DE60215994T2 - Überdruckentlastungsventil in einem Kraftstoffsystem - Google Patents

Überdruckentlastungsventil in einem Kraftstoffsystem Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem zur Abgabe von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff an einen Zylinder eines zugeordneten Motors mit Verdichtungszündung (Dieselmotor). Insbesondere, aber nicht ausschließlich betrifft die Erfindung eine Kraftstoffpumpe, die ausgebildet ist, um Kraftstoff an ein Einspritzventil zur Abgabe von Kraftstoff an einen Zylinder oder einen anderen Verbrennungsraum des zugeordneten Motors abzugeben.
  • In einem bekannten System für einen Dieselmotor ist eine Kraftstoffpumpe zum Beaufschlagen von Kraftstoff mit hohem Druck so ausgebildet, dass sie Kraftstoff durch eine Hochdruck-Kraftstoffleitung an ein Kraftstoffeinspritzventil abgibt. Die Kraftstoffpumpe kann die Gestalt einer einheitlichen Pumpe annehmen, in welcher ein Überströmventil zum Steuern der Verbindung zwischen einer Pumpenkammer und einem Niederdruckablauf integral innerhalb eines Hauptpumpengehäuses ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Einspritzventil integral mit der Kraftstoffpumpe in einer einheitlichen Anordnung aus Pumpe und Einspritzventil ausgebildet sein. Das Einspritzventil umfasst typischerweise eine Ventilnadel, die an einem Ventilsitz zur Anlage gelangen kann, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Motor zu steuern. Während des Betriebs macht es die Bewegung der Ventilnadel weg von ihrem Sitz möglich, dass Kraftstoff aus einer Einspritzventil-Abgabekammer durch eine Einspritzventil-Auslassöffnung in einen Zylinder des zugeordneten Motors fließt.
  • Man nimmt an, dass es in solchen Kraftstoffsystemen wünschenswert ist, den Kraftstoffdruck innerhalb des Systems zu begrenzen, um die einzelnen Bauteile der Pumpe und/oder des Einspritzventils zu schützen. Falls ein Fehler im Kraftstoffsystem auftritt oder falls das System versagt, kann dann, wenn die Bauteile extrem hohen Kraftstoffdrücken ausgesetzt sind, dies zu einer irreparablen Schädigung der einzelnen Bauteile führen. Außerdem kann es, um Kraftstoffdrücke unter normalen Motorbetriebsbedingungen zu maximieren, wünschenswert sein, Systemparameter zu wählen, die bei extremen Motordrehzahlbedingungen Kraftstoffdrücke oberhalb eines sicheren Grenzwerts erzeugen. Auch unter solchen Umständen ist es also wünschenswert, dass der Kraftstoffdruck innerhalb des Systems begrenzt wird.
  • US 5,673,853 offenbart eine Einspritzventil-Einheit zur Abgabe von Kraftstoff durch eine Hochdruck-Kraftstoffleitung an einen Verbrennungsmotor. Das Einspritzventil weist ein zentrales Rohr mit einem mittigen Kanal und einem ringförmigen Ventilsitz und eine Steuerventil-Hülse auf, die gleitbar auf dem zentralen Rohr befestigt ist. Die Steuerventil-Hülse bewegt sich zwischen geschlossenen und offenen Stellungen, derart, dass sie die Abgabe von Kraftstoff an den Verbrennungsmotor jeweils ermöglicht beziehungsweise verhindert. Die Steuerventil-Hülse ist so ausgebildet, dass sie sich im Falle von übermäßigem Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung erweitert, so dass die Größe eines Spalts zwischen der Hülse und dem zentralen Rohr erhöht und damit Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung abgelassen wird.
