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Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Einlassventil für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Das Einlassventil dient der Versorgung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit Kraftstoff. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem solchen Einlassventil.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2015 220 383 A1 ist ein elektromagnetisch ansteuerbares Einlassventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, bekannt. Das Einlassventil weist einen in Richtung einer Längsachse hubbeweglichen Magnetanker auf, durch den ein Ventilglied des Einlassventils betätigbar ist. Die Hubbewegung des Magnetankers ist in einer Bewegungsrichtung zur Öffnungsstellung des Ventilglieds durch ein Anschlagelement begrenzt. Das Anschlagelement ist ringförmig ausgebildet und weist eine Anschlagfläche auf, an der der Magnetanker mit einer Kontaktfläche zur Anlage kommt. In der entgegengesetzten Bewegungsrichtung ist die Hubbewegung des Magnetankers durch einen Polkern begrenzt, der ebenfalls ein Anschlagelement bildet. Wenn die Anschlagfläche und die Kontaktfläche groß sind und zwischen diesen eine große Überlappungsfläche vorhanden ist so kann die mechanische Belastung beim Auftreffen des Magnetankers gering gehalten werden, da sich eine geringe Flächenpressung ergibt. Wenn sich der Magnetanker wieder vom Anschlagelement wegbewegt tritt hierbei jedoch ein sogenanntes hydraulisches Kleben auf, wodurch die Bewegung des Magnetankers behindert wird. Bei der Bewegung des Magnetankers von der Anschlagfläche weg muss der Zwischenraum zwischen der Kontaktfläche des Magnetankers und der Anschlagfläche mit Flüssigkeit befüllt werden, was infolge der großen Flächen bei dem bekannten Ventil erschwert ist. Hierdurch wird die Funktion des Einlassventils beeinträchtigt, da durch die verzögerte Bewegung des Magnetankers der Zeitpunkt des Schließens und Öffnens des Einlassventils nicht genau bestimmt werden kann und eine Streuung aufweist und das Einlassventil unter Umständen gar nicht schaltet. Das Öffnen und Schließen des Einlassventils und entsprechend die Bewegung des Magnetankers muss mit hoher Dynamik erfolgen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Einlassventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Anordnung der Anschlagfläche und/oder Kontaktfläche im radial äußeren Randbereich diese auch bei ringförmiger Ausbildung ausreichend groß ist um die mechanische Belastung beim Auftreffen des Magnetankers gering zu halten. Außerdem wird durch die ringförmige Ausbildung der Anschlagfläche und/oder Kontaktfläche der Effekt des hydraulischen Klebens verringert, da sich der radial innerhalb der Anschlagfläche und Kontaktfläche liegende Zwischenraum schneller mit Flüssigkeit füllen kann. Hierdurch ist die Funktion des Einlassventils verbessert.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Einlassventils angegeben. Durch die Ausbildung gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 ist der Effekt des hydraulischen Klebens weiter verringert und dadurch die Funktion des Einlassventils weiter verbessert.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen 1 ausschnittsweise eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe in einem Längsschnitt und 2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt II der 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist ausschnittsweise eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe dargestellt, die Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher fördert. Der Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird von einer Vorförderpumpe unter Vorförderdruck stehender Kraftstoff zugeführt. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe weist ein Gehäuseteil 10 in Form eines Zylinderkopfs auf, in dem in einer Zylinderbohrung 12 ein Pumpenkolben 14 geführt ist, der in der Zylinderbohrung 12 einen Pumpenarbeitsraum 16 begrenzt. Der Pumpenkolben 14 wird in einer Hubbewegung angetrieben, beispielsweise durch eine Antriebswelle, die einen Nocken aufweist, an dem der Pumpenkolben 14 beispielsweise über einen Stößel, der als Rollenstößel ausgeführt sein kann, abgestützt ist. Beim Saughub des Pumpenkolbens 14 wird der Pumpenarbeitsraum 16 über ein Einlassventil 18 mit Kraftstoff befüllt und beim Förderhub des Pumpenkolbens 14 wird Kraftstoff über ein Auslassventil 20 in den Hochdruckspeicher verdrängt, wenn das Einlassventil 18 geschlossen ist.
