WO2002044549A2 - Kraftstoffeinspritzpumpe für brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren - Google Patents

Kraftstoffeinspritzpumpe für brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren Download PDF

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WO2002044549A2
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Helmut Clauss
Markus Rueckle
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • Fuel injection pump for internal combustion engines in particular diesel engines
  • the invention relates to a fuel injection pump according to the preamble of claim 1
  • a fuel injection pump of the aforementioned type is known from DE 198 22 671 A1.
  • the pressure relief valve described there is only intended for attachment outside the fuel injection pump (high pressure pump) (e.g. rail, function block, etc.).
  • the known concept requires a correspondingly large installation space, and it a pipe system is required for the return of the fuel that is not required
  • the object of the invention is to reduce the installation space to be provided for a fuel injection pump of the type in question
  • the object is achieved in a fuel injection pump of the type mentioned by the characterizing features of claim 1
  • a fuel injection pump with an externally mounted pressure relief valve can then be seen that a smaller installation space is required for the fuel injection system, since the pump and the pressure relief valve now form a functionality again the further advantage that the return of the pressure relief valve can be introduced directly into the high-pressure pump, making a separate return line unnecessary
  • Fig. 4 the pressure characteristic of the pressure relief valve according to Fig. 3, corresponding to the diagram 5 - another embodiment of a - two-stage -
  • 1, 3 and 7, 10 denotes an essentially cylindrical valve carrier with a stepped bore 11, 12, which is designed as a blind hole.
  • a cylindrical valve insert 13 is fixedly and sealingly arranged, for example pressed in, which has a guide bore 14 lying coaxially with the stepped bore 11, 12.
  • a valve piston, numbered 15 overall, is axially displaceable in the guide bore 14 and consists of an (upper) cylindrical part 16 and a (lower) conical part 17.
  • stepped inlet bore 18 high-pressure connection
  • a greatly tapered (throttle) cross section in an upper section 19 which merges into the guide bore 14.
  • the section 19 forms - at 20 - a valve seat which interacts with the tip of the conical valve piston part 17.
  • a (lower) part of the piston guide bore 14 lying in the region of the valve seat 20 forms - due to the conical section 17 of the valve piston 15 - a valve chamber 21, From which a first drain hole 22 penetrating the valve insert 13 in the transverse direction takes its exit, which leads directly into the (not shown) camshaft chamber of the fuel injection pump (high pressure pump) in question
  • valve spring 25 is arranged, which surrounds the bolt-shaped stop part 23 and is supported at the rear on the bottom of the cylindrical space 12, which is denoted by 24.
  • the bottom 24 also forms a counter-stop for the bolt-shaped stop part 23
  • Valve spring 25 via a disk 26, which rests on a shoulder 27 of the valve piston 15, the valve piston 15 in the direction of the arrow 28, as a result of which it is pressed into its closed position shown in FIGS. 1, 3 and 7, ie against the valve seat 20
  • a second drain bore 30 or 30a (FIG. 3) starts, which completely penetrates the valve support 10 and directly into the (not ), the second drain hole 30a according to FIG. 3 - in contrast to the second drain hole 30 according to FIG. 1 - is designed as a throttle bore (see the details below for details)
  • the inner configuration of the valve insert 13a according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 1 as follows.
  • a special feature of the pressure relief valve according to FIG. 3 is that the first drain bore, designated here overall as 22a, is designed as a throttle bore 31 at its transition into the valve chamber 21 and is sealed at 32 at its rear end. Furthermore, the first drain hole 22a is connected via a connecting hole 33 to the cylindrical space 12 receiving the valve spring 25. In addition, as already mentioned, the second drain hole 30a is designed as a throttle hole. Thus, when the pressure relief valve is closed, the fuel can flow out of the valve chamber 21 via the first drain hole 22a and the connecting hole 33 exclusively into the cylindrical space 12 and from there through the second drain hole 30a (throttle).
  • a third drain hole 34 is provided which - at right angles or essentially at right angles - starts from the cylindrical guide bore 14 of the valve piston 15.
  • the third drain hole 34 has a comparatively large diameter and interacts with a control edge 35 on the valve piston 15, which is formed at the transition of the conical part 17 into the cylindrical part 16 of the valve piston 15.
  • the third drain bore 34 - directed transversely to the longitudinal axis 29 of the pressure relief valve - does not originate from the valve chamber 21, but - above the conical valve piston section 17 - from the guide bore 14.