  • EP 0 856 661 offenbart ein Einspritzventilsystem für die Abgabe von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff an einen Verbrennungsmotor. Das Einspritzventilsystem umfasst eine Kraftstoffpumpe, eine gemeinsame Druckleitung ("common rail"), an welche unter hohem Druck stehender Kraftstoff abgegeben wird, Ventile für die Einspritzung, Kraftstoffeinspritzventil-Düsen für jedes entsprechende Ventil, die ein vorgegebenes Minimum an Leitungsdruck erfordern, damit sie sich öffnen, und ein Sicherheitsbeziehungsweise Überdruckventil, das mit der gemeinsamen Druckleitung in Fluidverbindung steht. Das Sicherheits- oder Überdruckventil besitzt einen vorgegebenen Öffnungsdruck und einen vorgegebenen Schließdruck, der unterhalb des vorgegebenen Öffnungsdruckes liegt, wobei der vorgegebene Öffnungsdruck unterhalb des minimalen Leitungsdrucks liegt, der erforderlich ist, um die Kraftstoffeinspritzventil-Düsen zu öffnen. Ein solches Einspritzventilsystem verhindert, dass sich ein übermäßig hoher Druck in der gemeinsamen Druckleitung aufbaut.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffsystem bereit gestellt, das ausgebildet ist, um unter hohem Druck stehenden Kraftstoff durch eine Hochdruck-Kraftstoffleitung an ein Kraftstoff-Einspritzventil abzugeben, wobei das Kraftstoffsystem eine Überdruckventil-Anordnung zum Ablassen von Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdruckventil-Anordnung umfasst: einen ersten, eine erste Ventiloberfläche bildenden Gehäuseteil und einen zweiten, eine zweite Ventiloberfläche bildenden Gehäuseteil. Unter hohem Druck stehender Kraftstoff fließt von einer Pumpenkammer durch die Hochdruck-Kraftstoffleitung zu dem Auslass einer Pumpe und damit zu dem Einlass des Einspritzventils. Die Hochdruck-Kraftstoffleitung wird mindestens teilweise von dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil begrenzt beziehungsweise gebildet, und die erste Ventiloberfläche kann an der zweiten Ventiloberfläche zur Anlage gelangen, von ihr aber auch wieder getrennt werden. Das Kraftstoffsystem weist eine Klemmvorrichtung zum Aufbringen eines Anpressdrucks auf mindestens einen der beiden Gehäuseteile, des ersten und des zweiten, auf, um die erste und die zweite Ventiloberfläche in im Wesentlichen dichtende Anlage miteinander zu zwingen, wobei die Klemmvorrichtung so ausgebildet ist, dass sie eine Trennung der ersten und der zweiten Ventiloberfläche gegen den Anpressdruck für den Fall erlaubt, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung einen vorbestimmten Betrag überschreitet, wodurch es möglich wird, dass Kraftstoffdruck innerhalb bzw. aus der Hochdruck-Kraftstoffleitung abgelassen wird.
  • Sollte der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung einen vorherbestimmten maximalen Wert überschreiten, werden Kräfte, die auf dem hohen Kraftstoffdruck beruhen, den ersten und/oder den zweiten Gehäuseteil trennen, und diese reichen aus, um den von der Klemmvorrichtung ausgeübten Anpressdruck zu überwinden, wodurch ein gewisses Ausmaß an Trennung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil möglich wird. Unter solchen Umständen kann Kraftstoff innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung zwischen der ersten und der zweiten Ventiloberfläche hindurch zu einem Niederdruck-Ablauf oder -Behälter hindurchtreten oder sickern, was zur Folge hat, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung verringert wird. Auf diese Weise kann ein möglicher Anstieg des Kraftstoffdrucks innerhalb des Kraftstoffsystems, der ansonsten eine Beschädigung der einzelnen Bauteile des Systems bewirken könnte, vermieden werden.
  • Das Kraftstoffsystem kann die Gestalt einer Kraftstoffpumpe zur Abgabe von Kraftstoff an das Einspritzventil haben. Beispielsweise kann das Kraftstoffsystem die Gestalt einer Kraftstoffpumpen-Einheit besitzen. Das Kraftstoffsystem kann außerdem das Einspritzventil umfassen. Beispielsweise kann das Kraftstoffsystem eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoff-Einspritzventil aufweisen, die integral in einer einheitlichen Pumpen-Einspritzventil-Anordnung ausgebildet sind. Es sollte jedoch erkennbar sein, dass das Kraftstoffsystem das Einspritzventil nicht umfassen muss.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der beiden Ventiloberflächen, der ersten und der zweiten, mit einem (Höhen-)Relief ausgestattet, das bei Aufbringen des Anpressdrucks dichtend in Anlage mit der anderen der ersten beziehungsweise der zweiten Oberfläche gelangen kann, wobei das Relief in dem Fall von der anderen der ersten beziehungsweise der zweiten Ventiloberfläche getrennt werden kann, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung den vorherbestimmten Betrag übersteigt. Vorzugsweise kann das Relief auf der Oberfläche die Gestalt eines ringförmigen Vorsprungs aufweisen oder aus zwei oder mehr ringförmigen Vorsprüngen bestehen oder diese aufweisen.