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Das Einlassventil 18 ist elektromagnetisch betätigbar und ist in das Gehäuseteil 10 in der Weise integriert, dass ein kolbenförmiges Ventilglied 22 des Einlassventils 18 in einer im Gehäuseteil 10 ausgebildeten Bohrung 24 hubbeweglich geführt ist. Das Ventilglied 22 des Einlassventils 18 öffnet in den Pumpenarbeitsraum 16. Bei geöffnetem Einlassventil 18 vermag Kraftstoff aus einem im Gehäuseteil 10 gebildeten Niederdruckraum 26 über Zulaufbohrungen 28 in den Pumpenarbeitsraum 16 zu strömen. In Schließrichtung ist das Ventilglied 22 von der Federkraft einer Ventilfeder 30 beaufschlagt, so dass die Federkraft der Ventilfeder 30 das Ventilglied 22 in Richtung eines Ventilsitzes 32 zieht. Um das Einlassventil 18 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 30 geöffnet zu halten bzw. zu öffnen, ist eine weitere Feder 34 vorgesehen, deren Federkraft größer als die der Ventilfeder 30 ist. Für die Betätigung des Einlassventils 18 ist ein elektromagnetischer Aktor vorgesehen, der einen Magnetanker 36, eine diesen ringförmig umgebende Magnetspule 38 und einen Polkern 40 umfasst. Die weitere Feder 34 ist einerseits am Magnetanker 36 und andererseits am Polkern 40 abgestützt. Wenn die Magnetspule 38 unbestromt ist, so drückt die Feder 34 den Magnetanker 36 zum Ventilglied 22 hin, so dass der Magnetanker 36 zur Anlage am Ventilglied 22 gelangt und das Einlassventil 22 öffnet bzw. geöffnet hält. Wird die Magnetspule 38 bestromt, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft den Magnetanker 36 in Richtung des Polkerns 40 bewegt, um einen zwischen dem Polkern 40 und dem Magnetanker 36 ausgebildeten Arbeitsluftspalt 42 zu schließen. Das Ventilglied 22 wird auf diese Weise entlastet, so dass die Ventilfeder 30 das Ventilglied 22 in den Ventilsitz 32 zu ziehen vermag.
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Der den Arbeitsluftspalt 42 begrenzende Polkern 40 bildet einen Endanschlag 44 für den hubbeweglichen Magnetanker 36 aus. Ein weiterer Endanschlag 46 für den Magnetanker 36 wird durch einen Ringbund 48 in einem Ventilkörper 50 oder ein am Ringbund 48 abgestütztes Anschlagelement 52 gebildet. Der Ventilkörper 50 weist eine Bohrung 54 auf, die eine Aufnahme für den Magnetanker 36 bildet und in der der Magnetanker 36 über seinen Außenmantel in Richtung seiner Längsachse 37 hubbeweglich geführt ist. Das Anschlagelement 52 wird nachfolgend näher erläutert. Der axiale Abstand zwischen dem Polkern 40 und dem Anschlagelement 52 bestimmt den Hub des Magnetankers 36. Um die Lage des Polkerns 40 zu fixieren, ist der Polkern 40 mittels einer Hülse 56 mit dem Ventilkörper 50 fest verbunden. Die Hülse 56 ist hierzu bevorzugt sowohl mit dem Polkern 40 als auch mit dem Ventilkörper 50 verschwei ßt.
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Der Magnetanker 36 weist eine etwa zylindrische Form auf und in diesem ist zum Polkern 40 hin eine Ausnehmung 58, beispielsweise in Form einer Sackbohrung ausgebildet. In die Ausnehmung 58 ragt die Feder 34 hinein, die sich am Boden der Ausnehmung 58 abstützt. Der Magnetanker 36 weist außerdem wenigstens eine in Richtung von dessen Längsachse 37 verlaufende Durchgangsbohrung 60 auf, wobei vorzugsweise mehrere über den Umfang des Magnetankers 36 verteilte Durchgangsbohrungen 60 vorgesehen sind. Durch die Durchgangsbohrungen 60 wird eine Verbindung der durch den Magnetanker 36 einerseits zum Polkern 40 hin und andererseits zum Ventilglied 22 hin begrenzten Räume hergestellt und somit die Hubbewegung des von Kraftstoff umgebenen Magnetankers 36 ermöglicht. Die Durchgangsbohrungen 60 bilden Durchlässe durch den Magnetanker 36.
