EP1413756A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

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EP1413756A1
EP1413756A1 EP03013669A EP03013669A EP1413756A1 EP 1413756 A1 EP1413756 A1 EP 1413756A1 EP 03013669 A EP03013669 A EP 03013669A EP 03013669 A EP03013669 A EP 03013669A EP 1413756 A1 EP1413756 A1 EP 1413756A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
fuel pump
valve seat
valve
pump according
Prior art date
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Granted
Application number
EP03013669A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1413756B1 (de
Inventor
Helmut Rembold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1413756A1 publication Critical patent/EP1413756A1/de
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Publication of EP1413756B1 publication Critical patent/EP1413756B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24—Bypassing
    • F04B49/243—Bypassing by keeping open the inlet valve

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump for a fuel injection system of an internal combustion engine, in particular with common rail and gasoline direct injection, with a piston, with drive means for driving the piston, with a cylinder in which the piston is guided, with an exhaust valve and Quantity control valve, the quantity control valve having a valve seat, a valve member interacting with the valve seat and an actuator comprising an electromagnet that adjusts the valve member.
  • Such a high-pressure fuel pump is known from the unpublished German patent application 101 34 066.4. This is with this high-pressure fuel pump Volume control valve fully integrated in a cylinder head of the high pressure fuel pump.
  • the volume control valve takes over the supply of a delivery chamber of the high-pressure fuel pump with fuel and the control of the delivery rate of the high-pressure fuel pump. This happens because a spring-loaded valve member lifts off its sealing seat as soon as a lower pressure prevails in the delivery chamber during the suction stroke of the high-pressure fuel pump than in front of the valve member. When the valve member has lifted from its sealing seat, fuel can flow into the delivery chamber from a low-pressure fuel line.
  • valve member During the subsequent delivery stroke of the high-pressure fuel pump, the valve member is moved in the direction of the sealing seat due to the changed pressure conditions and by a closing spring. If the valve member rests on the sealing seat, the pressure in the delivery chamber increases rapidly during the delivery stroke and the fuel is pushed out into a high-pressure fuel line.
  • an electric actuator is provided in the volume control valve, which can keep the valve member away from its sealing seat via a tappet. This means that if the actuator in the delivery chamber is actuated accordingly, no pressure build-up takes place during the delivery stroke of the high-pressure fuel pump, but the fuel in the delivery chamber is pushed back into the low-pressure fuel line. Only when the valve member rests on the sealing seat due to a modified control of the actuator does the pressure build-up already described take place and fuel is produced from the Conveyed into the high-pressure fuel line. Depending on how long the valve member is kept open during the delivery stroke of the high-pressure fuel pump, the delivery rate of the high-pressure fuel pump changes.
  • the cylinder head is at least partially subjected to the high pressure prevailing in the delivery chamber.
  • the connection between the cylinder head and the cylinder of the high-pressure fuel pump must transmit large forces and high demands are made on the seal between the cylinder head and the cylinder of the high-pressure fuel pump.
  • a high-pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine with gasoline direct injection with a piston, with drive means for driving the piston, with a cylinder in which the piston is guided, with an outlet valve and with a quantity control valve, wherein the quantity control valve has a valve seat, a valve member interacting with the valve seat and an actuator comprising an electromagnet that adjusts the valve member, the valve seat is arranged in the cylinder.
  • the quantity control valve has a valve seat, a valve member interacting with the valve seat and an actuator comprising an electromagnet that adjusts the valve member, the valve seat is arranged in the cylinder.
  • valve seat is designed as a separate component and is fastened in the cylinder.
  • valve seat can be made of a different material than the cylinder and the manufacture of the valve seat is simplified since the separate valve seat is a very simple component.
  • the valve seat has a cylindrical section which forms an interference fit with a cylindrical recess in the cylinder.
  • a press fit ensures an inexpensive and reliable connection of the valve seat to the cylinder.