  • Das Relief ist vorzugsweise so geformt, dass es einen ersten Bereich umfasst, der dem Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung ausgesetzt ist, wobei der erste Bereich so ausgewählt ist, dass bei dem erforderlichen, maximalen Kraftstoffdruck für einen gegebenen Anpressdruck eine Trennung der ersten und der zweiten Ventiloberfläche sichergestellt ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Ventiloberfläche mit einem ersten Relief ausgestattet und ist die zweite Ventiloberfläche mit einem zweiten Relief ausgestattet, wobei das erste und das zweite Relief so geformt sind, dass sie bei Aufbringen des Anpressdrucks in dichtende Anlage miteinander gelangen und in dem Fall voneinander trennbar sind, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung den vorgegebenen Betrag übersteigt.
  • Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, falls es notwendig ist, Drillbohrungen, Kanäle oder andere Komponenten bzw. Bauteile in dem ersten und/oder zweiten Gehäuseteil unterzubringen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das auf der ersten oder der zweiten Ventiloberfläche vorhandene Relief zusammen mit der anderen der ersten und der zweiten Ventiloberfläche einen verengten Spalt, durch welchen Kraftstoff in beschränktem Ausmaß von der Hochdruck-Kraftstoffleitung zu einem Bereich niedrigen Drucks fließt, wenn die erste und die zweite Ventiloberfläche veranlasst werden, sich voneinander zu trennen.
  • Vorzugsweise wird der Anpressdruck mit Hilfe einer Überwurf- oder Hutmutter aufgebracht. Die Überwurf- oder Hutmutter bildet vorzugsweise mindestens einen Teil der Klemmvorrichtung zum Aufbringen des Anpressdrucks auf den zweiten Gehäuseteil. In günstiger Weise kann der zweite Gehäuseteil die Gestalt einer Adapterplatte besitzen, die einen Teil der Kraftstoffpumpe bildet.
  • Die Erfindung wird nachstehend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine Schnittansicht einer Kraftstoffpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
  • 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der in 1 gezeigten Pumpeneinheit ist,
  • die 3(a) und 3(b) Ansichten eines Teils der in den 1 und 2 gezeigten Kraftstoffpumpe zeigen und
  • 4 eine vergrößerte, auseinandergezogene Ansicht des Teils der Kraftstoffpumpe ist, der in den 3(a) und 3(b) gezeigt ist.
  • Nun soll auf die 1 und 2 Bezug genommen werden. Dort wird eine Kraftstoffpumpen-Einheit gezeigt, allgemein mit 10 bezeichnet, die einen Teil eines Kraftstoffsystems zur Abgabe von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff an einen zugeordneten Motor mit Verdichtungszündung (Dieselmotor) bildet. Die Kraftstoffpumpe besitzt einen Auslass, der über eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 12 mit dem Einlass eines (nicht gezeigten) Kraftstoff-Einspritzventils in Verbindung steht, welches Teil des Kraftstoffsystems ist. Typischerweise ist das Kraftstoff-Einspritzventil von der Art, die eine Ventilnadel aufweist, die innerhalb einer in einem Düsenkörper ausgebildeten Bohrung gleiten und an einem Ventilsitz zur Anlage gelangen kann, um die Abgabe von Kraftstoff durch einen Auslass des Kraftstoff-Einspritzventils an einen Motorzylinder oder anderen Verbrennungsraum eines zugeordneten Motors zu steuern. Das Kraftstoffsystem wird in günstiger Weise elektronisch mit Hilfe einer Motorsteuerungseinheit gesteuert, die Signale von einer Mehrzahl von Sensoren erhält, die mit dem Motor verbunden sind und die verschiedene Motor-Betriebsparameter wie beispielsweise Motorgeschwindigkeit, Motorstellung und Temperatur überwachen. Die von den Sensoren der Steuerungseinheit übermittelten Signale werden dazu verwendet, den Betrieb des Kraftstoffsystems zu steuern, um den Druck des dem Einspritzventil zugeführten Kraftstoffs und den Zeitverlauf zu steuern, mit dem die Einspritzung von Kraftstoff in den Motorzylinder stattfindet.
  • Die Pumpe 10 umfasst ein Pumpengehäuse 14, welches eine erste Bohrung 16 begrenzt, in der ein Pumpenkolben 18 unter der Einwirkung einer Nocken- und Stößel-Anordnung, allgemein mit 20 bezeichnet, die gegen die Kraft einer Rückstellfeder 22 wirkt, hin- und herbewegbar ist. Die erste Bohrung 16 und eine Endfläche des Pumpenkolbens 18 bilden eine Pumpenkammer 24, in welcher während des Betriebs durch die Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 18 innerhalb der Bohrung 16 Kraftstoff unter Druck gesetzt wird, wie nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben.
