EP1966481B1 - Hochdruckpumpe, insbesondere für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Hochdruckpumpe, insbesondere für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP1966481B1
EP1966481B1 EP20060819509 EP06819509A EP1966481B1 EP 1966481 B1 EP1966481 B1 EP 1966481B1 EP 20060819509 EP20060819509 EP 20060819509 EP 06819509 A EP06819509 A EP 06819509A EP 1966481 B1 EP1966481 B1 EP 1966481B1
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EP
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valve
valve member
throughflow cross
pressure pump
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Walter Fuchs
Andreas Dutt
Jochen Aleker
Arnold Gente
Angelo Santamaria
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • Y10T137/7904—Reciprocating valves
    • Y10T137/7922—Spring biased
    • Y10T137/7927—Ball valves
    • Y10T137/7928—With follower

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure pump, in particular for a fuel injection device of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • Such a high-pressure pump is through the WO 2005/078273 known.
  • This high-pressure pump has at least one pump element with a pump piston driven in a stroke movement, which delimits a pump working space.
  • fuel is sucked in from a fuel inlet via an inlet valve during the suction stroke of the pump piston, and fuel is forced out of the pump working chamber into a high-pressure region via an outlet valve during the delivery stroke of the pump piston.
  • the inlet valve and / or the outlet valve has a valve member at least approximately in the form of a ball which cooperates with a sealing surface with a valve seat arranged in a valve seat.
  • valve member By the valve member is in the open state, when this is lifted with its sealing surface from the valve seat, between the valve member and the valve seat, a first flow cross-section released downstream of the first flow cross-section between the valve member and the valve housing, a second flow cross-section is formed. In the flow direction between the first flow cross section and the second flow cross section, a third flow cross section between the valve member and the valve housing is formed, which is greater than the first flow cross section and the second flow cross section. Due to the enlarged third flow cross-section, a stable opening of the inlet or outlet valve is achieved. However, the production of the valve housing with the special geometry to achieve the enlarged third flow cross-section is expensive.
  • a valve for a fuel injection pump in which a valve member is provided in the form of a ball which cooperates with a sealing surface with a valve seat arranged in a valve seat.
  • a first flow cross-section and downstream of the first flow area a second flow area is formed between the valve member and the valve body.
  • a third flow cross section between the valve member and the valve housing is formed, which is greater than the first flow cross section and the second flow cross section.
  • the high-pressure pump according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the manufacture of the inlet and / or exhaust valve is simplified because no undercut is required in the valve housing due to the separate insert.
  • FIG. 1 a high-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine in a longitudinal section
  • FIG. 2 an outlet valve of the high pressure pump in enlarged Representation in a longitudinal section in the open state according to a first embodiment not according to the invention
  • FIG. 3 the exhaust valve in a cross section along line III-III in FIG. 2
  • FIG. 4 an exhaust valve in a longitudinal section in the open state according to one of the invention embodiment
  • FIG. 5 the exhaust valve in a cross section along line VV in FIG. 4 ,
  • a high pressure pump 10 is shown for a fuel injector of an internal combustion engine, which is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • fuel is conveyed under high pressure in a memory 12, is taken from the fuel for injection to the internal combustion engine.
  • the high-pressure pump 10 is supplied by a feed pump 14 fuel.
  • the high-pressure pump 10 has at least one pump element 16 which has a pump piston 20 driven at least indirectly by a drive shaft 18 of the high-pressure pump 10 in a lifting movement.
  • the pump piston 20 is tightly guided in a cylinder bore 22 extending at least approximately radially to the drive shaft 18 and delimits a pump working space 24 in the outer end region of the cylinder bore 22 facing away from the drive shaft 18.
  • the drive shaft 18 has a cam or a shaft section 26 eccentric to its axis of rotation 19 , via which during the rotational movement of the drive shaft 18, the lifting movement of the pump piston 20 is effected.
  • the pump working chamber 24 can be connected to the inlet pump 30, which opens into the pump working chamber 24 and is designed as a check valve, with a fuel feed from the feed pump 14.
  • the pump working chamber 24 is also provided with a fuel outlet via an outlet valve 32 which opens out of the pump working chamber 24 and is designed as a check valve connectable to the memory 12 out.
  • the pump piston 20 in the cylinder bore 22 moves radially inwards, so that the volume of the pump working chamber 24 is increased.
  • the inlet valve 30 When suction stroke of the pump piston 20, the inlet valve 30 is opened because of the existing pressure difference, as of the feed pump 14, a higher pressure is generated than the pressure prevailing in the pump working chamber 24, so that funded by the feed pump 14 fuel is sucked into the pump working chamber 24.