  • the press fit also has a sealing effect, so that the valve seat and cylinder do not have to be sealed additionally. With a suitable choice of press fit, the valve seat sits so firmly in the cylinder that it does not "wander" despite the fact that very high pressures are applied to the delivery chamber.
  • a groove for receiving a securing ring is present in the cylindrical recess of the cylinder. This allows the valve seat to be form-fitting in addition to the press fit described are attached in the cylinder, so that a secure attachment of the valve seat in the cylinder is guaranteed even under the most unfavorable circumstances.
  • valve seat can also be caulked with the cylindrical recess of the cylinder.
  • valve seat can also have an external thread and can be screwed into an internal thread of the cylinder. In this case, an additional seal must be provided between the valve seat and the cylinder, for example in the form of a biting edge on the end face of the valve seat.
  • the actuator of the quantity control valve is arranged in a cylinder head of the fuel pump. Since the cylinder head of the high-pressure fuel pump according to the invention and thus also the actuator are no longer subjected to the high pressures of the delivery chamber of the high-pressure fuel pump, the actuator can be fastened in a simple manner in the cylinder head. For example, the actuator can be caulked in the cylinder head. This caulking is very inexpensive and can be used to advantage, particularly in large series.
  • the cylinder head with the cylinder screwed wherein in a particularly preferred variant of the invention, one of the screws for fastening the cylinder head is designed as a hollow screw and fuel is discharged from the relief groove via this hollow screw. This eliminates the need to provide a separate relief channel that runs from the relief groove to a low-pressure connection of the high-pressure fuel pump.
  • FIG. 1 an embodiment of a high-pressure fuel pump according to the invention is shown in section.
  • the essential assemblies of the high-pressure fuel pump 10 are a cylinder 12, a cylinder head 14 which is screwed to the cylinder 12, and a quantity control valve 16.
  • the cylinder 12 has a cylinder bore 18 in which a piston 20 oscillates.
  • the movement of the piston 20 is indicated in Figure 1 by a double arrow 22.
  • a high-pressure fuel line 112 extends from the delivery chamber 24.
  • an exhaust valve 26 is provided in the cylinder 12.
  • the exhaust valve 26 can be designed, for example, as a spring-loaded ball valve.
  • the delivery chamber 24 is filled with fuel during the suction stroke of the high-pressure fuel pump 10.
  • transverse bore 30 which connects the low-pressure connection 28 to a central bore 32 of the cylinder head 14.
  • transverse bore 30 establishes a hydraulic connection to a pressure damper 34, which is also arranged on the cylinder head 14.
  • the pressure damper 34 has the task of damping the pressure surges resulting from the movement of the piston 20 and the actuation of the quantity control valve 16 in the low-pressure region of the high-pressure fuel pump 10. This improves the operating behavior of the high-pressure fuel pump 10.
  • the quantity control valve 16 consists essentially of an electric actuator 36 and a valve member 38, which cooperates with a valve seat 40. In the position of the valve member 38 shown in FIG. 1, it rests on the valve seat 40, so that there is no hydraulic connection between the delivery chamber 24 and the low-pressure connection 110. The valve member 38 is held in contact with the valve seat 40 via a compression spring 42. When the piston 20 moves in the direction of the valve member 38 (delivery stroke), the pressure in the delivery chamber 24 rises until the outlet valve 26 opens and fuel is pushed out of the delivery chamber 24 into the high-pressure fuel line 112.
  • the electric actuator 36 also comprises an armature 46, which is firmly connected to the tappet 44, and an electromagnet 48, which exerts an actuating force on the armature 48 in the energized state.
  • the electromagnet 48 is energized, so that the armature 46 moves away from the valve member 38 against a force exerted by a second compression spring 50.
  • this removal from the valve member 38 corresponds to an upward movement of the armature 46 and thus also of the tappet 44.
  • the second compression spring 50 is supported at one end against the armature 46 and at the other end against a cover 52 of the quantity control valve 16.