  • An demjenigen Ende des Pumpengehäuses 14, das der Nocken- und Stößel-Anordnung 20 abgewandt ist, ist das Pumpengehäuse 14 mit einer ersten Vertiefung oder Ausnehmung 25 mit allgemein zylindrischer Gestalt ausgestattet, in welcher ein Ventilgehäuse 26 angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 26 ist mit einer durchgehenden Bohrung versehen, in welcher ein Drucksteuer-Ventilelement 30 gleiten kann. Die in dem Ventilgehäuse 26 vorhandene durchgehende Bohrung 28 ist so geformt, dass sie eine Sitzfläche bildet, an welcher ein Bereich des Drucksteuer-Ventilelements 30 zur Anlage kommen kann, um die Verbindung zwischen einem in dem Ventilgehäuse 26 ausgebildeten ersten Kanal 32 und einem Niederdruck-Kraftstoffbehälter oder Ablauf (nicht gezeigt) zu steuern. Der erste Kanal 32 steht an einem Ende mit der Pumpenkammer 24 in Verbindung und bildet einen Teil einer Hochdruck-Kraftstoffleitung, durch welche Kraftstoff von der Pumpenkammer 24 zu dem Auslass der Kraftstoffpumpe 10 geführt wird, was in weiteren Einzelheiten weiter unten beschrieben ist. Eine weitere Feder 34 ist zwischen dem Drucksteuer-Ventilelement 30 und einer Oberfläche der in dem Pumpengehäuse 14 ausgebildeten ersten Vertiefung oder Ausnehmung 25 eingespannt, wobei die weitere Feder 34 angeordnet ist, um das Drucksteuer-Ventilelement 30 in Richtung einer Stellung vorzuspannen, in welcher das Drucksteuer-Ventilelement 30 von der Sitzoberfläche beabstandet ist, um eine Verbindung zwischen dem ersten Kanal 32 und dem Niederdruckablauf zu ermöglichen.
  • Dass der weiteren Feder 34 abgewandte Ende des Drucksteuer-Ventilelements 30 trägt einen Anker 36, der unter dem Einfluss eines magnetischen Felds bewegbar ist, das während des Betriebs von einem Stellantrieb 38 erzeugt wird. Der Stellantrieb 38 und der Anker 36 sind so angeordnet, dass das Beaufschlagen des Stellantriebs 38 mit Energie eine Bewegung des Drucksteuer-Ventilelements 30 gegen die Wirkung der weiteren Feder 34 in Anlage mit der Sitzoberfläche bewirkt, wodurch die Verbindung zwischen dem ersten Kanal 32 und dem Niederdruckablauf unterbrochen wird.
  • Das Pumpengehäuse 14 ist mit einem Pumpenkammer-Auslasskanal 52 versehen, der an einem Ende mit der Pumpenkammer 24 in Verbindung steht, während das andere Ende des Kanals 52 mit dem ersten Kanal 32 in Verbindung steht, der im Ventilgehäuse 26 ausgebildet ist. Das dem Pumpengehäuse 14 abgewandte Ende des Ventilgehäuses 26 liegt an einer Adapterplatte 40 an, in welcher ein zweiter Kanal 42 ausgebildet ist. Der zweite Kanal 42 steht an einem Ende mit dem in dem Ventilgehäuse 26 ausgebildeten ersten Kanal 32 und an seinem anderen Ende mit einem weiteren Kanal 44 in Verbindung, der sich in einer Hut- oder Überwurfmutter 46 befindet. Der weitere Kanal 44 führt Kraftstoff zu dem Auslass der Pumpe 10. Der in dem Pumpengehäuse 14 vorhandene Auslasskanal 52, der in dem Ventilgehäuse 26 ausgebildete erste Kanal 32, der in der Adapterplatte 40 vorhandene zweite Kanal 42 und der in der Hut- oder Überwurfmutter 46 befindliche weitere Kanal 44 bilden damit zusammen eine Hochdruck-Kraftstoffleitung, durch welche unter hohem Druck stehender Kraftstoff von der Pumpenkammer 24 zu dem Auslass der Pumpe 10 und damit zu dem Einlass des Einspritzventils fließt, wenn sich das Drucksteuer-Ventilelement 30 in Anlage an seinem Sitz befindet, so dass die Verbindung zwischen der Hochdruck-Kraftstoffleitung und dem Niederdruckablauf unterbrochen ist.
