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Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine.
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Bei sogenannten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen sind die Druckerzeugung in einem Kraftstoff, der in einer Brennkraftmaschine verbrannt werden soll, und die Einspritzung des Kraftstoffes in Brennkammern der Brennkraftmaschine entkoppelt. Dabei verdichtet eine Kraftstoffhochdruckpumpe den ihr aus einem Niederdruckbereich, beispielsweise aus einem Tank, zugeführten Kraftstoff. Ausgangsseitig der Kraftstoffhochdruckpumpe strömt dann ein Volumenstrom des verdichteten Kraftstoffes zu einem Hochdruckspeicher, dem sogenannten Rail, von wo aus der verdichtete Kraftstoff dann in die Brennkammern der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugt dabei beispielsweise bei Benzin als Kraftstoff in dem Kraftstoff einen Druck in einem Bereich von 150 bar bis 400 bar, und bei Diesel als Kraftstoff einen Druck in einem Bereich von 1500 bar bis 3000 bar. Der jeweilige Kraftstoff steht in dem Hochdruckspeicher unter diesem erzeugten hohen Druck und wird aus dem Hochdruckspeicher über Einspritzventile den Brennkammern der Brennkraftmaschine zugeführt.
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Um die korrekte Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzsystems sichern zu können, sowie eventuell spezielle Anforderungen erfüllen zu können, weist ein Kraftstoffeinspritzsystem in der Regel u.a. zwei Ventile auf, nämlich einerseits ein Auslassventil, und andererseits ein Druckbegrenzungsventil. Das Auslassventil fungiert als Hochdruckventil, das den Druckanstieg in einem Druckraum der Kraftstoffhochdruckpumpe regelt. Bei einer Aufwärtsbewegung eines Pumpenkolbens - wenn die Kraftstoffhochdruckpumpe als Kolbenpumpe ausgeführt ist - öffnet das Auslassventil, und der Kraftstoff kann in den Hochdruckspeicher gefördert werden. Bei der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens schließt das Auslassventil, sodass ein Rückfließen des verdichteten Kraftstoffes aus dem Hochdruckspeicher in den Druckraum zurück verhindert wird.
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Das Druckbegrenzungsventil hat die Funktion, einen zu großen Druckanstieg in dem Hochdruckspeicher zu verhindern. Übersteigt der Druck in dem Hochdruckspeicher einen bestimmten Wert, so wird über das Druckbegrenzungsventil ein gewisser Volumenstrom des Kraftstoffes entweder in den Hochdruck- oder in den Niederdruckbereich abgesteuert.
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Jedes der oben genannten Ventile - Auslassventil und Druckbegrenzungsventil - wird bisher separat in einem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe verbaut, wobei meist die Ventile als Ganzes oder Teile davon in das Gehäuse gepresst werden. Zumeist liegen das Auslassventil und das Druckbegrenzungsventil sehr nah beieinander und bilden mit einer Kolbenachse des Pumpenkolbens einen 90°-Winkel aus. Dies ist vorteilhaft, weil beide Ventile gegen einen Hochdruck nach außen hin abgedichtet werden müssen, was zumeist über einen Hochdruckanschluss umgesetzt wird, unter dem beide Ventile positioniert werden, ehe der Hochdruckanschluss montiert, zum Beispiel verschweißt, wird. Der 90°-Winkel ist günstig, um beide Ventile unter dem Hochdruckanschluss unterbringen zu können.
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Dennoch wird durch den Einzelverbau der beiden Ventile sehr viel Platz benötigt. Außerdem ist der Hochdruckanschluss, der als Dichtelement nach außen benötigt wird, meist kostenintensiv.
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Bei einer anderen Pumpenbauweise der Kraftstoffhochdruckpumpe werden beide Ventile separat verbaut und benötigen in der Kraftstoffhochdruckpumpe jeweils einen eigenen Einbauraum im Gehäuse. Dabei wird das Auslassventil weiterhin durch den Hochdruckanschluss abgedeckt, und eine Bohrung für das Druckbegrenzungsventil mittels eines zusätzlich erforderlichen und somit kostenintensiven Dichtelements, zum Beispiel einem Expander, verschlossen.