  • the outlet valve 32 is closed during the suction stroke of the pump piston 20, as in the memory 12, a higher pressure than in the pump working chamber 24 prevails.
  • the outlet valve 32 is used, for example, in a bore 34 of a housing part 36 of the high-pressure pump, wherein the bore 34 opens into the cylinder bore 22, for example, approximately radially to the longitudinal axis 23 of the cylinder bore 22.
  • the bore 34 has regions with different diameters, wherein an opening into the cylinder bore 22 end portion 34a of the bore 34 has the smallest diameter.
  • the region 34b may be formed, for example, at least approximately frusto-conical and forms a valve seat for a below-explained valve member of the exhaust valve 32.
  • the seating area 34b is followed by the cylinder bore 22 away another region 34c, which has a much larger diameter than the end region 34a and the seating area 34b.
  • an annular shoulder 38 facing away from the cylinder bore 22 is formed.
  • the transition from the annular shoulder 38 to the region 34c may, for example, as in FIG. 2 shown rounded be educated.
  • the cylinder bore 22 faces away finally a region 34d, whose diameter is smaller than the diameter of the region 34c.
  • region 34c may, for example, be designed to be at least approximately frustoconical or rounded.
  • the region 34c thus forms an undercut in the bore 34 in relation to the region 34d. All regions 34a, 34b, 34c, 34d of the bore 34 are formed coaxially with the longitudinal axis 35 of the bore 34.
  • the area 34 d of the bore 34 is connected to the high-pressure accumulator 12.
  • the outlet valve 32 has an at least approximately in the form of a ball formed valve member 40 which is disposed in the bore 34 and cooperates with the seat portion 34b.
  • the diameter of the valve member 40 is slightly smaller than the diameter of the portion 34 d of the bore 34, so that the valve member 40 is movable in the direction of the longitudinal axis 35 of the bore 34.
  • the valve member 40 may, for example, be acted upon by a prestressed spring 42 in the direction of the seating area 34b.
  • the spring 42 may be formed for example as a helical compression spring and be clamped between the valve member 40 and a support member 44 inserted into the bore 34.
  • the valve member 40 In the closed state of the outlet valve 32, the valve member 40 is at a portion of its surface, which forms a sealing surface, at the seating portion 34b of the bore 34 at.
  • the force acting on the valve member 40 in the opening direction which is generated by the pressure prevailing in the pump working chamber 24
  • the force acting in the closing direction on the valve member 40 which is generated by the closing spring 42 and the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 12 pressure
  • the stroke direction of the valve member 40 is In this case, in the direction of the longitudinal axis 35 of the bore 34.
  • the first flow cross-section 50 is formed as an annular gap between the valve member 40 and the seat portion 34b. Between the region 34d of the bore 34 and the valve member 40, a second flow cross-section 52 is released, which is not or only slightly dependent on the opening stroke of the valve member 40.
  • a third flow cross section 54 is released, which is dependent on the opening stroke of the valve member 40, that is larger with increasing opening stroke, but always greater than that first flow cross-section 50 and the second flow cross-section 52.
  • the third flow cross-section 54 is formed as an annular gap between the valve member 40 and the bore portion 34c.
  • the second flow cross-section 52 is smaller than the first flow cross-section 50 when the valve member 40 has completed its intended maximum opening stroke.
  • valve member 40 is arranged at least approximately coaxially in the region 34d of the bore 34 and the second flow cross section 52 is formed as an annular gap between the valve member 40 and the bore portion 34d. It can also be provided that the second flow cross-section 52 is formed asymmetrically over the circumference of the valve member 40, so that the valve member 40 is held in a targeted manner with a certain peripheral region on a guide in the region 34d of the bore 34 in abutment. As a result, movements of the valve member 40 are avoided perpendicular to the stroke direction, since the valve member 40 is held in contact with the guide.
  • the area 34d of the bore 34 may be provided with slots 56 extending substantially parallel to the longitudinal axis 35, which slots are distributed uniformly or non-uniformly over the circumference of the bore 34, as shown in FIG FIG. 3 is shown.
  • the valve member 40 may be arranged with little play transverse to the stroke direction in the bore region 34d.
  • the play of the valve member 40 transverse to its stroke direction in the bore region 34d may be less than or equal to about 10% of the diameter of the valve member 40.
  • valve member 40 With unevenly distributed slots 56, a greater compressive force is exerted on the valve member 40 in a peripheral region in which more or wider slots 56 are located, by which the valve member 40 is held in abutment with the opposite circumferential region of the bore portion 34d, thus providing guidance forms for the valve member 40.