  • the cover 52 is caulked to the cylinder head 14. This type of connection, which is very simple in terms of production technology, is sufficient in the high-pressure fuel pump 10 according to the invention, since only the pressure of the low-pressure connection 110 prevails in the cylinder head.
  • the valve seat 40 is not integrated in the cylinder head 14, but is arranged in the cylinder 12.
  • the valve seat 40 is designed as a separate component with a cylindrical outer surface 54.
  • the cylindrical outer surface 54 of the valve seat 40 forms an interference fit with a correspondingly shaped cylindrical recess 56 of the cylinder 12.
  • the valve seat 38 is securely fastened in the cylinder 12 and no fuel can escape from the delivery space 24 through the contact surface between the cylindrical outer surface 54 and the cylindrical recess 56.
  • a groove 58 is provided in the cylindrical recess 56, into which a retaining ring 60 is inserted.
  • the valve seat 38 is additionally secured in the cylinder 12.
  • valve seat 38 Since the valve seat 38 is designed as a rotationally symmetrical component, it can be produced very simply by turning and / or grinding with the required precision. It is also possible to harden the valve seat 40 in order to increase its service life.
  • the first compression spring 42 is supported at one end against the valve member 38 and at the other end against a shoulder 62 of the valve seat 40.
  • drives are known from the prior art.
  • the cylinder 12 is fastened by means of a clamping claw 64, which is supported on a cylinder head 66 of the internal combustion engine and engages in a recess 68 in the cylinder 12.
  • the clamping claw 64 is prestressed by a screw 70.
  • a relief groove 72 is incorporated in the cylinder bore 18, via which the leakage between the cylinder bore 18 and the piston 20 can be removed.
  • a relief bore 74 adjoins the relief groove 72, which cuts a threaded bore 76 in the cylinder 12.
  • a hollow screw 78 is screwed into the threaded bore 76 and fastens the cylinder head 14 to the cylinder 12.
  • a hydraulic connection between the relief groove 72 and the low-pressure connection 28 is thus established via a longitudinal bore 80 and a transverse bore 82 of the hollow screw 78.
  • a fuel injection system 102 is shown in FIG. This comprises a fuel tank 104, from which fuel 106 is conveyed by an electric fuel pump 108. Via a low-pressure fuel line 110, the fuel 106 is conveyed to a high-pressure fuel pump 10 with a quantity control valve 16 according to FIG. 1. From the high-pressure fuel pump 10, the fuel 106 reaches a common rail 114 via a high-pressure fuel line 112.
  • a plurality of injection valves 116 are connected to the common rail 114 and inject the fuel directly into combustion chambers 118 of the internal combustion engine (not shown).

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Abstract

Es wird eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 vorgeschlagen, bei der das Zumessventil 16 in zwei Baugruppen, nämlich einen Ventilsitz 40 mit einem Ventilglied 38 und einen elektrischen Stellantrieb 36 unterteilt sind. Der Ventilsitz 40 ist in einem Zylinder 12 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 angeordnet, so dass der Zylinderkopf 14 und der elektrische Stellantrieb 36 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 nicht mit den hohen Drücken in einem Förderraum 24 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 beaufschlagt werden. Daraus ergeben sich fertigungstechnische Vorteile und die Abdichtung des Hochdruckbereichs der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 wird vereinfacht. <IMAGE>

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Common-Rail und Benzin-Direkteinspritzung, mit einem Kolben, mit Antriebsmitteln zum Antrieb des Kolbens, mit einem Zylinder, in dem der Kolben geführt ist, mit einem Auslassventil und einem Mengensteuerventil, wobei das Mengensteuerventil einen Ventilsitz, ein mit dem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied und einen einen Elektromagneten umfassenden, das Ventilglied verstellenden Stellantrieb aufweist.
