-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffüberströmventil für eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.
-
Ein solches Kraftstoffüberströmventil und eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die
DE 10 2011 082 588 A1 bekannt. Dieses Kraftstoffüberströmventil dient zur Druckbegrenzung in einem einen Zulauf bildenden Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe. Das Kraftstoffüberströmventil weist ein hülsenförmiges Ventilgehäuse auf, in dem in einer Bohrung ein kolbenförmiges Ventilglied hubbeweglich angeordnet ist. Durch das Ventilglied wird bei seiner Hubbewegung über seinen Mantel die Verbindung eines Zulaufs vom Niederdruckbereich her mit wenigstens einer zu einem Entlastungsbereich führenden Öffnung im Ventilgehäuse gesteuert. Das Ventilglied ist durch eine Ventilfeder in Richtung einer Schließstellung beaufschlagt, in der die Verbindung des Zulaufs mit dem Ablauf unterbrochen ist, und durch den im Zulauf herrschenden Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Die Ventilfeder stützt sich an einem in die Bohrung eingepressten Stützelement ab. Wenn der Druck im Niederdruckbereich den durch die Ventilfeder bestimmten Öffnungsdruck überschreitet, so öffnet das Kraftstoffüberströmventil und Kraftstoff kann vom Zulauf aus dem Niederdruckbereich aus dem Ventilgehäuse über die Öffnung in den Entlastungsbereich, beispielsweise einen Rücklauf zum Kraftstoffvorratsbehälter abströmen. Im Zulauf ist ein Filter vorgesehen, der am Ventilgehäuse angeordnet ist und durch den Kraftstoff vor dem Eintritt in das Ventilgehäuse strömt. Die Pressverbindung des Stützelements im Ventilgehäuse muss die gesamte Kraft der Ventilfeder abstützen und daher mit entsprechend hoher Pressung ausgeführt sein. Das Ventilgehäuse ist aus einem Material mit hoher Verschleißfestigkeit hergestellt, um eine lange Funktionsfähigkeit des Kraftstoffüberströmventils zu gewährleisten. Das Ventilgehäuse weist ein Außengewinde auf mit dem dieses in ein Innengewinde einer Aufnahme eines Gehäuseteils der Kraftstoffhochdruckpumpe eingeschraubt und dadurch in der Aufnahme gehalten ist. Das Ventilgehäuse ist in seinem Außendurchmesser mehrfach gestuft ausgebildet. Die Herstellung des Ventilgehäuses und das Einpressen des Stützelements ist dabei aufwendig und abhängig von den Einbauverhältnissen in der Aufnahme des Gehäuseteils der Kraftstoffhochdruckpumpe sind unterschiedliche Ausführungen des Ventilgehäuses erforderlich, wodurch die Herstellkosten hoch sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Kraftstoffüberströmventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass dieses einfach herstellbar ist, da das Ventilgehäuse für unterschiedliche Ausführungen immer gleich ausgebildet sein kann und lediglich unterschiedliche Ausführungen des Stützelements erforderlich sind, das sowohl die Funktion der Abstützung der Ventilfeder als auch die Funktion der Befestigung des Überströmventils in der Aufnahme des Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe übernimmt. Die Verbindung des Stützelements mit dem Ventilgehäuse muss dabei keine großen Kräfte aufnehmen, da der Hauptteil der Abstützkraft für die Ventilfeder über das Stützelement in das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe eingeleitet wird.
-
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffüberströmventils angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht auf einfache Weise eine Befestigung des Stützelements am Ventilgehäuse. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine einfache Befestigung des Stützelements in der Aufnahme.