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Durch den stetig wachsenden Kostendruck ist es jedoch gewünscht, sowohl eine Materialeinsparung am Gehäuse und somit eine Bauraumverkleinerung als auch eine Preisreduktion der Einzelteile bzw. Baugruppen zu erzielen.
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DE 26 51 586 B1 beschreibt eine Ventilanordnung zwischen einer Kraftstoffeinspritzpumpe und einer Einspritzdüse, wobei die Ventilanordnung ein Druckbegrenzungsventil und ein Auslassventil aufweist, die exzentrisch zueinander an einem gemeinsamen Ventilsitzelement ausgebildet sind.
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DE 10 2004 013 307 A1 offenbart eine Ventilanordnung zwischen einem Druckraum einer Kraftstoffhochdruckpumpe und einem Hochdruckspeicher in einem Kraftstoffeinspritzsystem, wobei die Ventilanordnung ein Druckbegrenzungsventil und ein Auslassventil aufweist.
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In
GB 444 346 A sind in einer Führung eines Ventilschließelementes längliche Ausnehmungen vorgesehen, um das Ventilelement umströmen zu können.
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DE 79 25 377 U1 beschreibt eine Ventilanordnung aus einem Auslassventil und einem Druckbegrenzungsventil, wobei die Zuströmbohrung zu dem Auslassventil die Abströmbohrung zu dem Druckbegrenzungsventil schneidet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Auslassventil und einem Druckbegrenzungsventil mit geringem Bauraum vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoffeinspritzsystem mit der Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Druckraum auf, in dem sich im Betrieb ein Pumpenkolben zum Beaufschlagen eines Kraftstoffes mit Hochdruck bewegt. Weiter umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem einen Hochdruckspeicher zum Speichern des in der Kraftstoffhochdruckpumpe mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffes, und eine Ventilanordnung zum Verbinden des Druckraumes mit dem Hochdruckspeicher. Die Ventilanordnung weist ein Auslassventil mit einem Auslassventilschließelement, das gegen eine von dem Druckraum her wirkende Druckkraft auf einen Auslassventilsitz vorgespannt ist, und ein Druckbegrenzungsventil mit einem Druckbegrenzungsventilschließelement, das gegen eine von dem Hochdruckspeicher her wirkende Druckkraft auf einen Druckbegrenzungsventilsitz vorgespannt ist, auf. Der Auslassventilsitz und der Druckbegrenzungsventilsitz sind an einem gemeinsamen, einstückig gebildeten Ventilsitzelement ausgebildet. Der Auslassventilsitz und der Druckbegrenzungsventilsitz sind dabei exzentrisch zueinander angeordnet.
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Die Idee besteht darin, die Ventilsitze beider Ventile, des Auslassventiles und des Druckbegrenzungsventiles, in einer einzigen Komponente zu vereinen, und zwar in der Art, dass beide Ventilsitze exzentrisch zueinander angeordnet sind, um somit ein optimales hydraulisches Verhalten der Kraftstoffhochdruckpumpe im Fehlerfall, insbesondere bzgl. der Reaktionszeit, zu ermöglichen. Durch die exzentrische Anordnung der Ventilsitze kann diese eine Komponente, nämlich das Ventilsitzelement, sehr kurz entlang einer Ventilsitzelementlängsachse gehalten werden, was den benötigten Bauraum in der Kraftstoffhochdruckpumpe bzw. in dem Kraftstoffeinspritzsystem verkürzt. Durch die Kombination der Ventilsitze wird die Anzahl der Einzelteile reduziert, was zu einer Kostenersparnis führt.
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Die Dicke des Ventilsitzelements entlang der Ventilsitzelementlängsachse ist kleiner als der Auslassventilsitzdurchmesser und/oder der Druckbegrenzungsventilsitzdurchmesser. Dadurch ist das Ventilsitzelement vergleichsweise kurz entlang seiner Ventilsitzelementlängsachse und benötigt daher relativ wenig Bauraum in dem Kraftstoffeinspritzsystem.