  • Die Hut- oder Überwurfmutter 46 ist innerhalb der in dem Pumpengehäuse 14 ausgebildeten ersten Vertiefung oder Ausnehmung 25 aufgenommen und befindet sich über eine Gewindeverbindung 60 in Schraubeingriff mit dem Pumpengehäuse 14. Die Hut- oder Überwurfmutter 46 ist angebracht, um einen Anpressdruck auf die Adapterplatte 40, das Ventilgehäuse 26 und das Pumpengehäuse 14 auszuüben, was dazu dient, die Bestandteile in ihrer Stellung zu sichern. Die Hut- oder Überwurfmutter 46 hat bzw. bildet eine zurückspringende Oberfläche 48 von teilzylindrischer Gestalt, die teilweise eine Kammer oder einen Bereich 62 von niedrigem Druck begrenzt. Geeignete Dichtungen 63 sind vorgesehen, um eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse 14 und der äußeren Oberfläche der Hut- oder Überwurfmutter 46 bereitzustellen.
  • Die vertiefte oder zurückspringende Oberfläche 48 der Hut- oder Überwurfmutter 46 befindet sich in Anlage mit einer (in der gezeigten Darstellung) nach oben weisenden Oberfläche der Adapterplatte 40, wodurch eine erste Grenzfläche 50 gebildet wird. Eine zweite Grenzfläche 54 ist zwischen dem Ventilgehäuse 26 und dem Pumpengehäuse 14 im Bereich der Verbindung zwischen dem Auslasskanal 52 und dem ersten Kanal 32 ausgebildet. Eine dritte Grenzfläche 56 ist zwischen einer Endoberfläche des Ventilgehäuses 26, die dem Auslasskanal 52 abgewandt ist, und einer Oberfläche der Adapterplatte 40 im Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal 32, 42 ausgebildet.
  • Wie in den 3(a) und 3(b) gezeigt ist, ist die obere Außenfläche der Adapterplatte 40 mit einem Relief ausgestattet, das als ringförmige Erhebung oder ringförmiger Vorsprung 58 ausgebildet ist. Der Innendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs 58 bildet einen Flächenbereich A, und die Erhebung oder der Vorsprung 58 besitzt eine Oberfläche B, die an der gegenüberliegenden Oberfläche der von der Hut- oder Überwurfmutter 46 gebildeten vertieften oder zurückspringenden Oberfläche 48 im Bereich der Grenzfläche 50 zu Anlage gelangen bzw. angreifen kann. Der von der Hut- oder Überwurfmutter 46 aufgebrachte Anpressdruck dient dazu, die Hut- oder Überwurfmutter 46 in Anlage mit dem auf der Adapterplatte 40 ausgebildeten Vorsprung 58, die Adapterplatte 40 in Anlage mit dem Ventilgehäuse 26 und das Ventilgehäuse 26 in Anlage mit dem Pumpengehäuse 14 zu drücken, derart, dass im Wesentlichen fluiddichte Abdichtungen im Bereich der ersten, der zweiten und der dritten Grenzfläche 50, 54 und 56 gebildet werden. Unter normalen Betriebsbedingungen kann daher nichts von dem Kraftstoff, der von der Pumpenkammer 24 durch die Hochdruck-Kraftstoffleitung zu dem Auslass der Pumpe 10 fließt, zwischen den verschiedenen Gehäuseteilen zu niedrigem Druck durchsickern.
