DE102017207983A1 - high pressure pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe (81), insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Zulauf (84), der über ein Überströmventil (88) mit einem Rücklauf (85) verbindbar ist, in welchem ein Rücklaufdruck herrscht, wobei das Überströmventil (88) einen Ventilkolben (90) umfasst, der durch eine Ventilfeder (104) in eine Schließstellung vorgespannt ist.
Um bei der Hochdruckpumpe den Druck im Zulauf auf einfache Art und Weise möglichst genau einzustellen, ist der Ventilkolben (90) des Überströmventils (88) so mit dem Rücklaufdruck beaufschlagt, dass das Überströmventil (88) im Betrieb der Hochdruckpumpe (81) ständig gegen den Rücklaufdruck arbeitet.
The invention relates to a high-pressure pump (81), in particular a high-pressure fuel pump in a common-rail injection system, with an inlet (84) which can be connected via an overflow valve (88) with a return (85), in which a return pressure prevails the overflow valve (88) comprises a valve piston (90) which is biased by a valve spring (104) in a closed position.
In order to adjust the pressure in the inlet in a simple manner as accurately as possible in the high-pressure pump, the valve piston (90) of the overflow valve (88) is acted upon by the return pressure such that the overflow valve (88) constantly opposes the pressure during operation of the high-pressure pump (81) Return pressure works.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Zulauf, in welchem ein Zulaufdruck herrscht und der über ein Überströmventil mit einem Rücklauf verbindbar ist, in welchem ein Rücklaufdruck herrscht, wobei das Überströmventil einen Ventilkolben umfasst, der durch eine Ventilfeder in eine Schließstellung vorgespannt ist.The invention relates to a high-pressure pump, in particular a high-pressure fuel pump in a common-rail injection system, with an inlet, in which there is an inlet pressure and which can be connected via an overflow valve with a return, in which a return pressure prevails, wherein the overflow valve comprises a valve piston, which is biased by a valve spring in a closed position.
Stand der TechnikState of the art
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Zulauf, in welchem ein Zulaufdruck herrscht und der über ein Überströmventil mit einem Rücklauf verbindbar ist, in welchem ein Rücklaufdruck herrscht, wobei das Überströmventil einen Ventilkolben umfasst, der durch eine Ventilfeder in eine Schließstellung vorgespannt ist, den Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe auf einfache Art und Weise möglichst genau einzustellen.The object of the invention is, in a high-pressure pump, in particular a high-pressure fuel pump in a common-rail injection system, with an inlet in which there is an inlet pressure and which can be connected via an overflow valve with a return, in which a return pressure prevails, wherein the overflow valve a valve piston which is biased by a valve spring into a closed position to adjust the pressure in the inlet of the high-pressure pump in a simple manner as accurately as possible.
Die Aufgabe ist bei einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Zulauf, in welchem ein Zulaufdruck herrscht und der über ein Überströmventil mit einem Rücklauf verbindbar ist, in welchem ein Rücklaufdruck herrscht, wobei das Überströmventil einen Ventilkolben umfasst, der durch eine Ventilfeder in eine Schließstellung vorgespannt ist, dadurch gelöst, dass der Ventilkolben des Überströmventils so mit dem Rücklaufdruck beaufschlagt ist, dass das Überströmventil im Betrieb der Hochdruckpumpe ständig gegen den Rücklaufdruck arbeitet. Die Performance einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Dieselhochdruckpumpe, ist sehr stark von der Kraftstoffversorgung, die zum Beispiel über eine elektronische Kraftstoffpumpe dargestellt wird, abhängig. Hierbei kann grundsätzlich zwischen einer mengegeregelten und einer druckgeregelten elektronischen Kraftstoffpumpe unterschieden werden. Damit die Hochdruckpumpe eine gewünschte Hochdruckmenge liefert, sollte vor einem Saugventil der Hochdruckpumpe ein definierter Druck herrschen. Dieser definierte Druck wird mit dem Überströmventil in der Hochdruckpumpe aufrechterhalten. Dabei soll der Druck im Zulauf in einem Pumpeninnenraum der Hochdruckpumpe möglichst genau eingestellt werden. Eine besondere Herausforderung liegt hierbei in einem diskontinuierlichen Förderprinzip der Hochdruckpumpe. Die Hochdruckpumpe umfasst vorzugsweise mehrere radial zu einer Antriebswelle angeordnete Pumpenkolben. Die Pumpenkolben werden zum Beispiel durch an der Antriebswelle angebrachte Nocken