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Das Ventilsitzelement ist vorteilhaft als Kreisscheibe ausgebildet. Das Auslassventilschließelement kann beispielsweise als Kugel oder als Platte ausgebildet sein, aber auch das Druckbegrenzungsventilschließelement kann als Kugel oder als Platte ausgebildet sein.
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Vorteilhaft ist der jeweilige Ventilsitz an einer Durchgangsbohrung durch das Ventilsitzelement ausgebildet, wobei die Durchgangsbohrung auf der Zuströmseite des jeweiligen Ventiles zylindrisch ausgebildet ist, während sie auf der Abströmseite des jeweiligen Ventiles beispielsweise einen konischen Ventilsitz formt.
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Vorzugsweise weist der Auslassventilsitz einen Auslassventilsitzumfang und der Druckbegrenzungsventilsitz einen Druckbegrenzungsventilsitzumfang auf, wobei der Abstand des Auslassventilsitzumfangs zu dem Druckbegrenzungsventilsitzumfang kleiner ist als der Durchmesser des Auslassventilschließelements und/oder des Druckbegrenzungsventilschließelements.
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Dadurch kann vorteilhaft die Distanz zwischen den Dichtbereichen der beiden Ventilsitze möglichst kurz gehalten werden, wobei die Distanz vorzugsweise kleiner ist als der Durchmesser des größten Schließelementes der beiden Ventile, um somit ein optimales hydraulisches Verhalten der Kraftstoffhochdruckpumpe zu ermöglichen. Denn sind die Dichtbereiche beider Ventile sehr nah beieinander angeordnet, ergibt sich ein optimales hydraulisches Verhalten der Kraftstoffhochdruckpumpe im Fehlerfall, das heißt wenn sich die Kraftstoffhochdruckpumpe in Vollförderung befindet und der überschüssige Kraftstoff über das Druckbegrenzungsventil abgesteuert werden muss. Es resultiert eine kurze Reaktionszeit.
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Vorteilhaft weist der Auslassventilsitz eine Auslassventilsitzmittelachse, der Druckbegrenzungsventilsitz eine Druckbegrenzungsventilsitzmittelachse und das Ventilsitzelement eine Ventilsitzelementlängsachse auf, wobei die Auslassventilsitzmittelachse und/oder die Druckbegrenzungsventilsitzmittelachse exzentrisch zu der Ventilsitzelementlängsachse angeordnet sind. Besonders vorteilhaft sind der Abstand der Auslassventilsitzmittelachse und der Abstand der Druckbegrenzungsventilsitzmittelachse von der Ventilsitzelementlängsachse gleich groß. Dadurch kann vorteilhaft eine symmetrische Anordnung des Auslassventilsitzes und des Druckbegrenzungsventilsitzes an dem Ventilsitzelement bereitgestellt werden, was strömungstechnisch Vorteile bringt.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist das Ventilsitzelement als Ventilgehäuse ausgebildet, das für das Auslassventil und/oder für das Druckbegrenzungsventil sowohl den jeweiligen Ventilsitz als auch einen entlang der jeweiligen Ventilsitzmittelachse ausgebildeten Führungsabschnitt zum Führen des jeweiligen Ventilschließelementes ausbildet. Dadurch sind vorteilhaft weitere Funktionen der jeweiligen Ventile in das Ventilsitzelement integriert. Es dient dann vorteilhaft zur Führung des Auslassventilschließelementes bzw. des Druckbegrenzungsventilschließelementes, so dass weitere Bauteile zur Führung dieser Ventilschließelemente eingespart werden können.