  • a very important special feature of the pressure relief valve according to the invention which is common not only to the embodiments according to FIGS. 1 and 3 described above, but also to the embodiments according to FIGS. 5 and 7 which have not yet been described in terms of their structure (see the explanations below) , is that the pressure relief valve is not outside arranged the fuel injection pump, but screwed directly into the (not shown) pump body, thus integrated and sealed against it on the high and low pressure side.
  • the valve support 10 has a screw thread 36 on its outer circumference, which interacts with a corresponding internal thread in the pump body.
  • the sealing of the pressure relief valve compared to the pump body takes place on the one hand (high pressure side) through a bite edge 37 and on the other hand (low pressure side) via an O-ring 38.
  • a collar 39 is formed above the screw thread 36 and at an axial distance from it on the valve support 10 such that between screw thread 36 and collar 39 an annular groove 40 is formed, in which the O-R ⁇ ng 38 is arranged for sealing the pressure relief valve on the low pressure side
  • a special feature of the embodiment according to FIG. 5 is then that in a bore 114 of the valve insert 13b it is not the valve piston but a cylindrical piston insert 41 with a piston guide bore 42 which is concentric with the central bore 114 and in which the valve piston 43 is guided First drain bores 44, 45 which are aligned with one another and pass through the valve insert 13b and the piston insert 41 perpendicularly or substantially perpendicularly to their common central axis 29. Sections 46, 47 of the drain bores 44, 45 passing through the piston insert 41 have a smaller diameter than those of the valve insert 13b passing through other drain bore sections
  • valve piston 43 is designed in a stepped manner and on the stepped cross-sectional area.
  • a control edge 48 is formed, which cooperates with the drain holes 44, 46, 45, 47.
  • the valve seat 20 cooperates with a spherical sealing element 49 which is acted upon by the valve piston 43
  • valve variant according to FIG. 7 essentially corresponds to the embodiment according to FIG. 1. With regard to certain functional differences, reference is made to the explanations below
  • the valve piston 15 lifts out of the valve seat 20 (cone, ball, flat seat, etc.) in order to enable unimpeded movement of the valve piston 15, the second drain hole 30 is necessary Without the second drain hole 30, dynamic piston movement would not be possible because of the incompressible fuel.
  • the second drain hole 30 can be designed as piston damping (system damping) due to diameter variations
  • the outflowing amount of fuel is discharged via the first drain hole 22 directly into the camshaft space of the high-pressure pump. This saves additional external return lines
  • the first drain hole 22 can be designed such that a system pressure corresponding to the opening pressure builds up after the pressure relief valve is opened.
  • the characteristic curve that results in this regard can be seen in FIG. 2 and is labeled 50 there.
  • the first drain hole 22 must be dimensioned in this way that it does not act as a throttle.
  • the result of this design alternative is a regulating - single-stage - pressure relief valve (the valve piston 15 "floats") An emergency drive of the vehicle at system pressure corresponding to the opening pressure of the valve is possible
  • throttle bore 19 and first drain bore 22 must be coordinated in such a way that the valve piston 15 moves with the bolt-shaped stop 23 against the counter stop 24 in the valve carrier 10 after the valve has opened.
  • the system pressure breaks under the opening pressure of the injection nozzles (not shown), and the system switches off.
  • the resulting characteristic curve is numbered 51 in FIG.
  • the pressure relief valve according to FIG. 3 regulates a system pressure via a variable fuel throughput (Q) in accordance with the characteristic curve 52 in FIG. 4
  • Q variable fuel throughput
  • FIG. 5 A further embodiment of a two-stage pressure relief valve can be seen in FIG. 5.
  • the system pressure at the inlet throttle 19 is applied. If the system pressure overcomes the pretensioning force of the spring 25, the sealing element 49 lifts off the valve seat 20 and moves the valve piston 43 upwards until its control edge 48 first drain bores 44, 45 or their sections 46, 47 which are tapered in cross section, the amount of fuel then flows via the first bores 44, 45 into the (not shown) camshaft chamber of the high-pressure pump
  • a suitable characteristic curve 54 according to FIG. 8 can, however, be achieved by suitable coordination of the first drain hole 22b designed as a throttle that after opening the valve with a minimal demand of the high pressure pump (idling) there is a system pressure above the nozzle opening pressure.
  • the valve piston 15 lies with its bolt-shaped stop part 23 on the counter stop (bottom 24 of the cylindrical space 12) in the valve carrier 10.
  • the system pressure now increases - following the law of Bernoulh - with increasing demand rate of the high pressure pump With maximum delivery capacity of the high pressure pump the permissible system pressure must not be exceeded. This means that an emergency drive is possible within certain demand rates of the high pressure pump