  • FIGS. 4 and 5 the outlet valve 32 is shown according to an embodiment of the invention, in which the basic design with the three defined flow cross sections 50, 52, 54 is the same as in the non-inventive embodiment according to Figure 2 and 3 .
  • the pump housing part 36 has the bore 34, whose end portion 34a into the cylinder bore 22 opens, facing away from the end portion 34a of the cylinder bore 22 of the seat portion 34b connects.
  • a separate insert member 60 is inserted, which is sleeve-shaped and which ends in the direction of the longitudinal axis 35 of the bore 34 at a distance a in front of the annular shoulder 38.
  • the insert part 60 In its end region facing the seating area 34b, the insert part 60 has a plurality of slots 62 distributed over its circumference, which slots extend at least approximately parallel to the longitudinal axis 35 of the bore 34. Because of the slots 62, a plurality of webs 64 are correspondingly formed at the end region of the insert part 60.
  • the slots 62 and lands 64 may be uniform or, as in FIG FIG. 5 represented unevenly distributed over the circumference of the insert member 60 to be arranged.
  • valve member 40 is selectively held on at least one of the webs 64 in abutment, which thus forms a guide for the valve member 40.
  • the second flow cross section 52 is formed between the valve member 40 and the insert member 60, wherein the size of the second flow cross section 52 is determined by the width of the slots 62 and the radial distance between the valve member 40 and the webs 64.
  • the valve member 40 is preferably guided transversely to the stroke direction between the webs 64 of the insert part 60 with little play, so that the valve member 40 can perform no or only small movements perpendicular to the stroke direction.
  • the play of the valve member 40 transversely to the stroke direction between the webs 64 may, for example, less than 10% of the diameter of Valve member 40 be.
  • the third flow cross-section 54 is formed between the valve member 40 and the part of the bore region 34c extending up to the insert part 60 and has the length d in the direction of the longitudinal axis 35.
  • Advantageous in the execution of the exhaust valve 32 according to the embodiment of the invention over the embodiment according to the FIGS. 2 and 3 is that the bore portion 34c can be made with a constant diameter and thus no undercut in the bore 34 is required to reach the larger than the second flow cross section 52 third flow cross-section 54, since the second flow cross-section 52 is determined by the insert 60.
  • the insert part 60 has in its end remote from the valve member 40 end openings 66 for the passage of the fuel.
  • a mandrel 68 is arranged coaxially to the longitudinal axis 35, which is preferably formed integrally with the insert part 60.
  • the closing spring 42 is supported on the insert part 60 and is guided on the mandrel 68.
  • the valve member 40 facing the end of the mandrel 68 preferably forms a stop for the valve member 40, where it comes to rest at its maximum opening stroke.
  • the insert part 60 can itself be fixed in the bore region 34c by being pressed or screwed into the bore region 34c, for example.
  • the insert part 60 may also be fixed by means of an additional fastening element 70, which may be pressed or screwed into the bore region 34c, for example.
  • the fastening element 70 has at least one opening for the passage of the fuel.
  • the closing spring 42 is supported on a support element other than the insert part 60, which is provided in addition to the insert part 60.
  • the intake valve 30 may be the same as described above for the exhaust valve 32.
  • the inlet valve 30 is arranged in the housing part 36 of the high-pressure pump, which may be, for example, a cylinder head, which is connected to another housing part, in which the drive shaft 18 is mounted, or a housing part, in which the drive shaft 18 is mounted.
  • a fuel inlet channel 72 which is connected to the feed pump 14.
  • a high pressure pump can be provided that only the exhaust valve 32 as above to the FIGS. 4 and 5 described, while the inlet valve 30 has a different design.
  • the inlet valve 30 has a different design.
  • both the inlet valve 30 and the outlet valve 32 may be as described above FIGS. 4 and 5 be described described.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Eine solche Hochdruckpumpe ist durch die WO 2005/078273 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf mit einem in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. In den Pumpenarbeitsraum wird beim Saughub des Pumpenkolbens über ein Einlassventil Kraftstoff aus einem Kraftstoffzulauf angesaugt und aus dem Pumpenarbeitsraum wird beim Förderhub des Pumpenkolbens über ein Auslassventil Kraftstoff in einen Hochdruckbereich verdrängt. Das Einlassventil und/oder das Auslassventil weist ein Ventilglied zumindest annähernd in Form einer Kugel auf, das mit einer Dichtfläche mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt. Durch das Ventilglied wird in geöffnetem Zustand, wenn dieses mit seiner Dichtfläche vom Ventilsitz abgehoben ist, zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz ein erster Durchflussquerschnitt freigegeben und stromabwärts nach dem ersten Durchflussquerschnitt ist zwischen dem Ventilglied und dem Ventilgehäuse ein zweiter Durchflussquerschnitt gebildet. In Strömungsrichtung zwischen dem ersten Durchflussquerschnitt und dem zweiten Durchflussquerschnitt ist ein dritter Durchflussquerschnitt zwischen dem Ventilglied und dem Ventilgehäuse gebildet, der größer ist als der erste Durchflussquerschnitt und der zweite Durchflussquerschnitt. Durch den vergrößerten dritten Durchflussquerschnitt wird ein stabiles Öffnen des Ein- bzw. Auslassventils erreicht. Jedoch ist die Herstellung des Ventilgehäuses mit der speziellen Geometrie zur Erzielung des vergrößerten dritten Durchflussquerschnitts aufwendig.