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Vorzugsweise ist der Führungsabschnitt an dem Ventilsitzelement, das als Ventilgehäuse ausgebildet ist, durch eine Verlängerung des Ventilsitzelementes in Form einer Abströmbohrung gebildet. Durch die Verlängerung entsteht auch bei dem benachbarten Ventil eine Verlängerung der Durchgangsbohrung, an der der Ventilsitz ausgebildet ist. Diese Verlängerung bildet dann automatisch eine Zuströmbohrung. Vorteilhaft ist diese Zuströmbohrung in ihrem Durchmesser größer als die Durchgangsbohrung, die den Ventilsitz ausbildet.
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Beispielsweise kann der Führungsabschnitt nur auf einer Seite des Ventilsitzelementes ausgebildet sein, während die andere Seite des Ventilsitzelementes flach ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn eines der Ventilschließelemente als flache Platte ausgebildet ist oder keine weitere Führung benötigt.
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Vorzugsweise weist der jeweilige Führungsabschnitt wenigstens eine Abströmausbuchtung auf, die sich radial von der jeweiligen Ventilsitzmittelachse weg erstreckt. Dadurch wird ein ausreichend freier Querschnitt für das Durchströmen von Kraftstoff sichergestellt.
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Vorzugsweise weist der Führungsabschnitt mehrere Abströmausbuchtungen auf, die sich radial von der Ventilsitzmittelachse weg erstrecken. Beispielsweise können diese mehreren Abströmausbuchtungen blumenförmig um die Ventilsitzmittelachse angeordnet sein. Vorteilhaft ist es, wenn zwischen den einzelnen Abströmausbuchtungen jeweils ein Führungssteg für das Schließelement gebildet ist. Dabei wird die Form des Führungssteges von der Form des Schließelementes bestimmt. Ist das Ventilschließelement beispielsweise eine Kugel, ist es vorteilhaft, wenn der Führungssteg durch ein Teilsegment einer zylindrischen Bohrung gebildet ist.
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Vorzugsweise bildet das Ventilgehäuse eine Zuströmbohrung zu wenigstens einem von Auslassventil und/oder Druckbegrenzungsventil aus, wobei die einem jeweiligen Ventil zugehörige Abströmausbuchtung die zu dem jeweils anderen Ventil zugehörige Zuströmbohrung schneidet. Dadurch kann auch hierdurch eine möglichst kurze Distanz zwischen den Dichtbereichen der beiden Ventilsitze sichergestellt werden, weil sich die Abströmausbuchtung des einen Ventiles mit der Zuströmbohrung des anderen Ventiles überschneidet.
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Vorzugsweise weist das Kraftstoffeinspritzsystem eine in einem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnete Verbindungsbohrung zwischen dem Druckraum und dem Hochdruckspeicher auf. In einer Ausführungsform sind das Ventilsitzelement, eine Auslassventilvorspannfeder, das Auslassventilschließelement, eine Druckbegrenzungsventilvorspannfeder und das Druckbegrenzungsventilschließelement einzeln in dieser Verbindungsbohrung angeordnet. Das Ventilsitzelement ist dabei direkt in der Verbindungsbohrung befestigt, beispielsweise indem es darin eingepresst ist.
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Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass zum Bilden der Ventilanordnung das Ventilsitzelement, die Auslassventilvorspannfeder, das Auslassventilschließelement, die Druckbegrenzungsventilvorspannfeder und das Druckbegrenzungsventilschließelement gemeinsam in einem Cartridgegehäuse angeordnet sind, wobei das Cartridgegehäuse in der Verbindungsbohrung befestigt ist.