  • Eine solche Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 101 34 066.4 bekannt. Bei dieser Kraftstoff-Hochdruckpumpe ist das Mengensteuerventil vollständig in einen Zylinderkopf der Hochdruck-Kraftstoffpumpe integriert.
  • Das Mengensteuerventil übernimmt die Versorgung eines Förderraums der Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit Kraftstoff und die Steuerung der Fördermenge der Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Dies geschieht dadurch, dass ein federbelastetes Ventilglied von seinem Dichtsitz abhebt, sobald im Förderraum während des Saughubs der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ein niedrigerer Druck als vor dem Ventilglied herrscht. Wenn das Ventilglied von seinem Dichtsitz abgehoben hat, kann Kraftstoff aus einer Niederdruck-Kraftstoffleitung in den Förderraum strömen.
  • Beim anschließenden Förderhub der Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird das Ventilglied aufgrund der geänderten Druckverhältnisse und durch eine Schließfeder in Richtung des Dichtsitzes bewegt. Wenn das Ventilglied auf dem Dichtsitz aufliegt, steigt der Druck im Förderraum während des Förderhubs schnell an und der Kraftstoff wird in eine Hochdruck-Kraftstoffleitung ausgeschoben.
  • Um die Fördermenge der Kraftstoff-Hochdruckpumpe steuern zu können, ist ein elektrischer Stellantrieb im Mengensteuerventil vorgesehen, welcher über einen Stößel das Ventilglied von seinem Dichtsitz fernhalten kann. Dies bedeutet, dass bei einer entsprechenden Ansteuerung des Stellantriebs im Förderraum während des Förderhubs der Hochdruck-Kraftstoffpumpe kein Druckaufbau stattfindet, sondern der im Förderraum befindliche Kraftstoff in die Niederdruck-Kraftstoffleitung zurückgeschoben wird. Erst wenn durch eine geänderte Ansteuerung des Stellantriebs das Ventilglied auf dem Dichtsitz aufliegt, findet der bereits beschriebene Druckaufbau statt und Kraftstoff wird aus dem Förderraum in die Kraftstoff-Hochdruckleitung gefördert. Je nach dem wie lange das Ventilglied während des Förderhubs der Kraftstoff-Hochdruckpumpe offen gehalten wird, ändert sich die Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
  • Bei dem in der genannten Druckschrift beschriebenen Hochdruck-Kraftstoffpumpe wird der Zylinderkopf mindestens teilweise mit dem im Förderraum herrschenden Hochdruck beaufschlagt. Infolgedessen muss die Verbindung zwischen Zylinderkopf und Zylinder der Hochdruck-Kraftstoffpumpe große Kräfte übertragen und an die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Zylinder der Hochdruck-Kraftstoffpumpe werden hohe Anforderungen gestellt.
    • Vorteile der Erfindung
  • Bei einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe, insbesondere einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung, mit einem Kolben, mit Antriebsmitteln zum Antrieb des Kolbens, mit einem Zylinder, in dem der Kolben geführt ist, mit einem Auslassventil und mit einem Mengensteuerventil, wobei das Mengensteuerventil einen Ventilsitz, ein mit dem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied und einen einen Elektromagneten umfassenden, das Ventilglied verstellenden Stellantrieb aufweist, ist der Ventilsitz in dem Zylinder angeordnet. Dadurch sind alle Hochdruck führenden Komponenten der Hochdruckkraftstoffpumpe im Zylinder integriert. Infolgedessen vereinfacht sich die Abdichtung der mit Hochdruck beaufschlagten Bereiche der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, an die Verbindung zwischen Zylinderkopf und Zylinder werden nur noch geringe Anforderungen gestellt. Außerdem kann die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Zylinder, da der Zylinderkopf nur noch mit niederen Drücken beaufschlagt wird, vereinfacht werden.
  • Dadurch ergeben sich erhebliche Vereinfachungen bei der Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe, was sich neben einer erhöhten Zuverlässigkeit der Kraftstoff-Hochdruckpumpe auch in Kostenvorteilen niederschlägt.