  • Durch die DE-C-702 425 ist ein Ventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt, bei dem ein Ventilglied in Form einer Kugel vorgesehen ist, die mit einer Dichtfläche mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt. Durch das Ventilglied wird in geöffnetem Zustand, wenn dieses mit seiner Dichtfläche vom Ventilsitz abgehoben ist, zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz ein erster Durchflussquerschnitt freigegeben und stromabwärts nach dem ersten Durchflussquerschnitt ist zwischen dem Ventilglied und dem Ventilgehäuse ein zweiter Durchflussquerschnitt gebildet. In Strömungsrichtung zwischen dem ersten Durchflussquerschnitt und dem zweiten Durchflussquerschnitt ist ein dritter Durchflussquerschnitt zwischen dem Ventilglied und dem Ventilgehäuse gebildet, der größer ist als der erste Durchflussquerschnitt und der zweite Durchflussquerschnitt. Zu Erzeugung des vergrößerten dritten Durchflussquerschnitts ist bei diesem Ventil eine Hinterschneidung im Ventilgehäuse erforderlich, was dessen Herstellung ebenfalls aufwendig macht.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Herstellung des Ein- und/oder Auslassventils vereinfacht ist, da im Ventilgehäuse infolge des separaten Einsatzteils keine Hinterschneidung erforderlich ist.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ist eine sichere Führung des Ventilglieds erreicht, so dass dieses keine unkontrollierten Bewegungen senkrecht zu dessen Hubrichtung ausführen kann, wodurch der Verschleiß des Ventilglieds und des Ventilsitzes gering gehalten werden kann. Das Einsatzteil kann gemäß Anspruch 7 zugleich als Abstützung für eine auf das Ventilglied wirkende Schließfeder dienen. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 8 können ebenfalls unkontrollierte Bewegungen des Ventilglieds senkrecht zu dessen Hubrichtung verhindert werden.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt, Figur 2 ein Auslassventil der Hochdruckpumpe in vergrößerter Darstellung in einem Längsschnitt in geöffnetem Zustand gemäß einer ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführung, Figur 3 das Auslassventil in einem Querschnitt entlang Linie III-III in Figur 2, Figur 4 ein Auslassventil in einem Längsschnitt in geöffnetem Zustand gemäß einem der Erfindung Ausführungsbeispiel und Figur 5 das Auslassventil in einem Querschnitt entlang Linie V-V in Figur 4.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Figur 1 ist eine Hochdruckpumpe 10 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt, die vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist. Durch die Hochdruckpumpe 10 wird Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher 12 gefördert, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird. Der Hochdruckpumpe 10 wird durch eine Förderpumpe 14 Kraftstoff zugeführt. Die Hochdruckpumpe 10 weist wenigstens ein Pumpenelement 16 auf, das einen zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle 18 der Hochdruckpumpe 10 in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben 20 aufweist. Der Pumpenkolben 20 ist in einer zumindest annähernd radial zur Antriebswelle 18 verlaufenden Zylinderbohrung 22 dicht geführt und begrenzt in dem der Antriebswelle 18 abgewandten äusseren Endbereich der Zylinderbohrung 22 einen Pumpenarbeitsraum 24. Die Antriebswelle 18 weist einen Nocken oder einen zu ihrer Drehachse 19 exzentrischen Wellenabschnitt 26 auf, über den bei der Drehbewegung der Antriebswelle 18 die Hubbewegung des Pumpenkolbens 20 bewirkt wird. Der Pumpenarbeitsraum 24 ist über ein in den Pumpenarbeitsraum 24 öffnendes, als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil 30 mit einem Kraftstoffzulauf von der Förderpumpe 14 her verbindbar. Der Pumpenarbeitsraum 24 ist außerdem über ein aus dem Pumpenarbeitsraum 24 öffnendes, als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 32 mit einem Kraftstoffablauf zum Speicher 12 hin verbindbar. Beim Saughub bewegt sich der Pumpenkolben 20 in der Zylinderbohrung 22 radial nach innen, so dass das Volumen des Pumpenarbeitsraums 24 vergrößert wird. Beim Saughub des Pumpenkolbens 20 ist wegen der dabei bestehenden Druckdifferenz das Einlassventil 30 geöffnet, da von der Förderpumpe 14 ein höherer Druck erzeugt wird als der im Pumpenarbeitsraum 24 herrschende Druck, so dass von der Förderpumpe 14 geförderter Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 24 angesaugt wird. Das Auslassventil 32 ist beim Saughub des Pumpenkolbens 20 geschlossen, da im Speicher 12 ein höherer Druck als im Pumpenarbeitsraum 24 herrscht.