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In zweiten Fall ist daher die Ventilanordnung als separates Modul ausgebildet, das außerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems eingestellt werden kann. Dabei können beispielsweise die beiden Ventile außerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems geprüft und der Öffnungsdruck justiert werden. Ein hydraulisch messendes Einstellen ist möglich, ohne dabei einen Reinraum zu verschmutzen, und bei Fehlfunktionen der Ventile entstehen geringere Schrottkosten, da die Ventilanordnung unabhängig von anderen Komponenten der Kraftstoffhochdruckpumpe einfach getauscht werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine schematische Übersichtsdarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und einem Hochdruckspeicher;
- 2 eine Schnittdarstellung eines Teilbereichs des Kraftstoffeinspritzsystems aus 1, wobei zwischen Hochdruckspeicher und einem Druckraum der Kraftstoffhochdruckpumpe eine Verbindungsbohrung angeordnet ist;
- 3 eine Schnittdarstellung der Verbindungsbohrung aus 2 mit einer darin angeordneten Ventilanordnung, die ein Auslassventil und ein Druckbegrenzungsventil aufweist;
- 4 eine perspektivische Darstellung eines Ventilsitzelementes der Ventilanordnung aus 3 in einer ersten Ausführungsform; und
- 5 eine perspektivische Darstellung des Ventilsitzelementes der Ventilanordnung aus 3 in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems 10, bei dem ein Kraftstoff 12 von einer Vorförderpumpe 14 aus einem Tank 16 zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe 18 gefördert wird. In der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 wird der Kraftstoff 12 mit Hochdruck beaufschlagt, wobei die Menge an Kraftstoff 12, die in der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 mit Druck beaufschlagt wird, durch entsprechende aktive Ansteuerung eines Einlassventiles 20 eingestellt werden kann. Über ein Auslassventil 22 wird der druckbeaufschlagte Kraftstoff 12 dann einem Hochdruckspeicher 24 zugeführt, an dem Injektoren 26 angeordnet sind, über die der druckbeaufschlagte und gespeicherte Kraftstoff 12 in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 18 ist in einer Schnittdarstellung eines Teilbereichs des Kraftstoffeinspritzsystems 10 in größerem Detail in 2 gezeigt. Sie ist in der vorliegenden Ausführungsform als Kolbenpumpe ausgebildet und weist daher einen Pumpenkolben 28 auf, der sich in einem Druckraum 30 der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 im Betrieb translatorisch entlang einer Bewegungsachse 32 auf- und abbewegt. Durch diese Bewegung wird der in dem Druckraum 30 befindliche Kraftstoff 12 verdichtet und so druckbeaufschlagt. Über eine Verbindungsbohrung 34, die in einem Gehäuse 36 der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 angeordnet ist, gelangt der druckbeaufschlagte Kraftstoff 12 dann aus dem Druckraum 30 in den Hochdruckspeicher 24.
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Um einen gewünschten Druck in dem Kraftstoff 12, der sich in dem Hochdruckspeicher 24 befindet, bereitstellen zu können, ist in der Verbindungsbohrung 34 eine Ventilanordnung 38 angeordnet, wie in einer Schnittdarstellung in 3 gezeigt ist.
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Die Ventilanordnung 38 umfasst das Auslassventil 22, das den Druckanstieg in dem Druckraum 30 der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 regelt. Das Auslassventil 22 sorgt dafür, dass nur Kraftstoff 12 mit dem gewünschten Druck den Druckraum 30 in Richtung des Hochdruckspeichers 24 verlässt. Außerdem verhindert es ein Rückfließen des verdichteten Kraftstoffes 12 in den Druckraum 30 zurück, wenn dort durch eine Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 28 ein Unterdruck entsteht.
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Weiter umfasst die Ventilanordnung 38 ein Druckbegrenzungsventil 40. Dieses Druckbegrenzungsventil 40 verhindert einen zu großen Druckanstieg in dem Hochdruckspeicher 24, denn wenn der Druck in dem Hochdruckspeicher 24 einen bestimmten Wert überschreitet, wird über das Druckbegrenzungsventil 40 ein gewisser Volumenstrom des Kraftstoffes 12 in den Druckraum 30 zurückabgesteuert. Das Auslassventil 22 und das Druckbegrenzungsventil 40 sind beide als Rückschlagventile angeordnet. Daher weist das Auslassventil 22 ein Auslassventilschließelement 42 auf, das von einer Auslassventilvorspannfeder 44 auf einen Auslassventilsitz 46 vorgespannt ist, und zwar gegen eine von dem Druckraum 30 durch den druckbeaufschlagten Kraftstoff 12 wirkende Druckkraft. Übersteigt diese Druckkraft die Federkraft der Auslassventilvorspannfeder 44, hebt das Auslassventilschließelement 42 von dem Auslassventilsitz 46 ab, und druckbeaufschlagter Kraftstoff 12 kann von dem Druckraum 30 in Richtung zu dem Hochdruckspeicher 24 strömen.