-
Zeichnung
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe in einer vereinfachten schematischen Darstellung, 2 in vergrößerter Darstellung ein Kraftstoffüberströmventil der Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Längsschnitt in einem geschlossenen Zustand und 3 das Kraftstoffüberströmventil gemäß einem Ausführungsbeispiel in geöffnetem Zustand.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
In 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Förderpumpe 10 auf, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 12 ansaugt und zur Saugseite einer Hochdruckpumpe 14 fördert. Von der Förderpumpe 10 wird der Kraftstoff auf einen Förderdruck von beispielsweise etwa 4 bis 6 bar verdichtet. Die Förderpumpe 10 kann elektrisch oder mechanisch angetrieben sein. Zwischen der Förderpumpe 10 und der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 kann eine Kraftstoffzumesseinrichtung 16 angeordnet sein, durch die die von der Hochdruckpumpe 14 angesaugte und unter Hochdruck geförderte Kraftstoffmenge variabel eingestellt werden kann. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 16 kann ein Proportionalventil sein, das unterschiedlich große Durchflussquerschnitte einstellen kann, oder ein getaktetes Ventil und wird mechanisch oder elektrisch durch eine elektronische Steuereinrichtung 17 angesteuert.
-
Die Hochdruckpumpe 14 weist ein mehrteiliges Gehäuse 18 auf, in dem in einem Innenraum 19 eine rotierend angetriebene Antriebswelle 20 angeordnet ist. Der Innenraum 19 des Gehäuses 18 mit der Antriebswelle 20 bildet einen Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14. Die Antriebswelle 20 weist wenigstens einen Nocken 22 oder Exzenter auf, wobei der Nocken 22 auch als Mehrfachnocken ausgebildet sein kann. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein oder mehrere Pumpenelemente 24 mit jeweils einem Pumpenkolben 26 auf, der durch den Nocken 22 der Antriebswelle 20 mittelbar in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse der Antriebswelle 20 angetrieben wird. Der Pumpenkolben 26 ist in einer Zylinderbohrung 28 dicht geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 20 abgewandten Seite einen Pumpenarbeitsraum 30. Der Pumpenarbeitsraum 30 weist über ein in den Pumpenarbeitsraum 30 öffnendes Einlassventil 32 eine Verbindung mit dem Kraftstoffzulauf von der Förderpumpe 10 her auf. Der Pumpenarbeitsraum 30 weist ausserdem über ein aus dem Pumpenarbeitsraum 30 öffnendes Auslassventil 34 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher 110 verbunden ist. Mit dem Hochdruckspeicher 110 sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren 120 verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der Hochdruckspeicher 110 kann auch entfallen, wobei die Hochdruckpumpe 14 dann mit den Injektoren 120 über hydraulische Leitungen verbunden ist. Bei seinem Saughub bewegt sich der Pumpenkolben 26 in den Innenraum 19 hinein und saugt dabei über das geöffnete Einlassventil 32 Kraftstoff aus dem Zulauf von der Förderpumpe 10 her in den Pumpenarbeitsraum 30 an. Bei seinem Förderhub bewegt sich der Pumpenkolben 26 aus dem Innenraum 19 heraus und fördert Kraftstoff unter Hochdruck aus dem Pumpenarbeitsraum 30 über das geöffnete Auslassventil 34 in den Hochdruckspeicher 110 bzw. zu den Injektoren 120.
-
Der Bereich zwischen der Förderpumpe 10 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 16 bildet einen Niederdruckbereich, in dem der von der Förderpumpe 10 erzeugte Druck herrscht. Durch die Förderpumpe 10 wird dabei ständig dieselbe Kraftstoffmenge gefördert, jedoch wird durch die Hochdruckpumpe 14 abhängig von der Einstellung der Kraftstoffzumesseinrichtung 16 eine variable Kraftstoffmenge angesaugt. Aus diesem Grund ist ein Kraftstoffüberströmventil 36 vorgesehen, durch das der Druck im Niederdruckbereich begrenzt wird. Das Kraftstoffüberströmventil 36 öffnet, wenn der Druck im Niederdruckbereich dessen Öffnungsdruck überschreitet und über das geöffnete Kraftstoffüberströmventil 36 wird die von der Förderpumpe 10 geförderte, jedoch von der Hochdruckpumpe 14 nicht angesaugte Kraftstoffmenge in einen Entlastungsbereich abgesteuert, der beispielsweise ein Rücklauf 11 zum Kraftstoffvorratsbehälter 12 ist.