angetrieben. Durch eine sich daraus ergebende starke Dynamik im Pumpeninneren können hochfrequente Pulsationen entstehen. Diese Pulsationen können bei herkömmlichen Überströmventilen zu einem stark reduzierten Kolbenhub führen. Mit dem beanspruchten Überströmventil, das ständig gegen den Rücklaufdruck der Hochdruckpumpe arbeitet, wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass das Überströmventil selbst bei hoher Dynamik seine volle Funktion behält. Dadurch kann insbesondere eine gewünschte Absteuerfunktion des Überströmventils uneingeschränkt aufrechterhalten werden.The object is in a high-pressure pump, in particular a high-pressure fuel pump in a common rail injection system, with an inlet in which there is an inlet pressure and which can be connected via an overflow valve with a return, in which a return pressure prevails, wherein the overflow valve comprises a valve piston , which is biased by a valve spring in a closed position, achieved in that the valve piston of the spill valve is acted upon by the return pressure, that the spill valve operates in operation of the high-pressure pump constantly against the return pressure. The performance of a high-pressure pump, in particular a high-pressure diesel pump, is very dependent on the fuel supply, which is represented for example via an electronic fuel pump. Here, a distinction can basically be made between a quantity-controlled and a pressure-controlled electronic fuel pump. In order for the high-pressure pump to deliver a desired high-pressure quantity, a defined pressure should prevail in front of a suction valve of the high-pressure pump. This defined pressure is maintained with the overflow valve in the high pressure pump. The pressure in the inlet in a pump interior of the high-pressure pump should be set as accurately as possible. A particular challenge here lies in a discontinuous delivery principle of the high-pressure pump. The high pressure pump preferably comprises a plurality of radially arranged to a drive shaft pump piston. For example, the pump pistons are driven by cams attached to the drive shaft. Due to the resulting strong dynamics inside the pump, high-frequency pulsations can occur. These pulsations can lead to a greatly reduced piston stroke in conventional overflow valves. With the claimed overflow valve, which works constantly against the return pressure of the high-pressure pump, it is ensured in a simple manner that the overflow valve retains its full function even with high dynamics. As a result, in particular, a desired diversion function of the overflow valve can be maintained without restriction.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben an einem Ende einen Schließkörper aufweist, der in der Schließstellung des Ventilkörpers dichtend an einem Ventilkörper zur Anlage kommt, durch den der Ventilkolben geführt ist und der mindestens eine Druckdurchgangsverbindung aufweist, über die der Schließkörper an dem Ventilkolben im Betrieb der Hochdruckpumpe ständig mit dem Zulaufdruck beaufschlagt ist. Der Ventilkörper ist zum Beispiel als Ventilplatte ausgeführt. Eine dem Ventilkörper abgewandte Seite des Schließkörpers ist vorteilhaft dem Rücklauf zugewandt. Eine radial innerhalb eines Ventilsitzes angeordnete Fläche des Schließkörpers ist über die Druckdurchgangsverbindung mit dem Zulaufdruck beaufschlagt. Zur Darstellung der Druckdurchgangsverbindung weist der Ventilkörper vorzugsweise mehrere Durchgangslöcher auf, über welche der Schließkörper radial innerhalb des Ventilsitzes mit dem Zulaufdruck beaufschlagt wird. Die Druckdurchgangsverbindung umfasst vorteilhaft des Weiteren einen Ringraum radial außerhalb eines Abschnitts des Ventilkörpers und radial außerhalb der Ventilfeder des Überströmventils. Somit ist der Ventilfederraum, in welchem die Ventilfeder angeordnet ist, vorteilhaft Teil der Druckdurchgangsverbindung.A preferred embodiment of the high-pressure pump is characterized in that the valve piston has at one end a closing body, which comes into sealing contact with a valve body in the closed position of the valve body, through which the valve piston is guided and the Has at least one pressure passage connection through which the closing body is constantly acted upon by the inlet pressure on the valve piston during operation of the high-pressure pump. The valve body is designed, for example, as a valve plate. A side facing away from the valve body of the closing body is advantageously facing the return. A radially arranged within a valve seat surface of the closing body is acted upon via the pressure passage connection with the inlet pressure. To illustrate the pressure passage connection, the valve body preferably has a plurality of through holes, via which the closing body is acted upon radially within the valve seat with the inlet pressure. The pressure passage connection advantageously further comprises an annulus radially outward of a portion of the valve body and radially outward of the valve spring of the spill valve. Thus, the valve spring chamber, in which the valve spring is arranged, advantageously part of the pressure passage connection.