  • Nachfolgend wird beispielhaft das Auslassventil 32 anhand der Figur 2 näher beschrieben. Das Auslassventil 32 ist beispielsweise in eine Bohrung 34 eines Gehäuseteils 36 der Hochdruckpumpe eingesetzt, wobei die Bohrung 34 in die Zylinderbohrung 22 beispielsweise etwa radial zur Längsachse 23 der Zylinderbohrung 22 mündet. Die Bohrung 34 weist dabei Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern auf, wobei ein in die Zylinderbohrung 22 mündender Endbereich 34a der Bohrung 34 den kleinsten Durchmesser aufweist. An den Endbereich 34a schließt sich von der Zylinderbohrung 22 weg ein weiterer Bereich 34b an, dessen Durchmesser sich von der Zylinderbohrung 22 weg vergrößert. Der Bereich 34b kann beispielsweise zumindest annähernd kegelstumpfförmig ausgebildet sein und bildet einen Ventilsitz für ein nachfolgend noch erläutertes Ventilglied des Auslassventils 32. An den Sitzbereich 34b schließt sich von der Zylinderbohrung 22 weg ein weiterer Bereich 34c an, der einen deutlich größeren Durchmesser aufweist als der Endbereich 34a und der Sitzbereich 34b. Am Übergang vom Sitzbereich 34b zum Bereich 34c ist dabei eine der Zylinderbohrung 22 abgewandte Ringschulter 38 gebildet. Der Übergang von der Ringschulter 38 zum Bereich 34c kann beispielsweise wie in Figur 2 dargestellt gerundet ausgebildet sein. An den Bereich 34c schließt sich der Zylinderbohrung 22 abgewandt schließlich ein Bereich 34d an, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Bereichs 34c. Der Übergang vom Bereich 34c zum Bereich 34d kann beispielsweise zumindest annähernd kegelstumpfförmig oder gerundet ausgebildet sein. Der Bereich 34c bildet in der Bohrung 34 gegenüber dem Bereich 34d somit eine Hinterschneidung. Alle Bereiche 34a,34b,34c,34d der Bohrung 34 sind koaxial zur Längsachse 35 der Bohrung 34 ausgebildet. Der Bereich 34d der Bohrung 34 ist mit dem Hochdruckspeicher 12 verbunden.
  • Das Auslassventil 32 weist ein zumindest annähernd in Form einer Kugel ausgebildetes Ventilglied 40 auf, das in der Bohrung 34 angeordnet ist und mit dem Sitzbereich 34b zusammenwirkt. Der Durchmesser des Ventilglieds 40 ist etwas kleiner als der Durchmesser des Bereichs 34d der Bohrung 34, so dass das Ventilglied 40 in Richtung der Längsachse 35 der Bohrung 34 bewegbar ist. Das Ventilglied 40 kann beispielsweise durch eine vorgespannte Feder 42 in Richtung zum Sitzbereich 34b beaufschlagt sein. Die Feder 42 kann beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet sein und zwischen dem Ventilglied 40 und einem in die Bohrung 34 eingesetzten Stützelement 44 eingespannt sein.