-
Das Kraftstoffüberströmventil 36 wird anhand der 2 und 3 nachfolgend näher erläutert. Das Kraftstoffüberströmventil 36 weist ein hülsenförmiges Ventilgehäuse 38 auf, das eine durchgehende Bohrung 40 aufweist, die im wesentlichen durchgehend denselben Durchmesser aufweist. Innerhalb der Bohrung 40 des Ventilgehäuses 38 ist ein kolbenförmiges Ventilglied 42 verschiebbar dicht geführt. Das Ventilglied 42 kann eine Sackbohrung 43 aufweisen. In der Bohrung 40 des Ventilgehäuses 38 ist wenigstens eine Öffnung 44 vorgesehen, die die Bohrung 40 mit dem Außenmantel des Ventilgehäuses 38 verbindet. Die Öffnung 44 ist vorzugsweise als Bohrung ausgebildet, wobei beispielsweise zwei einander diametral gegenüberliegende Bohrungen 44 vorgesehen sind. Über die Öffnungen 44 ist die Bohrung 40 mit einem Entlastungsbereich, beispielsweise durch entsprechende weitere Bohrungen oder Kanäle im Gehäuse 18 mit einem Rücklauf in den Kraftstoffvorratsbehälter 12 verbindbar. Die Öffnungen 44 bilden somit eine Entlastungsverbindung.
-
An dem in die Bohrung 40 weisenden geschlossenen Ende des Ventilglieds 42 stützt sich eine Ventilfeder 50 ab, die beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. An ihrem dem Ventilglied 42 abgewandten Ende stützt sich die Ventilfeder 50 an einem mit dem Ventilgehäuse 38 verbundenen topfförmigen Stützelement 52 ab, das auf dem Endbereich des Außenmantels des Ventilgehäuses 38 angeordnet und auf diesem befestigt, insbesondere aufgepresst oder aufgeschraubt ist. Durch die Vorspannung und Federsteifigkeit der Ventilfeder 50 wird die Öffnungscharakteristik des Kraftstoffüberströmventils 36 mit bestimmt. Zwischen dem Stützelement 52 und der Ventilfeder 50 kann eine Zwischenscheibe 51 angeordnet sein. Durch das dem Stützelement 52 abgewandte offene Ende ist die Bohrung 40 mit einem von der Förderpumpe 10 durch den Niederdruckbereich herführenden Zulauf 46 verbunden, wobei das Ventilglied 42 durch den im Zulauf 46 herrschenden Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist.
-
Bei seiner druckabhängigen Hubbewegung öffnet oder schließt das Ventilglied 42 mit einer an diesem ausgebildeten Steuerkante 48 die Verbindung zwischen der Bohrung 40 und den Öffnungen 44. In 2 ist das Kraftstoffüberströmventil 36 in einem geschlossenen Zustand dargestellt und in 3 in einem geöffneten Zustand.
-
Im Ventilgehäuse 38 kann wenigstens eine weitere Öffnung 54 in Form einer Bohrung vorgesehen sein, die die Bohrung 40 mit dem Außenmantel des Ventilgehäuses 38 verbindet, wobei die weitere Öffnung 54 in axialer Richtung näher zum Stützelement 52 hin angeordnet ist als die Öffnungen 44. Die weitere Öffnung 54 verbindet den zwischen dem Ventilglied 42 und dem Stützelement 52 liegenden Raum, in dem die Ventilfeder 50 angeordnet ist, mit dem Außenmantel des Ventilgehäuses 38 wobei die weitere Öffnung einen geringeren Querschnitt aufweist als die Öffnungen 44 und eine Drosselstelle bildet. Die wenigstens eine weitere Öffnung 54 bildet eine Entlastungsverbindung für den Raum, in dem die Ventilfeder 50 angeordnet ist. Die wenigstens eine weitere Öffnung 54 ist so angeordnet, dass diese nicht vom Stützelement 52 überdeckt wird.