  • Erfindungsgemäß kann bei einer ersten Variante vorgesehen sein, dass der Ventilsitz als separates Bauteil ausgeführt ist und im Zylinder befestigt ist. Dadurch kann der Ventilsitz aus einem anderen Material als der Zylinder hergestellt werden und die Herstellung des Ventilsitzes wird vereinfacht, da es sich bei dem separaten Ventilsitz um ein sehr einfaches Bauteil handelt.
  • Erfindungsgemäß weist der Ventilsitz einen zylindrischen Abschnitt auf, der mit einer zylindrischen Ausnehmung des Zylinders eine Presspassung bildet. Durch eine Presspassung ist eine kostengünstige und zuverlässige Verbindung des Ventilsitzes mit dem Zylinder gewährleistet. Außerdem hat die Presspassung eine Dichtwirkung, so dass Ventilsitz und Zylinder nicht noch zusätzlich abgedichtet werden müssen. Bei geeigneter Wahl der Presspassung sitz der Ventilsitz so fest im Zylinder, dass er trotz der förderraumseitigen Beaufschlagung mit sehr hohen Drücken nicht "wandert".
  • Um die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu verbessern, kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass in der zylindrischen Ausnehmung des Zylinders eine Nut zur Aufnahme eines Sicherungsrings, insbesondere eines Seeger-Rings vorhanden ist. Damit kann der Ventilsitz formschlüssig zusätzlich zu der beschriebenen Presspassung im Zylinder befestigt werden, so dass auch unter ungünstigsten Umständen eine sichere Befestigung des Ventilsitzes im Zylinder gewährleistet ist.
  • Alternativ kann der Ventilsitz auch mit der zylindrischen Ausnehmung des Zylinders verstemmt werden. Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann der Ventilsitz auch ein Außengewinde aufweisen und in ein Innengewinde des Zylinders eingeschraubt werden. In diesem Fall ist zwischen Ventilsitz und Zylinder eine zusätzliche Abdichtung, beispielsweise in Form einer Beißkante an der Stirnseite des Ventilsitzes vorzusehen.
  • Es ist weiter vorteilhaft, wenn in dem Zylinder eine Entlastungsnut vorhanden ist, die mit dem Niederdruckkreislauf verbunden ist, so dass die Beaufschlagung der Kolbendichtung zum Motorraum mit Hochdruck vermieden wird.
  • In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist der Stellantrieb des Mengensteuerventils in einem Zylinderkopf der Kraftstoffpumpe angeordnet. Da der Zylinderkopf der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe und damit auch der Stellantrieb nicht mehr mit den hohen Drücken des Förderraums der Hochdruck-Kraftstoffpumpe beaufschlagt wird, kann der Stellantrieb auf einfache Weise im Zylinderkopf befestigt werden. Beispielsweise kann der Stellantrieb im Zylinderkopf verstemmt werden. Dieses Verstemmen ist sehr kostengünstig und lässt sich insbesondere bei großen Serien vorteilhaft einsetzen.
  • In weiterer Ergänzung der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist der Zylinderkopf mit dem Zylinder verschraubt, wobei in einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung, eine der Schrauben zur Befestigung des Zylinderkopfs als Hohlschraube ausgeführt ist und über diese Hohlschraube Kraftstoff aus der Entlastungsnut abgeführt wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einen gesonderten Entlastungskanal, der von der Entlastungsnut bis zu einem Niederdruckanschluss der Hochdruck-Kraftstoffpumpe verläuft, vorzusehen.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
    • Zeichnung
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe und
    Figur 2
    ein Blockschaltbild einer Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlage mit einer erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe im Schnitt dargestellt. Die wesentlichen Baugruppen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 sind ein Zylinder 12, ein Zylinderkopf 14, der mit dem Zylinder 12 verschraubt ist, und ein Mengensteuerventil 16.