  • In geschlossenem Zustand des Auslassventils 32 liegt das Ventilglied 40 mit einem Teil seiner Oberfläche, der eine Dichtfläche bildet, am Sitzbereich 34b der Bohrung 34 an. Wenn die auf das Ventilglied 40 in Öffnungsrichtung wirkende Kraft, die durch den im Pumpenarbeitsraum 24 herrschenden Druck erzeugt wird, größer ist als die in Schließrichtung auf das Ventilglied 40 wirkende Kraft, die durch die Schließfeder 42 und den im Hochdruckspeicher 12 herrschenden Druck erzeugt wird, so öffnet das Auslassventil 32 und das Ventilglied 40 hebt vom Sitzbereich 34b ab. Die Hubrichtung des Ventilglieds 40 ist dabei in Richtung der Längsachse 35 der Bohrung 34. Zwischen dem Sitzbereich 34b und dem Ventilglied 40 wird dabei ein erster Durchflussquerschnitt 50 für den Kraftstoff freigegeben, der abhängig vom Öffnungshub des Ventilglieds 40 ist und mit zunehmendem Öffnungshub größer wird. Der erste Durchflussquerschnitt 50 ist als Ringspalt zwischen dem Ventilglied 40 und dem Sitzbereich 34b ausgebildet. Zwischen dem Bereich 34d der Bohrung 34 und dem Ventilglied 40 ist ein zweiter Durchflussquerschnitt 52 freigegeben, der nicht oder nur wenig vom Öffnungshub des Ventilglieds 40 abhängig ist. Zwischen dem ersten Durchflussquerschnitt 50 und dem zweiten Durchflussquerschnitt 52 ist zwischen dem Bereich 34c der Bohrung 34 und dem Ventilglied 40 ein dritter Durchflussquerschnitt 54 freigegeben, der vom Öffnungshub des Ventilglieds 40 abhängig ist, also mit zunehmendem Öffnungshub größer wird, jedoch immer größer ist als der erste Durchflussquerschnitt 50 und der zweite Durchflussquerschnitt 52. Der dritte Durchflussquerschnitt 54 ist als Ringspalt zwischen dem Ventilglied 40 und dem Bohrungsbereich 34c ausgebildet. Vorzugsweise ist der zweite Durchflussquerschnitt 52 kleiner als der erste Durchflussquerschnitt 50, wenn das Ventilglied 40 seinen vorgesehenen maximalen Öffnungshub zurückgelegt hat. Durch diese Ausbildung der Durchflussquerschnitte 50,52,54 wird erreicht, dass bei geöffnetem Auslassventil 32 im wesentlichen die gesamte der Zylinderbohrung 22 zugewandte Halbseite des Ventilglieds 40 mit einem hohen mittleren Druck beaufschlagt ist, durch den das Ventilglied 40 stabil in seiner geöffneten Stellung gehalten wird. Insbesondere ist die im Bereich 34c der Bohrung 34 liegende Oberfläche des Ventilglieds 40 von einem hohen Druck beaufschlagt, da in diesem größten dritten Durchflussquerschnitt 54 die geringste Strömungsgeschwindigkeit vorhanden ist und damit der höchste statische Druck herrscht.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Ventilglied 40 zumindest annähernd koaxial im Bereich 34d der Bohrung 34 angeordnet ist und der zweite Durchflussquerschnitt 52 als Ringspalt zwischen dem Ventilglied 40 und dem Bohrungsbereich 34d ausgebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Durchflussquerschnitt 52 unsymmetrisch über den Umfang des Ventilglieds 40 ausgebildet ist, so dass das Ventilglied 40 gezielt mit einem bestimmten Umfangsbereich an einer Führung im Bereich 34d der Bohrung 34 in Anlage gehalten wird. Hierdurch werden Bewegungen des Ventilglieds 40 senkrecht zu dessen Hubrichtung vermieden, da das Ventilglied 40 in Anlage an der Führung gehalten wird. Der Bereich 34d der Bohrung 34 kann mit etwa parallel zur Längsachse 35 verlaufenden Schlitzen 56 versehen sein, die gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang der Bohrung 34 verteilt angeordnet sind, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Bei gleichmäßig verteilt angeordneten Schlitzen 56 kann das Ventilglied 40 mit geringem Spiel quer zu dessen Hubrichtung im Bohrungsbereich 34d angeordnet sein. Das Spiel des Ventilglieds 40 quer zu dessen Hubrichtung im Bohrungsbereich 34d kann dabei kleiner oder gleich etwa 10% des Durchmessers des Ventilglieds 40 betragen. Bei ungleichmäßig verteilten Schlitzen 56 wird auf das Ventilglied 40 in einem Umfangsbereich, in dem mehr oder breitere Schlitze 56 angeordnet sind, eine größere Druckkraft ausgeübt, durch die das Ventilglied 40 in Anlage an dem gegenüberliegenden Umfangsbereich des Bohrungsbereichs 34d gehalten wird, der somit eine Führung für das Ventilglied 40 bildet.