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben an seinem dem Schließkörper abgewandten Ende einen Federteller aufweist, an dem sich die Ventilfeder abstützt. Die Ventilfeder ist zum Beispiel als Schraubendruckfeder ausgeführt und stützt sich mit einem Ende an dem Federteller ab. Mit ihrem anderen Ende ist die Ventilfeder vorteilhaft an dem Ventilkörper abgestützt. Durch die Ventilfeder ist der Ventilkolben in seine Schließstellung vorgespannt. Der Federteller umfasst zum Beispiel ein zentrales Durchgangsloch für das dem Schließkörper abgewandte Ende des Ventilkolbens. Die Befestigung des Federtellers am Ventilkolbenende erfolgt vorteilhaft durch eine Pressverbindung.A further preferred embodiment of the high-pressure pump is characterized in that the valve piston has at its end remote from the closing body a spring plate on which the valve spring is supported. The valve spring is designed for example as a helical compression spring and is supported by one end on the spring plate. With its other end, the valve spring is advantageously supported on the valve body. By the valve spring, the valve piston is biased in its closed position. The spring plate comprises, for example, a central through hole for the end of the valve body facing away from the closing body. The attachment of the spring plate on the valve piston end is advantageously carried out by a press connection.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil, insbesondere mit dem Ventilkolben, dem Ventilkörper und dem Federteller, so aufgebaut ist wie ein Saugventil der Hochdruckpumpe. Über das Saugventil wird ein Arbeitsmedium der Pumpe, vorzugsweise Kraftstoff, in einen Arbeitsraum der Hochdruckpumpe angesaugt, wo das angesaugte Arbeitsmedium dann mit Hochdruck beaufschlagt wird. Durch den gleichen Aufbau von Saugventil und Überströmventil können die Herstellkosten für die Hochdruckpumpe deutlich reduziert werden. Zum einen kann dadurch der Aluminium-Einsatz im Gehäuse der Hochdruckpumpe signifikant reduziert werden. Darüber hinaus entfällt eine relativ aufwendige Bearbeitung, wie sie bei herkömmlichen Überströmventilen nötig ist. Dadurch können Fertigungskosten eingespart werden.A further preferred embodiment of the high-pressure pump is characterized in that the overflow valve, in particular with the valve piston, the valve body and the spring plate, is constructed as a suction valve of the high-pressure pump. About the suction valve, a working fluid of the pump, preferably fuel, sucked into a working space of the high-pressure pump, where the sucked working fluid is then subjected to high pressure. By the same construction of the suction valve and overflow valve, the manufacturing costs for the high-pressure pump can be significantly reduced. On the one hand, this significantly reduces the use of aluminum in the housing of the high-pressure pump. In addition, eliminates a relatively complex processing, as is necessary in conventional overflow valves. As a result, manufacturing costs can be saved.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil in einer Ausnehmung angeordnet ist, die den Zulauf mit dem Rücklauf der Hochdruckpumpe verbindet. Durch die Ausführung und Anordnung des Überströmventils kann die Hochdruckpumpe deutlich kompakter ausgelegt werden. Das Überströmventil wird besonders vorteilhaft axial unterhalb eines Rücklaufstutzens montiert. Dadurch wird eine gemeinsame Gehäusebearbeitung ermöglicht. Das liefert den Vorteil, dass für das Überströmventil kein zusätzliches Material und keine zusätzliche Bearbeitung benötigt werden. Die Hochdruckpumpe wird insgesamt kompakter. A further preferred embodiment of the high pressure pump is characterized in that the overflow valve is arranged in a recess which connects the inlet to the return of the high pressure pump. Due to the design and arrangement of the overflow valve, the high-pressure pump can be made significantly more compact. The overflow valve is particularly advantageously mounted axially below a return neck. This allows a common housing processing. This provides the advantage that no additional material and no additional processing are required for the overflow valve. The high pressure pump becomes more compact overall.