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Analog dazu weist das Druckbegrenzungsventil 40 ein Druckbegrenzungsventilschließelement 48 und eine Druckbegrenzungsventilvorspannfeder 50 auf, die das Druckbegrenzungsventilschließelement 48 auf einen Druckbegrenzungsventilsitz 52 vorspannt, und zwar gegen eine von dem Hochdruckspeicher 24 wirkende Druckkraft des dort befindlichen Kraftstoffes 12. Übersteigt ein Hochdruck in dem Kraftstoff 12, der sich in dem Hochdruckspeicher 24 befindet, einen vorbestimmten Wert, so dass Beschädigungen im Bereich des Hochdruckspeichers 24 oder den daran angebrachten Injektoren 26 zu befürchten sind, wird das Druckbegrenzungsventilschließelement 48 durch die Druckkraft dieses unerwünscht hohen Hochdruckes gegen eine Federkraft der Druckbegrenzungsventilvorspannfeder 50, die geringer ist als diese unerwünschte Druckkraft, geöffnet, um Kraftstoff 12 aus dem Hochdruckspeicher 24 abzusteuern, und somit den dort herrschenden Hochdruck zu verringern.
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Wie aus 3 hervorgeht, sind der Auslassventilsitz 46 und der Druckbegrenzungsventilsitz 52 an einer einzigen Komponente, nämlich einem einstückig gebildeten Ventilsitzelement 54, ausgebildet. Dabei ist zu erkennen, dass die beiden Ventilsitze 46, 52 nicht konzentrisch, sondern exzentrisch zueinander an dem Ventilsitzelement 54 angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, dass entlang der Ventilsitzelementlängsachse 56 das Ventilsitzelement 54 sehr kurz bzw. schmal gehalten werden kann, und somit entlang der Ventilsitzelementlängsachse 56 sehr viel Bauraum eingespart werden kann.
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4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Ventilsitzelementes 54. In dieser ersten Ausführungsform dient das Ventilsitzelement 54 lediglich dazu, die Ventilsitze 46, 52 bereitzustellen, und kann daher besonders kurz bzw. schmal gehalten werden. Die restlichen Komponenten der beiden Ventile 22, 40 wie etwa die Schließelemente 42, 48 oder die Vorspannfedern 44, 50 können dann in dem Gehäuse 36, nämlich in der Verbindungsbohrung 34 in dem Gehäuse 36 der Kraftstoffhochdruckpumpe 18, oder in einer anderen entsprechenden Komponente wie beispielsweise einem Cartridge-Gehäuse (3), verbaut bzw. geführt werden. Das Ventilsitzelement 54 kann beispielsweise durch einfaches Verpressen direkt in der Verbindungsbohrung 34 befestigt werden. In 4 ist zu erkennen, dass Durchgangsbohrungen 58 in dem Ventilsitzelement 54, die den Ventilsitz 46, 52 des einen Ventiles 22, 40 bzw. eine Zuströmbohrung 60 des jeweils anderen Ventiles 22, 40 bilden, relativ nah beieinander angeordnet sind. Dazu weist der Auslassventilsitz 46 einen Auslassventilsitzumfang 62 und der Druckbegrenzungsventilsitz 52 einen Druckbegrenzungsventilsitzumfang 64 auf, die einen Abstand A zueinander aufweisen, der kleiner ist als ein Durchmesser D von wenigstens einem der Schließelemente 42, 48. Durch diesen kurzen Abstand A kann ein optimales hydraulisches Verhalten der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 ermöglicht werden.