  • Im Betrieb, wenn der Stellantrieb 38 heruntergeschaltet ist, nimmt das Drucksteuer-Ventilelement 30 eine Stellung ein, in welcher es von der Sitzfläche beabstandet ist, die von der durchgehenden Bohrung 28 gebildet wird, so dass eine Verbindung zwischen dem Bereich der Hochdruck-Kraftstoffleitung, der durch den ersten Kanal 32 gebildet wird, und dem Niederdruckablauf möglich ist. Unter solchen Umständen verursacht eine Bewegung der Nocken- und Stößel-Anordnung 20, die zu einer Hin- und Herbewegung des Kolbenelements 18 innerhalb der ersten Bohrung 16 führt, dass Kraftstoff in einer Weise, die einem Fachmann geläufig sein sollte, aus dem Niederdruckspeicher in die Pumpenkammer 24 gesaugt und aus der Pumpenkammer 24 zu dem Niederdruckspeicher verdrängt wird. Wenn der Stellantrieb 38 mit Energie beaufschlagt wird, wird das Drucksteuer-Ventilelement 30 in Anlage mit der Sitzfläche gedrückt, was die Verbindung zwischen demjenigen Bereich der Hochdruck-Kraftstoffleitung, der durch den ersten Kanal 32 gebildet wird, und dem Niederdruckablauf unterbricht. Unter solchen Umständen bewirkt die Bewegung der Nocken- und Stößel-Anordnung 20, dass das Kolbenelement 18 einen Pumphub ausführt, wodurch bewirkt wird, dass Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 24 unter einen hohen Druck gesetzt wird. Aufgrund der im Wesentlichen fluiddichten Abdichtungen zwischen dem Pumpengehäuse 14 und dem Ventilgehäuse 26 im Bereich der zweiten Grenzfläche 54, zwischen dem Ventilgehäuse 26 und der Adapterplatte 40 im Bereich der dritten Grenzfläche 56 und zwischen der auf der Oberfläche der Adapterplatte 40 gebildeten Erhebung oder diesem Vorsprung 58 und der Hut- oder Überwurfmutter 46 im Bereich der ersten Grenzfläche 50 wird eine Leckage von Kraftstoff aus der Hochdruck-Kraftstoffleitung im Wesentlichen vermieden.
  • Wie in 4 dargestellt, wird unter Umständen, unter denen der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung einen vorgegebenen Betrag übersteigt, der Vorsprung 58 auf der Oberfläche der Adapterplatte 40 veranlasst, sich gegen die Wirkung des Anpressdrucks, der von der Hut- oder Überwurfmutter 46 ausgeübt wird, von der Hut- oder Überwurfmutter 46 zu trennen, so dass die Oberfläche des Vorsprungs 58 und die gegenüberliegende Oberfläche der Hut- oder Überwurfmutter 46 zusammen einen ringförmigen Spalt 61 mit einem beschränkten Durchflussbereich bilden, durch den Kraftstoff aus der Hochdruck-Kraftstoffleitung zu der Kammer 62 und damit zu niederem Druck fließen kann. Unter solchen Umständen wird der Druck von Kraftstoff innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung verringert. Es sollte daher klar sein, dass die Hut- oder Überwurfmutter 46 und die Adapterplatte 40 eine Überdruckventil-Anordnung bilden, die dazu dient, den Druck des Kraftstoffs innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung auf einen annehmbaren, vorgegebenen Wert zu begrenzen. Die Hut- oder Überwurfmutter 46 und die Adapterplatte 40 bilden entsprechende Ventiloberflächen des Überdruckventils, die unter normalen Umständen dichtend aneinander angreifen, die sich aber unter solchen Umständen voneinander trennen, in denen der Druck des Kraftstoffs innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung zwischen der Pumpenkammer 24 und dem Auslass für die Pumpe 10 einen akzeptablen Wert übersteigt. Dies kann beispielsweise dann auftreten, wenn ein Fehler, eine Blockierung oder ein Versagen des bzw. im Kraftstoffsystem(s) auftritt. Das Vorsehen des Überdruckventils stellt sicher, dass eine möglicherweise auftretende Beschädigung an den einzelnen Bauteilen der Pumpe und/oder des Einspritzventils, die ansonsten im Falle eines solchen Fehlers, einer solchen Blockierung oder eines solchen Versagens auftreten könnte, vermieden werden kann.
  • Der vorgegebene maximale Druck, bei dem sich der Vorsprung 58 auf der Oberfläche der Adapterplatte 40 unter Öffnung des verengten Spalts 61 von der Hut- oder Überwurfmutter 46 trennt, wird großenteils durch den Oberflächenbereich A, der dem Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung ausgesetzt ist, und dem von der Hut- oder Überwurfmutter 46 ausgeübten Anpressdruck bestimmt. Der Oberflächenbereich B des Vorsprungs 58 kann diesen vorgegebenen Maximaldruck beeinflussen, weil er auf Grund von Oberflächenunregelmäßigkeiten auf der zurückspringenden Oberfläche 48 der Hut- oder Überwurfmutter 46 und/oder auf der Oberfläche der Adapterplatte 40 dem Kraftstoffdruck in unterschiedlichem Ausmaß ausgesetzt sein kann. Der innere Durchmesser des ringförmigen Vorsprungs 58 (das heißt der Rand des Bereichs A) und die Steifigkeit der Grenzfläche 46, 40 zwischen der Hut- oder Überwurfmutter und der Adapterplatte bestimmen den Strömungsbereich durch den verengten Spalt 61 und legen zusammen mit dem zusätzlichen Effekt der Länge des verengten Spalts 61 (festgelegt durch die Gestalt des Oberflächenbereichs B) das Ausmaß fest, mit dem Kraftstoff aus der Hochdruck-Kraftstoffleitung zu niederem Druck austreten kann. Die Charakteristiken der Drucksteuerungs-Anordnung sind derart, dass das Verhältnis zwischen dem austretenden Strom (Leckage-Strom oder Sickerstrom) und dem Druck in der Kraftstoffleitung deshalb von dem Oberflächenbereich A, dem Rand des Bereichs A, dem Oberflächenbereich B, der Gestalt des Oberflächenbereichs B, der Steifigkeit der Grenzfläche zwischen der Hut- oder Überwurfmutter 46 und der Adapterplatte 40 und dem Anpressdruck bestimmt wird.