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Verbindungsbohrung ausgeführt ist, in die das Überströmventil eingepresst ist. Durch Versuche hat sich gezeigt, dass ein großer Auslassquerschnitt zwischen einem Stößelraum und einem Triebwerk der Hochdruckpumpe einen positiven Effekt auf die Pulsation und die Befüllung der Hochdruckpumpe hat. Durch die Anordnung des Überströmventils in der Verbindungsbohrung bietet sich im Inneren der Hochdruckpumpe mehr Platz, der vorteilhaft für eine Ausgleichsnut in einer Stößelbohrung genutzt werden kann. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsbohrung mit einem Lagerrücklauf verbunden, der eine Schmiertasche für eine Lagerung der Antriebswelle der Hochdruckpumpe umfasst.Another preferred embodiment of the high-pressure pump is characterized in that the recess is designed as a connecting bore, in which the overflow valve is pressed. Experiments have shown that a large outlet cross section between a plunger chamber and an engine of the high pressure pump has a positive effect on the pulsation and the filling of the high pressure pump. The arrangement of the spill valve in the connecting hole offers more space inside the high-pressure pump, which can be advantageously used for a compensation groove in a plunger bore. According to a further embodiment, the connecting bore is connected to a bearing return, which comprises a lubricating pocket for supporting the drive shaft of the high-pressure pump.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil mit einer Filtereinrichtung kombiniert ist. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass Verunreinigungen und/oder Partikel in sensible Bereiche der Hochdruckpumpe gelangen. Die Filtereinrichtung ist zum Beispiel radial außerhalb von Durchgangslöchern in dem Ventilkörper angeordnet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Filtereinrichtung dem Ende des Ventilkolbens mit dem Federteller zugeordnet. Die Filtereinrichtung kann aber alternativ oder zusätzlich auch in einer Zulaufbohrung angeordnet sein, welche in die Verbindungsbohrung mündet, in welcher das Überströmventil angeordnet ist.Another preferred embodiment of the high-pressure pump is characterized in that the overflow valve is combined with a filter device. This can effectively prevent contaminants and / or particles from entering sensitive areas of the high-pressure pump. The filter device is arranged, for example, radially outside of through-holes in the valve body. According to a further embodiment, the filter device is associated with the end of the valve piston with the spring plate. However, the filter device may alternatively or additionally be arranged in an inlet bore, which opens into the connection bore, in which the overflow valve is arranged.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Überströmventil, insbesondere einen Ventilkörper, einen Ventilkolben und/oder eine Ventilfeder, für eine vorab beschriebene Hochdruckpumpe. Das Überströmventil und die genannten Teile sind separat handelbar.The invention further relates to an overflow valve, in particular a valve body, a valve piston and / or a valve spring, for a high pressure pump described above. The overflow valve and the parts mentioned can be traded separately.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen Überströmventils ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass ein Verhältnis zwischen einer im Betrieb der Hochdruckpumpe aus dem Zulauf in den Rücklauf abgesteuerten Absteuermenge und dem Zulaufdruck im Zulauf über eine Innengeometrie des Ventilkörpers im Bereich des Schließkörpers des Überströmventils angepasst wird. Das verkürzt auch als Menge/Druck-Verhältnis bezeichnete Verhältnis kann über die Innengeometrie des Ventilkörpers beliebig angepasst werden. Die Innengeometrie kann kostenneutral verändert werden, zum Beispiel durch spanende Bearbeitung, insbesondere in einem Drehprozess.In a method for producing a spill valve described above, the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved in that a ratio between a controlled during operation of the high pressure pump from the inlet in the return Absteuermenge and the inlet pressure in the inlet via an internal geometry of the valve body in the region Closing body of the overflow valve is adjusted. That shortens synonymous Ratio referred to as the amount / pressure ratio can be arbitrarily adjusted via the internal geometry of the valve body. The internal geometry can be changed cost-neutral, for example by machining, especially in a turning process.
