Suction valve ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the second plunger part ( 8th ) at its high pressure element space ( 2 ) end facing the first ram part ( 6 ) in the axial direction superior plate-shaped end portion ( 10 ), on which one into a flow path ( 24 ) of the fuel protruding control edge ( 11 ) is trained.

Suction valve ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the control edge ( 11 ) by an outer peripheral surface ( 12 ) of the plate-shaped end portion ( 10 ) or by a circumferential geometry ( 13 ), for example in the form of a bead, on a first plunger part ( 6 ) facing surface ( 14 ) of the plate-shaped end portion ( 10 ) is formed.

Suction valve ( 1 ) According to claim 2 or 3, characterized in that the control edge ( 11 ) with a high-pressure element space ( 2 ) limiting valve body ( 15 ) of the suction valve ( 1 ) or a suction valve ( 1 ) receiving housing part ( 16 ) cooperates throttling the high-pressure pump, wherein preferably the throttling effect from the stroke of the second plunger part ( 8th ) is dependent.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first plunger part ( 6 ) in the opening direction of the spring force of a spring ( 17 ), which preferably the first plunger part ( 6 ) against one on the second plunger part ( 8th ) trained stop ( 18 ) axially biased.

Suction valve ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the stop ( 18 ) by a circumferential geometry ( 19 ), for example in the form of a bead, on which the first plunger part ( 6 ) facing surface ( 14 ) of the plate-shaped end portion ( 10 ) is formed.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second plunger part ( 8th ) in the opening direction of the spring force of a spring ( 20 ) is acted upon.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one plunger part ( 6 . 8th ) with an anchor or an anchor part ( 21 . 22 ), wherein preferably each plunger part ( 6 . 8th ) with an anchor part ( 21 . 22 ) and wherein furthermore preferably the two anchor parts ( 21 . 22 ) are guided into each other.

Suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an electromagnet ( 23 ) for controlling the suction valve ( 1 ) is provided.

High-pressure pump for a fuel injection system, in particular for a common-rail injection system, with a suction valve ( 1 ) according to one of the preceding claims for filling a high pressure element space ( 2 ) with fuel.