  • In den Figuren 4 und 5 ist das Auslassventil 32 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die grundsätzliche Ausbildung mit den drei definierten Durchflussquerschnitten 50, 52, 54 gleich ist wie bei der nicht erfindungsgemäßen Ausführung gemäß Figure 2 und 3. Das Pumpengehäuseteil 36 weist die Bohrung 34 auf, deren Endbereich 34a in die Zylinderbohrung 22 mündet, wobei sich an den Endbereich 34a der Zylinderbohrung 22 abgewandt der Sitzbereich 34b anschließt. An den Sitzbereich 34b schließt sich der Zylinderbohrung 22 abgewandt ein Bohrungsbereich 34c mit gegenüber dem Endbereich 34a deutlich größerem Durchmesser an, wobei am Übergang vom Sitzbereich 34b zum Bohrungsbereich 34c die Ringschulter 38 gebildet ist. In den Bohrungsbereich 34c ist ein separates Einsatzteil 60 eingefügt, das hülsenförmig ausgebildet ist und das in Richtung der Längsachse 35 der Bohrung 34 mit einem Abstand a vor der Ringschulter 38 endet. In seinem dem Sitzbereich 34b zugewandten Endbereich weist das Einsatzteil 60 über seinen Umfang verteilt mehrere Schlitze 62 auf, die zumindest annähernd parallel zur Längsachse 35 der Bohrung 34 verlaufen. Aufgrund der Schlitze 62 sind am Endbereich des Einsatzteils 60 entsprechend mehrere Stege 64 gebildet. Die Schlitze 62 und Stege 64 können gleichmäßig oder, wie in Figur 5 dargestellt, ungleichmäßig über den Umfang des Einsatzteils 60 verteilt angeordnet sein. Bei ungleichmäßig verteilter Anordnung der Stege 64 wird das Ventilglied 40 gezielt an wenigstens einem der Stege 64 in Anlage gehalten, der somit eine Führung für das Ventilglied 40 bildet. Der zweite Durchflussquerschnitt 52 ist zwischen dem Ventilglied 40 und dem Einsatzteil 60 gebildet, wobei die Größe des zweiten Durchflussquerschnitts 52 durch die Breite der Schlitze 62 und den radialen Abstand zwischen dem Ventilglied 40 und den Stegen 64 bestimmt ist.
  • Wenn die Stege 64 gleichmäßig verteilt angeordnet sind, so ist das Ventilglied 40 vorzugsweise mit geringem Spiel quer zu dessen Hubrichtung zwischen den Stegen 64 des Einsatzteils 60 bewegbar geführt, so dass das Ventilglied 40 keine oder nur geringe Bewegungen senkrecht zu dessen Hubrichtung ausführen kann. Das Spiel des Ventilglieds 40 quer zu dessen Hubrichtung zwischen den Stegen 64 kann beispielsweise kleiner als 10% vom Durchmesser des Ventilglieds 40 sein. Der dritte Durchflussquerschnitt 54 ist zwischen dem Ventilglied 40 und dem bis zum Einsatzteil 60 reichenden Teil des Bohrungsbereichs 34c gebildet und weist in Richtung der Längsachse 35 die Länge d auf. Vorteilhaft bei der Ausführung des Auslassventils 32 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gegenüber der Ausführung gemäß den Figuren 2 und 3 ist, dass der Bohrungsbereich 34c mit konstantem Durchmesser ausgeführt werden kann und somit keine Hinterschneidung in der Bohrung 34 erforderlich ist, um den gegenüber dem zweiten Durchflussquerschnitt 52 größeren dritten Durchflussquerschnitt 54 zu erreichen, da der zweite Durchflussquerschnitt 52 durch das Einsatzteil 60 bestimmt wird.
  • Das Einsatzteil 60 weist in seinem dem Ventilglied 40 abgewandten Endbereich Öffnungen 66 zum Durchtritt des Kraftstoffs auf. Im Einsatzteil 60 ist koaxial zur Längsachse 35 ein Dorn 68 angeordnet, der vorzugsweise einstückig mit dem Einsatzteil 60 ausgebildet ist. Die Schließfeder 42 stützt sich am Einsatzteil 60 ab und ist auf dem Dorn 68 geführt. Das dem Ventilglied 40 zugewandte Ende des Dorns 68 bildet vorzugsweise einen Anschlag für das Ventilglied 40, an dem dieses bei seinem maximalen Öffnungshub zur Anlage kommt. Das Einsatzteil 60 kann selbst im Bohrungsbereich 34c fixiert sein, indem dieses beispielsweise in den Bohrungsbereich 34c eingepresst oder eingeschraubt ist. Alternativ kann das Einsatzteil 60 auch mittels eines zusätzlichen Befestigungselements 70 fixiert sein, das in den Bohrungsbereich 34c beispielsweise eingepresst oder eingeschraubt sein kann. Das Befestigungselement 70 weist dabei wenigstens eine Öffnung zum Durchtritt des Kraftstoffs auf. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass sich die Schließfeder 42 an einem anderen Stützelement als dem Einsatzteil 60 abstützt, das zusätzlich zum Einsatzteil 60 vorgesehen ist.