-
Am Ventilgehäuse 38 ist an dessen dem Stützelement 52 abgewandtem Endbereich ein Filter 56 angeordnet, der am Ventilgehäuse 38 befestigt ist. Beisipielweise kann der Durchmesser der Bohrung 40 im Endbereich des Ventilgehäuses 38 etwas vergrößert sein, wobei der Filter 56 dort eingepresst ist. Der Filter 56 kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein.
-
Das Kraftstoffüberströmventil 36 ist in eine Aufnahme 60 iin einem Teil des Gehäuses 18 der Hochdruckpumpe 14 eingesetzt und in dieser gehalten. Die Aufnahme 60 ist als Bohrung ausgebildet und weist in deren zur Außenseite des Gehäuses 18 weisendem Endbereich ein Innengewinde 62 auf. Das Stützelement 52 weist ein Außengewinde 64 auf, mit dem dieses in das Innengewinde 62 der Aufnahme 60 eingeschraubt ist, wodurch das Kraftstoffüberströmventil 36 in der Aufnahme 60 gehalten ist. Die Stützkraft für die Ventilfeder 50 wird dabei im wesentlichen vom Stützelement 52 über die Gewindeverbindung zwischen diesem und der Aufnahme 60 in das Gehäuse 18 der Hochdruckpumpe 14 eingeleitet und nur zu einem geringen Teil in die Pressverbindung zwischen dem Stützelement 52 und dem Ventilgehäuse 38. Die Pressverbindung des Stützelements 52 mit dem Ventilgehäuse 38 wird somit nicht hoch belastet und kann entsprechend ausgelegt werden.
-
Zur Abdichtung der Aufnahme 60 ist zwischen dem Stützelement 52 und der Aufnahme 60 in einem Bereich außerhalb des Innengewindes 62 und des Außengewindes 64 ein erster elastischer Dichtring 66 eingespannt, der in einer ersten Ringnut 67 des Stützelements 52 angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 38 weist in seinem in die Aufnahme 60 weisenden Endbereich in seinem Außenmantel eine zweite Ringnut 68 auf, in der ein zweiter elastischer Dichtring 69 angeordnet ist, der zwischen dem Ventilgehäuse 38 und der Aufnahme 60 eingespannt ist. Das Ventilgehäuse 38 weist außerhalb der zweiten Ringnut 68 über seine gesamte Längserstreckung einen konstanten Außendurchmesser auf.
-
Das Ventilgehäuse 38 und das Ventilglied 42 sind aus einem Material mit hoher Verschleißfestigkeit hergestellt, beispielsweise Stahl. Durch die Sackbohrung 43 wird das Gewicht des Ventilglieds 42 gering gehalten, was für die Funktion des Kraftstoffüberströmventils 36 vorteilhaft ist. Das Stützelement 52 kann aus einem Material mit weniger hoher Verschleißfestigkeit als das Ventilgehäuse 38 und/oder das Ventilglied 42 hergestellt sein, beispielsweise aus Leichtmetall, wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, oder Kunststoff. Durch die Zwischenscheibe 51 kann gegebenenfalls ein Verschleißschutz des Stützelements 52 sichergestellt werden, wenn dieses für einen direkten Kontakt mit der Ventilfeder 50 keine ausreichende Verschleißbeständigkeit aufweist. Die Zwischenscheibe 51 ist dabei aus einem Material hergestellt, das eine höhere Verschleißfestigkeit aufweist als das Material des Stützelements 52.
-
Das Stützelement 52 weist einen aus der Aufnahme 60 ragenden Kopf 53 auf, der so ausgebildet ist, dass an diesem mit einem Werkzeug angegriffen werden kann um das Stützelement 52 in die Aufnahme 60 einzuschrauben. Der Kopf 53 kann hierzu beispielsweise ein Sechskantprofil aufweisen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011082588 A1 [0002]