  • Der Zylinder 12 weist eine Zylinderbohrung 18 auf, in der ein Kolben 20 oszilliert. Die Bewegung des Kolbens 20 ist in Figur 1 durch einen Doppelpfeil 22 angedeutet. Der Kolben 20 und die Zylinderbohrung 18 begrenzen zusammen mit dem Mengensteuerventil 16 einen Förderraum 24.
  • Von dem Förderraum 24 geht eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 112 ab. Um ein Rückströmen des Kraftstoffs (nicht dargestellt) aus der Hochdruck-Kraftstoffleitung 112 in den Förderraum 24 zu verhindern, ist im Zylinder 12 ein Auslassventil 26 vorgesehen.. Das Auslassventil 26 kann beispielsweise als federbelastetes Kugelventil ausgeführt werden.
  • Über eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 110, die in einen Niederdruckanschluss 28 im Zylinderkopf 14 mündet, wird der Förderraum 24 während des Saughubs der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 mit Kraftstoff gefüllt.
  • Im Zylinderkopf 14 ist eine Querbohrung 30 vorhanden, welche den Niederdruckanschluss 28 mit einer Mittenbohrung 32 des Zylinderkopfs 14 verbindet,. Außerdem stellt die Querbohrung 30 eine hydraulische Verbindung zu einem Druckdämpfer 34 her, welcher ebenfalls am Zylinderkopf 14 angeordnet ist. Der Druckdämpfer 34 hat die Aufgabe, die aus der Bewegung des Kolbens 20 und der Ansteuerung des Mengensteuerventils 16 resultierenden Druckstöße im Niederdruckbereich der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 zu dämpfen. Dadurch verbessert sich das Betriebsverhalten der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10.
  • Das Mengensteuerventil 16 besteht im wesentlichen aus einem elektrischen Stellantrieb 36 und einem Ventilglied 38, welches mit einem Ventilsitz 40 zusammenwirkt. In der in Figur 1 dargestellten Position des Ventilglieds 38, liegt dieses auf dem Ventilsitz 40 auf, so dass keine hydraulische Verbindung zwischen dem Förderraum 24 und dem Niederdruckanschluss 110 besteht. Das Ventilglied 38 wird über eine Druckfeder 42 in Anlage an dem Ventilsitz 40 gehalten. Wenn sich der Kolben 20 in Richtung des Ventilglieds 38 bewegt (Förderhub), steigt der Druck im Förderraum 24 so lange an, bis das Auslassventil 26 öffnet und Kraftstoff aus dem Förderraum 24 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 112 ausgeschoben wird.
  • Wenn sich der Kolben 20 von dem Ventilglied 38 entfernt (Saughub), nimmt der Druck im Förderraum 24 so stark ab, dass die auf das Ventilglied 38 wirkenden hydraulischen Kräfte die Vorspannung der Druckfeder 42 überwinden und das Ventilglied 38 vom Ventilsitz 40 abhebt. Diese Position ist in Figur 1 nicht dargestellt. Sobald das Ventilglied 38 vom Ventilsitz 40 abgehoben hat, ist eine hydraulische Verbindung zwischen Niederdruck-Kraftstoffleitung 110 über die Querbohrung 30 und die Mittenbohrung 32 mit dem Förderraum 24 hergestellt, so dass Kraftstoff aus der Niederdruck-Kraftstoffleitung 110 in den Förderraum 24 einströmt.
  • Wenn nun der Kolben nach Erreichen seines unteren Totpunkts seine Bewegungsrichtung umkehrt und er sich erneut in Richtung des Ventilglieds 38 bewegt, liegt das Ventilglied 38 wieder auf dem Ventilsitz 40 auf, wenn nicht ein Stößel 44 des Mengensteuerventils 16 dies verhindert. Der Stößel 44 ist Teil des elektrischen Stellantriebs 36 des Mengensteuerventils 16. Der elektrische Stellantrieb 36 umfasst neben dem Stößel 44 noch einen Anker 46, der mit dem Stößel 44 fest verbunden ist, und einen Elektromagneten 48, welche in bestromtem Zustand eine Stellkraft auf den Anker 48 ausübt.