  • Das Einlassventil 30 kann gleich ausgebildet sein wie vorstehend für das Auslassventil 32 beschrieben. Das Einlassventil 30 ist im Gehäuseteil 36 der Hochdruckpumpe angeordnet, das beispielsweise ein Zylinderkopf sein kann, der mit einem anderen Gehäuseteil, in dem die Antriebswelle 18 gelagert ist, verbunden ist oder ein Gehäuseteil sein, in dem auch die Antriebswelle 18 gelagert ist. Zum Einlassventil 30 führt ein Kraftstoffzulaufkanal 72, der mit der Förderpumpe 14 verbunden ist.
  • Bei einer Hochdruckpumpe kann vorgesehen sein, dass nur das Auslassventil 32 wie vorstehend zu den Figuren 4 und 5 beschrieben ausgebildet ist, während das Einlassventil 30 eine andere Ausbildung aufweist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass bei einer Hochdruckpumpe nur das Einlassventil 30 wie vorstehend zu den Figuren 4 und 5 beschrieben ausgebildet ist, während das Auslassventil 32 eine andere Ausbildung aufweist. Außerdem können bei einer Hochdruckpumpe auch sowohl das Einlassventil 30 als auch das Auslassventil 32 wie vorstehend zu den Figuren 4 und 5 beschrieben ausgebildet sein.

Claims (7)

  1. Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pumpenelement (16), das einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (20) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (24) begrenzt, in den beim Saughub des Pumpenkolbens (20) über ein Einlassventil (30) Kraftstoff aus einem Kraftstoffzulauf (50) angesaugt wird und aus dem beim Förderhub des Pumpenkolbens (20) über ein Auslassventil (32) Kraftstoff in einen Hochdruckbereich (12) verdrängt wird, wobei das Einlassventil (30) und/oder das Auslassventil (32) ein Ventilglied (40) zumindest annähernd in Form einer Kugel aufweist, das mit einer Dichtfläche mit einem in einem Ventilgehäuse (36) angeordneten Ventilsitz (34b) zusammenwirkt, wobei durch das Ventilglied (40) in geöffnetem Zustand, wenn dieses mit seiner Dichtfläche vom Ventilsitz (34b) abgehoben ist, zwischen dem Ventilglied (40) und dem Ventilsitz (34b) ein erster Durchflussquerschnitt (50) freigegeben wird und stromabwärts nach dem ersten Durchflussquerschnitt (50) zwischen dem Ventilglied (40) und dem Ventilgehäuse (36) ein zweiter Durchflussquerschnitt (52) gebildet ist, wobei in Strömungsrichtung zwischen dem ersten Durchflussquerschnitt (50) und dem zweiten Durchflussquerschnitt (52) ein dritter Durchflussquerschnitt (54) zwischen dem Ventilglied (40) und dem Ventilgehäuse (36) gebildet ist, der größer ist als der erste Durchflussquerschnitt (50) und der zweite Durchflussquerschnitt (52), dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse (36) ein separates Einsatzteil (60) angeordnet ist, durch das der zweite Durchflussquerschnitt (52) bestimmt wird.
  2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchflussquerschnitt (52) kleiner ist als der erste Durchflussquerschnitt (50) bei mit seinem vollen Öffnungshub geöffnetem Ventilglied (40).
  3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (36) eine Bohrung (34) aufweist, in der das Einsatzteil (60) angeordnet ist, und dass das Einsatzteil (60) hülsenförmig ausgebildet ist.
  4. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (40) im Einsatzteil (60) in dessen Hubrichtung bewegbar geführt ist mit geringem Spiel quer zu dessen Hubrichtung.
  5. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich am Einsatzteil (60) eine in Schließrichtung auf das Ventilglied (40) wirkende Schließfeder (42) abstützt.
  6. Hochdruckpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchflussquerschnitt (52) derart unsymmetrisch über den Umfang des Ventilglieds (40) ausgebildet ist, dass das Ventilglied (40) quer zu dessen Hubrichtung in Anlage an einer Führung (34d;64) gehalten wird.
  7. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Kombination mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (60) mehrere das Ventilglied (40) umgebende Stege (64) aufweist, zwischen denen der zweite Durchflussquerschnitt (52) gebildet ist und dass die Stege (64) derart unsymmetrisch über den Umfang des Ventilglieds (40) verteilt angeordnet sind, dass das Ventilglied (40) quer zu dessen Hubrichtung in Anlage an wenigstens einem der Stege (64) gehalten wird.
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