Bei einem Verfahren zum Montieren eines Überströmventils in eine vorab beschriebene Hochdruckpumpe ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich durch folgende Montageschritte gelöst. Der Ventilkörper umfasst ein zentrales Durchgangsloch, in das der Ventilkolben gesteckt wird. Dabei kommt der Ventilkolben mit seinem Schließkörper an dem Ventilkörper zur Anlage. Die Ventilfeder wird dann über einen Ventilschaft gesteckt, der von dem Schließkörper des Ventilkolbens ausgeht. Der Federteller wird, zum Beispiel durch eine Pressverbindung, an dem dem Schließkörper abgewandten Ende des Ventilkolbens, insbesondere des Ventilschafts, befestigt. Die so vormontierte Einheit wird in ein Gehäuse der Hochdruckpumpe in die Ausnehmung montiert, die den Zulauf mit dem Rücklauf der Hochdruckpumpe verbindet. Ein gewünschter Öffnungsdruck des Überströmventils kann vorteilhaft über eine geeignete Auswahl der Ventilfeder und über die Einpresstiefe des Federtellers eingestellt werden.In a method for mounting an overflow valve in a high-pressure pump described above, the above-mentioned object is achieved alternatively or additionally by the following assembly steps. The valve body comprises a central through hole into which the valve piston is inserted. In this case, the valve piston comes with its closing body on the valve body to the plant. The valve spring is then inserted over a valve stem, which starts from the closing body of the valve piston. The spring plate is, for example by a press connection, attached to the end facing away from the closing body of the valve piston, in particular the valve stem. The pre-assembled unit is mounted in a housing of the high-pressure pump in the recess, which connects the inlet to the return of the high-pressure pump. A desired opening pressure of the overflow valve can advantageously be adjusted via a suitable selection of the valve spring and via the press-in depth of the spring plate.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.
Figurenlistelist of figures
Es zeigen:
-
1 eine Hochdruckpumpe gemäß dem Stand der Technik im Längsschnitt durch ein Pumpenelement; -
2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines in einer Ausnehmung eines Gehäuses der Hochdruckpumpe angeordneten Überströmventils; -
3 eine ähnliche Schnittdarstellung wie in2 aus einer anderen Perspektive; -
4 eine ähnliche Schnittdarstellung wie in3 mit einem Lagerrücklauf, der direkt an einen Rücklauf der Hochdruckpumpe angebunden ist; die - Figuren jeweils eine Längsschnittdarstellung des Überströmventils mit verschie-5
bis 7 denen Innengeometrien eines Ventilkörpers im Bereich eines Schließkörpers des Überströmventils; die - Figuren kartesische Koordinatendiagramme zu den
5 bis 7 , in denen der 8bis 10 Verlauf eines Menge/Druck-Verhältnisses aufgetragen ist, und -
11 eine weitere perspektivische Schnittdarstellung des eingebauten Überströmventils zur Veranschaulichung des Einbauortes von Filtereinrichtungen.
-
1 a high pressure pump according to the prior art in longitudinal section through a pump element; -
2 a perspective sectional view of a arranged in a recess of a housing of the high-pressure pump overflow valve; -
3 a similar sectional view as in2 from another perspective; -
4 a similar sectional view as in3 with a bearing return, which is connected directly to a return of the high-pressure pump; the - Figures each show a longitudinal sectional view of the spill valve with various 5 to 7 which internal geometries of a valve body in the region of a closing body of the spill valve; the
- Characters Cartesian coordinate diagrams to the
5 to7 in which the 8 to 10 course of a quantity / pressure ratio is plotted, and -
11 a further perspective sectional view of the built-in overflow valve to illustrate the installation of filter devices.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
Die Antriebswelle
In einem zwischen den Lagerstellen liegenden Bereich weist die Antriebswelle
Im Bereich eines jeden Pumpenelements
Der Pumpenkolben
Der Pumpenarbeitsraum
Mit dem Hochdruckspeicher
Beim Saughub des Pumpenkolbens
During the suction stroke of the
Zwischen dem Pumpenkolben
Im Stößel
Am Stößel
Der Pumpenkolben
In Richtung der Drehachse
In den
Das Gehäuse
Der Zulauf ist zum Beispiel mit einer Zumesseinheit verbunden, die einem Saugventil (16in
Die Ausnehmung
Das Überströmventil
Der Ventilkolben
An einem dem Schließkörper
Eine Ventilfeder
In
Das Überströmventil
In
In den
In den
In den
Ein in
In
In
Die Filtereinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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