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Das Anschlagelement 52 ist beispielsweise hülsenförmig ausgebildet und weist einen am Ringbund 48 zum Ventilglied 22 hin anliegenden Kragen 62 sowie einen in die Fortsetzung 54a der Bohrung 54 im Bereich des Ringbunds 48 hineinragenden zylinderförmigen Abschnitt 63 auf, der beispielsweise in die Bohrung 54 eingepresst ist. Durch das Anschlagelement 52 tritt der Magnetanker 36 zum Ventilglied 22 hin durch, wobei der Innendurchmesser des Anschlagelements 52 etwas geringer ist als der Durchmesser der Bohrung 54 im Bereich des Ringbunds 48. Auf der dem Ringbund 48 abgewandten und dem Magnetanker 36 zugewandten Seite weist das Anschlagelement 52 an seinem Kragen 62 eine Anschlagfläche 64 für den Magnetanker 36 auf. Der Magnetanker 36 weist auf seiner dem Anschlagelement 52 zugewandten Seite eine Kontaktfläche 66 auf, die an der Stirnseite des Magnetankers 36 angeordnet ist, und mit der der Magnetanker 36 an der Anschlagfläche 64 des Anschlagelements 52 zur Anlage kommt.
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Wie in 2 dargestellt sind die Anschlagfläche 64 des Anschlagelements 52 und die Kontaktfläche 66 des Magnetankers 36 an den bezüglich der Längsachse 37 radial äußeren Randbereichen des Anschlagelements 52 und des Magnetankers 36 angeordnet und ringförmig ausgebildet. Die Anschlagfläche 64 und die Kontaktfläche 66 weisen vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 37 nur eine geringe Erstreckung auf, so dass sich bei Anlage der Kontaktfläche 66 an der Anschlagfläche 64 zumindest annähernd nur eine Linienberührung ergibt. Durch die Anordnung der Anschlagfläche 64 und der Kontaktfläche 66 an den radial äußeren Rändern des Anschlagelements 52 und des Magnetankers 36 ergibt sich dennoch eine relativ große Berührungsfläche zwischen diesen und damit eine geringe Flächenpressung. Die Anschlagfläche 64 und die Kontaktfläche 66 sind an in Richtung der Längsachse 37 weisenden radial äußeren Kanten des Anschlagelements 52 und des Magnetankers 36 angeordnet.
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Die bezüglich der Längsachse 37 radial innerhalb der Anschlagfläche 64 und der Kontaktfläche 66 liegenden einander zugewandten Stirnflächen 164, 166 des Anschlagelements 52 und des Magnetankers 36 sind gegenüber der Anschlagfläche 64 und der Kontaktfläche 66 in Richtung der Längsachse 37 zurückgesetzt. Hierdurch ist bei Anlage des Magnetankers 36 mit seiner Kontaktfläche 66 an der Anschlagfläche 64 des Anschlagelements 52 zwischen den Stirnflächen 164 und 166 ein Zwischenraum 70 gebildet. Die Stirnflächen 164, 166 des Anschlagelements 52 und des Magnetankers 36 sind vorzugsweise bezüglich einer Radialebene zur Längsachse 37 geneigt angeordnet, derart, dass der axiale Abstand s zwischen den Stirnflächen 164, 166 in Richtung der Längsachse 37 ausgehend von der Anschlagfläche 64 bzw. der Kontaktfläche 66 zur Längsachse 37 hin zunimmt. Die Stirnflächen 164, 166 sind dabei jeweils zumindest annähernd kegelstumpfförmig ausgebildet mit gegensinniger Neigung. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass nur die Stirnfläche 164 am Anschlagelement 52 oder nur die Stirnfläche 166 am Magnetanker 36 geneigt angeordnet ist und die andere Stirnfläche radial bezüglich der Längsachse 37 angeordnet ist.
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Wenn sich der Magnetanker 36 vom Anschlagelement 52 wegbewegt, so strömt in den Zwischenraum 70 Kraftstoff durch die Fortsetzung 54a der Bohrung 54 und das Anschlagelement 52 hindurch, so dass dieser befüllt wird und die Bewegung des Magnetankers 36 nicht durch hydraulisches Kleben behindert wird. Durch die Anordnung des Zwischenraums 70 radial innerhalb der Anschlagfläche 64 und Kontaktfläche 66 mit dessen Öffnung zur Längsachse 37 hin ist eine bessere Einströmung von Kraftstoff ermöglicht gegenüber einer Anordnung des Zwischenraums radial außerhalb der Anschlagfläche 64 und Kontaktfläche 66, bei der eine Einströmung aus der den Magnetanker 36 umgebenden Bohrung 54 erfolgen muss.
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Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Kontaktfläche 66 des Magnetankers 36 sowie einer gegenüberliegenden Anschlagfläche kann zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausführung auch zwischen dem Magnetanker 36 und dem Polkern 40 als Endanschlag 44 vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015220383 A1 [0002]