  • Es sollte klar sein, dass das Relief nicht notwendigerweise auf der Oberfläche der Adapterplatte 40 vorhanden sein muss, sondern alternativ auf der zurückspringenden Oberfläche 48 der Hut- oder Überwurfmutter 46 ausgebildet sein kann.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die zurückspringende Oberfläche 48 der Hut- oder Überwurfmutter 46 auch mit einem entsprechenden Relief ausgestattet sein, das mit dem auf der Oberfläche der Adapterplatte 40 vorhandenen Vorsprung 48 zusammenwirken kann. Es kann im Hinblick auf die anderen Bauteile und/oder Kanäle in der Nachbarschaft der zweiten und der dritten Grenzfläche 54, 56 auch günstig sein, Reliefs auf einer oder auf beiden der zwei aneinander angreifenden Oberflächen an der zweiten und der dritten Grenzfläche 54, 56 zwischen dem Ventilgehäuse 26 und dem Pumpengehäuse 14 beziehungsweise zwischen der Adapterplatte 40 und dem Ventilgehäuse 26 vorzusehen. Der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung wird aufgrund der Strömung durch verengte Strömungswege aus zwei oder mehr Bereichen der Hochdruckleitung heraus verringert, falls der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruckleitung den maximalen Betrag übersteigt.
  • Eine Drucksteuerungs-Anordnung, wie voranstehend beschrieben, kann in jedem beliebigen Teil eines Kraftstoffsystems vorgesehen sein und ist nicht darauf beschränkt, in einer einheitlichen Kraftstoffpumpe wie in den 1 und 2 gezeigt eingesetzt zu werden. Beispielsweise kann die Drucksteuerungs-Anordnung innerhalb einer Pumpen-Einspritzventil-Einheit oder in einem Kraftstoff-Einspritzventil als solchem vorgesehen sein.
  • Es sollte klar sein, dass das auf der Oberfläche der Adapterplatte 40 oder auf einer oder mehreren der anderen Oberflächen des Pumpengehäuses 14 und des Ventilgehäuses 26 vorgesehene Relief nicht notwendigerweise die Gestalt eines einzigen ringförmigen Vorsprungs annehmen muss, sondern eine beliebige Gestalt besitzen kann, beispielsweise eine Gestalt mit mehreren Nockenbuckeln oder eine Gestalt mit mehrfachen Flächenbereichen, die den geeigneten Oberflächenbereich A, der dem Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung ausgesetzt ist, und den geeigneten Oberflächenbereich B, der erforderlich ist, um die notwendigen Überdruckventil-Eigenschaften der Drucksteuerungs-Anordnung bereitzustellen, bildet. Beispielsweise wäre es möglich, dass zwei oder mehr ringförmige Erhebungen oder Vorsprünge vorhanden wären, die das Relief auf einer einzigen Oberfläche bilden. Es sollte außerdem klar sein, dass die Klemmvorrichtung, die verwendet wird, um den Anpressdruck auf die Adapterplatte 40 aufzubringen, nicht notwendigerweise mit Hilfe einer Hut- oder Überwurfmutter aufgebracht werden muss, und dass andere Klemm-Mittel eingesetzt werden können, um den erforderlichen Anpressdruck bereitzustellen.