  • In Figur 1 ist der Elektromagnet 48 bestromt, so dass der Anker 46 entgegen einer von einer zweiten Druckfeder 50 ausgeübten Kraft, sich vom Ventilglied 38 entfernt. In Figur 1 entspricht dieses Entfernen vom Ventilglied 38 einer Bewegung des Ankers 46 und damit auch des Stößels 44 nach oben. Die zweite Druckfeder 50 stützt sich mit einem Ende gegen den Anker 46 und mit dem andere Ende gegen einen Deckel 52 des Mengensteuerventils 16 ab. Der Deckel 52 ist bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Zylinderkopf 14 verstemmt. Diese fertigungstechnisch sehr einfache Verbindungsart ist bei der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 ausreichend, da im Zylinderkopf nur der Druck des Niederdruckanschlusses 110 herrscht.
  • Wenn der Elektromagnet 18 nicht bestromt wird, bewegen sich Anker 46 und Stößel 44 so weit in Richtung Förderraum 24, dass das Ventilglied 38 nicht mehr auf dem Ventilsitz 40 aufliegt. Somit kann durch den elektrischen Stellantrieb 36 eine hydraulische Verbindung zwischen Niederdruck-Kraftstoffleitung 110 und Förderraum 24 aufrechterhalten werden. Solange diese hydraulische Verbindung besteht, findet kein Druckaufbau im Förderraum 24 statt und es wird kein Kraftstoff aus dem Förderraum 24 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 110 ausgeschoben. Dies bedeutet, dass durch die geeignete Ansteuerung des elektrischen Stellantriebs 36 die Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 zwischen 0% und 100% des Förderraumvolumens geregelt werden kann. Eine ausführliche Beschreibung der Wirkungsweise eines Mengensteuerventils 16 findet sich in der DE 196 34 120 A1, auf die hiermit Bezug genommen wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ist der Ventilsitz 40 nicht im Zylinderkopf 14 integriert, sondern im Zylinder 12 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist der Ventilsitz 40 als separates Bauteil mit einer zylindrischen Außenfläche 54 ausgeführt. Die zylindrische Außenfläche 54 des Ventilsitzes 40 bildet mit einer entsprechend geformten zylindrischen Ausnehmung 56 des Zylinders 12 eine Presspassung. Dadurch ist der Ventilsitz 38 sicher im Zylinder 12 befestigt und es kann kein Kraftstoff durch die Kontaktfläche zwischen zylindrischer Außenfläche 54 und zylindrischer Ausnehmung 56 aus dem Förderraum 24 entweichen. Somit werden alle hydraulischen Kräfte, welche aus den hohen Drücken im Förderraum 24 resultieren, vom Zylinder 12 aufgenommen, so dass der Kraftfluss optimiert wird. In der zylindrischen Ausnehmung 56 ist eine Nut 58 vorgesehen, in die ein Sicherungsring 60 eingelegt ist. Dadurch wird der Ventilsitz 38 noch zusätzlich im Zylinder 12 gesichert.
  • Da der Ventilsitz 38 als rotationssymmetrisches Bauteil ausgeführt ist, kann er sehr einfach durch Drehen und/oder Schleifen mit der erforderlichen Präzision hergestellt werden. Auch ist es möglich, den Ventilsitz 40 zu härten, um dessen Lebensdauer zu erhöhen. Die erste Druckfeder 42 stützt sich mit einem Ende gegen das Ventilglied 38 und mit dem anderen Ende gegen einen Absatz 62 des Ventilsitzes 40 ab.