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Dadurch, dass beide Ventile 22, 40 an einem Ventilsitzelement 54 gebildet sind, muss nur noch eine einzige Verbindungsbohrung 34 vorgesehen werden, um die beiden zwingend benötigten Ventile 22, 40 zwischen Druckraum 30 und Hochdruckspeicher 24 vorzusehen. Dadurch ergeben sich kürzere Bearbeitungszeiten am Gehäuse 36, weil nur noch eine Bohrung eingebracht werden muss, statt der bislang vorhandenen zwei Bohrungen. Insgesamt führt dies zu einer Kostenersparnis bei der Herstellung der Kraftstoffhochdruckpumpe 18.
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Die Dicke DV des Ventilsitzelementes 54 entlang der Ventilsitzelementlängsachse 56 ist vorteilhaft kleiner als der Auslassventilsitzdurchmesser D bzw. der Druckbegrenzungsventilsitzdurchmesser D. Dadurch ist der Einbauraum für die beiden Ventile 22, 40 im Durchmesser über das Ventilsitzelement 54 betrachtet zwar verhältnismäßig groß, jedoch in der Dicke DV bzw. in der Länge entlang der Tiefenrichtung betrachtet verkürzt.
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Um vorteilhaft eine symmetrische Herstellung des in 4 gezeigten Ventilsitzelementes 54 realisieren zu können, sind die Durchgangsbohrungen 58 symmetrisch an dem Ventilsitzelement 54 angeordnet. Der Auslassventilsitz 46 weist eine Auslassventilsitzmittelachse 66 und der Druckbegrenzungsventilsitz 52 eine Druckbegrenzungsventilsitzmittelachse 68 auf. Für eine symmetrische Anordnung des Auslassventilsitzes 46 und des Druckbegrenzungsventilsitzes 52 an dem Ventilsitzelement 54 sind diese Mittelachsen 66, 68 in ihrem Abstand AM von der Ventilsitzmittellängsachse 56 gleich groß. In 4 ist weiter zu erkennen, dass die Durchgangsbohrung 58, die auf der sichtbaren Seite des Ventilsitzelementes 54 einen Ventilsitz 46, 52 ausbildet, der konisch angefast ist, um so den Sitz für das Ventilschließelement 42, 48 bereitzustellen. Die andere Durchgangsbohrung 58, die lediglich die Zuströmbohrung 60 für das jeweils andere Ventil 22, 40 bildet, ist dagegen einfach zylindrisch ausgebildet. In 4 ist, wie bereits oben erwähnt, ein Ventilsitzelement 54 gezeigt, das lediglich die Funktion der Bildung der Ventilsitze 46, 52 übernimmt.
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5 zeigt dagegen eine zweite Ausführungsform, die neben der Bildung der Ventilsitze 46, 52 weitere Funktionen übernimmt. Denn das Ventilsitzelement 54 kann, wie in 5 in der perspektivischen Darstellung gezeigt ist, auch derartig ausgeführt werden, dass es gleichzeitig als Ventilgehäuse 70 für das Auslassventil 22 und/oder das Druckbegrenzungsventil 40 dient. In diesem Fall wird das entsprechende Schließelement 42, 48 in diesem Ventilgehäuse 70 geführt, da es einen Führungsabschnitt 72 zum Führen des jeweiligen Ventilschließelementes 42, 48 aufweist. Der Führungsabschnitt 72 ist dabei symmetrisch um die jeweilige Ventilsitzmittelachse 66, 68 ausgebildet und erstreckt sich entlang der Ventilsitzelementlängsachse 56.