Claims (11)

  1. Kraftstoffsystem, das ausgebildet ist, um Kraftstoff unter hohem Druck durch eine Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) an ein Kraftstoff-Einspritzventil abzugeben, wobei das Kraftstoffsystem eine Überdruckventil-Anordnung zum Ablassen von Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdruckventil-Anordnung umfasst: einen ersten, eine erste Ventiloberfläche bildenden Gehäuseteil (46) und einen zweiten, eine zweite Ventiloberfläche bildenden Gehäuseteil (40), wobei die Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von einer Pumpenkammer (24) zu dem Auslass einer Pumpe (10) und damit zu dem Einlass des Einspritzventils fördert, und worin die Hochdruck-Kraftstoffleitung mindestens teilweise in dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (46, 40) ausgebildet ist und worin die erste Ventiloberfläche an der zweiten Ventiloberfläche zur Anlage gelangen kann, aber davon trennbar ist; und eine Klemmvorrichtung (46) zum Aufbringen eines Anpressdrucks auf mindestens eines der beiden Gehäuseteile, des ersten und des zweiten (46, 40), um die erste und die zweite Ventiloberfläche in im Wesentlichen dichtende Anlage miteinander zu zwingen, worin die Klemmvorrichtung (46) so ausgebildet ist, dass sie eine Trennung der ersten und der zweiten Ventiloberfläche gegen den Anpressdruck für den Fall erlaubt, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) einen vorbestimmten Betrag überschreitet, wodurch Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung abgelassen wird.
  2. Kraftstoffsystem wie in Anspruch 1 beansprucht, worin mindestens eine der beiden Ventiloberflächen, nämlich der ersten und der zweiten, mit einem Relief (58) ausgestattet ist, das bei Aufbringen des Anpressdrucks dichtend in Anlage mit der anderen der ersten und der zweiten Ventiloberfläche gelangen kann, wobei das Relief (58) in dem Fall von der anderen der ersten beziehungsweise der zweiten Ventiloberfläche getrennt werden kann, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) den vorbestimmten Betrag übersteigt.
  3. Kraftstoffsystem wie in Anspruch 2 beansprucht, worin das Relief die Gestalt einer oder mehrerer ringförmiger Vorsprünge (58) besitzt.
  4. Kraftstoffsystem wie in Anspruch 2 oder Anspruch 3 beansprucht, worin das Relief so geformt ist, dass es einen ersten Bereich bildet, der dem Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) ausgesetzt ist, wobei der erste Bereich so ausgewählt ist, dass sichergestellt ist, dass für einen gegebenen Anpressdruck bei einem erforderlichen vorbestimmten Kraftstoffdruck eine Trennung der ersten und der zweiten Ventiloberfläche erfolgt.
  5. Kraftstoffsystem wie in einem der Ansprüche 2 bis 4 beansprucht, worin die erste Ventiloberfläche mit einem ersten Relief (58) ausgestattet ist und die zweite Ventiloberfläche mit einem zweiten Relief ausgestattet ist, wobei das erste und das zweite Relief so geformt sind, dass sie beim Aufbringen des Anpressdrucks dichtend aneinander angreifen und für den Fall voneinander trennbar sind, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) den vorbestimmten Betrag übersteigt.
  6. Kraftstoffsystem wie in einem der Ansprüche 2 bis 5 beansprucht, worin das auf der ersten oder der zweiten Ventiloberfläche ausgebildete Relief zusammen mit der anderen der ersten und der zweiten Ventiloberfläche einen verengten Spalt (61) bildet, durch den Kraftstoff in beschränktem Ausmaß von der Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) zu einem Bereich (62) niedrigen Drucks fließt, wenn die erste und die zweite Ventiloberfläche veranlasst werden, sich voneinander zu trennen.
  7. Kraftstoffsystem wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, worin der erste Gehäuseteil die Gestalt einer Überwurf- oder Hutmutter (46) besitzt, die mindestens einen Teil der Klemmvorrichtung zum Aufbringen des Anpressdrucks auf den zweiten Gehäuseteil (40) bildet.
  8. Kraftstoffsystem wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, worin der zweite Gehäuseteil die Gestalt einer Adapterplatte (40) besitzt.
  9. Kraftstoffsystem wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 beansprucht, umfassend eine Kraftstoffpumpe (10), die so ausgebildet ist, dass sie unter hohem Druck stehenden Kraftstoff durch die Hochdruck-Kraftstoffleitung (42, 44) an das Einspritzventil abgeben kann.
  10. Kraftstoffsystem wie in Anspruch 9 beansprucht, worin die Kraftstoffpumpe eine Kraftstoffpumpen-Einheit ist.
  11. Kraftstoffsystem wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 beansprucht, umfassend eine Kraftstoffpumpe (10), die so ausgebildet ist, dass sie unter hohem Druck stehenden Kraftstoff an das Einspritzventil abgeben kann, wobei die Kraftstoffpumpe (10) und das Einspritzventil integral in einer einheitlichen Pumpen-Einspritzventil-Anordnung ausgebildet sind.
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