  • Der Antrieb des Kolbens 20, beispielsweise über eine Antriebswelle mit einem exzentrischen Abschnitt (nicht dargestellt), ist in Figur 1 nicht dargestellt. Solche Antriebe sind jedoch aus dem Stand der Technik bekannt. Befestigt wird der Zylinder 12 über eine Spannpratze 64, welche sich an einem Zylinderkopf 66 der Brennkraftmaschine abstützt und in eine Aussparung 68 des Zylinders 12 eingreift. Die Spannpratze 64 wird durch eine Schraube 70 vorgespannt.
  • In der Zylinderbohrung 18 ist eine Entlastungsnut 72 eingearbeitet, über welche die Leckage zwischen Zylinderbohrung 18 und Kolben 20 abgeführt werden kann. An die Entlastungsnut 72 schließt eine Entlastungsbohrung 74 an, welche eine Gewindebohrung 76 im Zylinder 12 anschneidet. In die Gewindebohrung 76 ist eine Hohlschraube 78 eingedreht, welche den Zylinderkopf 14 am Zylinder 12 befestigt. Über eine Längsbohrung 80 und eine Querbohrung 82 der Hohlschraube 78 wird somit eine hydraulische Verbindung zwischen der Entlastungsnut 72 und dem Niederdruckanschluss 28 hergestellt.
  • In Figur 2 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage 102 dargestellt. Diese umfasst einen Kraftstoffbehälter 104, aus dem Kraftstoff 106 durch eine elektrische Kraftstoffpumpe 108 gefördert wird. Über eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 110 wird der Kraftstoff 106 zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 mit einem Mengensteuerventil 16 gemäß Figur 1 gefördert. Von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 gelangt der Kraftstoff 106 über eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 112 zu einem Common-Rail 114.
  • An den Common-Rail 114 sind mehrere Einspritzventile 116 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in Brennräume 118 der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) einspritzen.

Claims (10)

  1. Kraftstoffpumpe, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) für eine Kraftstoffeinspritzanlage (102) einer Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung, mit einem Kolben (20), mit Antriebsmitteln zum Antrieb des Kolbens (20), mit einem Zylinder (12), in dem der Kolben (20) geführt ist, mit einem Auslassventil (26) und mit einem Mengensteuerventil (16), wobei das Mengensteuerventil (16) einen Ventilsitz (40), ein mit dem Ventilsitz (40) zusammenwirkendes Ventilglied (38) und einen einen Elektromagneten (48) umfassenden, das Ventilglied (38) verstellenden Stellantrieb (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (40) im Zylinder (12) angeordnet ist.
  2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (40) als separates Bauteil ausgeführt ist, und dass der Ventilsitz (40) im Zylinder (12) befestigt ist.
  3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (40) eine zylindrische Außenfläche (54) aufweist, und dass die zylindrische Außenfläche (54) mit einer zylindrischen Ausnehmung (56) des Zylinders (12) eine Presspassung bildet.
  4. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (40) eine zylindrische Außenfläche (54) aufweist, und dass die zylindrische Außenfläche (54) in einer zylindrischen Ausnehmung (56) des Zylinders (12) verstemmt ist.
  5. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zylindrischen Ausnehmung (56) des Zylinders (12) eine Nut (58) zur Aufnahme eines Sicherungsrings (60), insbesondere eines Seeger-Rings, vorhanden ist.
  6. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (40) ein Außengewinde aufweist, und dass der Ventilsitz (40) in ein Innengewinde des Zylinders (12) eingeschraubt wird.
  7. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylinder (12) eine Entlastungsnut (72) vorhanden ist.
  8. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (36) in einem Zylinderkopf (14) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) angeordnet ist.
  9. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (14) mit dem Zylinder (12) verschraubt ist.
  10. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass eine Schrauben zur Befestigung des Zylinderkopfs (14) als Hohlschraube (78) ausgeführt ist, und dass über die Hohlschraube (78) Kraftstoff aus der Entlastungsnut (72) zum Niederdruckanschluß (28) abgeführt wird.
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