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Wenn das Schließelement 42, 48 in dem Ventilgehäuse 70, als das das Ventilsitzelement 54 gemäß 5 ausgebildet ist, geführt wird, ist es notwendig, dass ausreichend freier Querschnitt für das Durchströmen des Kraftstoffes 12 zur Verfügung gestellt wird. Gleichzeitig ist es jedoch auch gewünscht, noch einen möglichst kurzen Abstand A zwischen den Dichtbereichen der beiden Ventilsitze 46, 52 bereitzustellen. Deshalb wird, wie in 5 zu sehen ist, wenigstens eine Abströmausbuchtung 74 an dem Führungsabschnitt 72 vorgesehen, die sich radial von der jeweiligen Ventilsitzmittelachse 66, 68 weg erstreckt. Hebt nun das jeweilige Schließelement 42, 48 von dem jeweiligen Ventilsitz 46, 52 ab, kann der Kraftstoff 12 radial an dem Schließelement 42, 48 vorbei in die Abströmausbuchtung 74 strömen, und von dort aus dem Ventilgehäuse 70 abfließen.
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Wie in 5 zu sehen ist, sind vorteilhaft mehrere Abströmausbuchtungen 74 vorgesehen, die symmetrisch um die Ventilsitzmittelachse 66, 68 angeordnet sind. Die gezeigte Durchgangsbohrung 58 ist demgemäß nicht einfach zylindrisch, sondern enthält weitere Segmente bzw. Aussparungen, nämlich die Abströmausbuchtungen 74, welche einen ausreichend freien Querschnitt für das Durchströmen des Kraftstoffes 12 sicherstellen. Im vorliegenden Beispiel können die Abströmausbuchtungen 74 blumenförmig angeordnet sein, mit einem Führungssteg 76 dazwischen zum Führen des hier vorzusehenden Schließelementes 42, 48. Diese Führungsstege 76 sind im Wesentlichen Teilsegmente einer Bohrung, die eine gute Führung beispielsweise eines als Kugel ausgeführten Schließelementes 42, 48 sicherstellen. Das abgebildete Beispiel erinnert mit den vier halbkreisförmigen Abströmausbuchtungen 74 an ein Blumendesign, es ist jedoch möglich, die Anzahl, Größe und Form dieser Abströmausbuchtungen 74 frei zu wählen, zum Beispiel in Abhängigkeit von Herstellungskosten und/oder benötigtem Querschnitt.
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Weiter geht aus 5 hervor, dass das benachbarte Ventil 22, 40 nicht nur die Durchgangsbohrung 58 aufweist, die auf der nicht sichtbaren gegenüberliegenden Seite den Ventilsitz 46, 52 ausbildet, sondern zusätzlich die Zuströmbohrung 60, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Durchgangsbohrung 58 selbst. Über die Zuströmbohrung 60 wird der Kraftstoff 12 dann in die Durchgangsbohrung 58 eingeleitet. Es ist zu sehen, dass sich die Zuströmbohrung 60 und wenigstens eine Abströmausbuchtung 74 schneiden. Dadurch ist es möglich, auch hier eine möglichst kurze Distanz zwischen den Dichtbereichen beider Ventilsitze 46, 52 sicherzustellen.
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Es wurde bereits oben beschrieben, dass das Ventilsitzelement 54 bzw. das als Ventilgehäuse 70 gebildete Ventilsitzelement 54 einzeln direkt in der Verbindungsbohrung 34 befestigt, z.B. eingepresst, werden kann, während die anderen Elemente der Ventile 22, 40 anderweitig in der Verbindungsbohrung 34 gehalten bzw. abgestützt werden.
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Wie in 3 gezeigt, ist es jedoch auch möglich, alle Elemente der Ventilanordnung 38, nämlich das Ventilsitzelement 54, die beiden Vorspannfedern 44, 50 und die beiden Schließelemente 42, 48, gemeinsam in einem Cartridgegehäuse vorzusehen, und somit die Ventilanordnung 38 bereits außerhalb des Gehäuses 36 als separates Modul vorzufertigen. In diesem Fall können die beiden Ventile 22, 40 außerhalb der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 eingestellt und geprüft bzw. justiert werden, und notfalls auch ausgetauscht werden, ohne dass das gesamte Gehäuse 36 der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 verschrottet werden muss. Das Cartridgegehäuse mit der gesamten Ventilanordnung 38 darin kann dann nach Prüfung direkt in der Verbindungsbohrung 34 der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 befestigt werden.