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Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einem Druckbegrenzungsventil, weist einen Ventilträger (10), einen Hochdruckanschluss (Zulaufbohrung 18), einen Rücklaufanschluss (Ablaufbohrung 22, 22a, 22b, 44, 45), einen der Zulaufbohrung zugewandten Ventilsitz (20), einen axial verschieblichen Ventikolben (15, 43) und eine den Ventilkolben in Richtung des Ventilsitzes beaufschlagende Ventilfeder (25) auf. Die Besonderheit besteht vornehmlich darin, dass da Druckbegrenzungsventil unmittelbar in die Kraftstoffeinspritzpumpe integriert und gegenüber dem Pumpenkörper hoch- und niederdruckseitig (bei 37 bzw. 38, 39) abgedichtet ist. Durch diese Maßnahmen gelingt es, den für eine Kraftstoffeinspritzpumpe der in Rede stehenden Art bereitzustellenden Bauraum zu reduzieren und gesonderte Rücklaufleitungen einzusparen.

Description

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
Eine Kraftstoffeinspritzpumpe der vorbezeichneten Art ist durch die DE 198 22 671 A1 bekannt geworden Das dort beschriebene Druckbegrenzungsventil ist ausschließlich für den Anbau außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe (Hochdruckpumpe) vorgesehen (z B Rail, Funktionsblock etc ) Die bekannte Konzepτion bedingt einen entsprechend großen Bauraum, und es ist ein Leitungssystem für die Ruckleitung des jeweils nicht benotigten Kraftstoffs erforderlich
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den für eine Kraftstoffeinspritzp umpe der in Rede stehenden Art bereitzustellenden Bauraum zu reduzieren
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe bei einer Kraftstoffeinspruzpumpe der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost Die wesentlichen Vorteile der Erfindung gegenüber dem o a Stand der Technik, d h einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit extern angebautem Druckbegrenzu ngs- ventil, sind dann zu sehen, dass ein geringerer Bauraum für das Kraftstoffeinspritzsystem benotigt wird, da Pumpe und Druckbegrenzungsventil ja nunmehr eine Funktionsheit bilden Hieraus ergibt sich wiederum der weitere Vorteil , dass der Rucklauf des Druckbegrenzungsventils direkt in die Hochdruckpumpe eingeleitet werden kann und somit eine gesonderte Rucklaufleitung entbehrlich wird
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung und praktische Realisierungsmog ch- keiten für deren Grundgedanken können den Patentansprüchen 2 - 26 entnommen werden
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von Ausfuhrungsbeispielen in der Zeichnung veranschaulicht, die im Folgenden detailliert beschrieben sind Es zeigt
Fig 1 - Im Vertikalen Längsschnitt - eine Ausfuhrungsform eines - einstufigen - Druckbegrenzungs- ventils,
Fig 2 - in Diagrammform - die Charakteristik des Systemdruckes (P), aufgetragen über dem Ventildurchsatz (Q), für das Druckbegrenzungsventil nach Fig 1 ,
Fig 3 - eine andere Ausfuhrungsform eines - in diesem
Falle zweistufigen - Druckbegrenzungsventils, in Darstellung entsprechend Fig 1 ,
Fig 4 - die Druckkennlinie des Druckbegrenzungsventils nach Fig 3, in Diagrammdarstellung entsprechend Fig. 5 - eine weitere Ausführungsform eines - zweistufigen -
Druckbegrenzungsventils, in Darstellung entsprechend Fig. 1 und 3,
Fig. 6 - die Druckkennlinie des Druckbegrenzungsventils nach Fig. 5, in Diagrammdarstellung entsprechend Fig. 2 und 4,
Fig. 7 - eine weitere Ausführungsform eines - einstufigen -
Druckbegrenzungsventils, in Schnittdarstellung entsprechend Fig. 1 , 3 und 5; und
Fig. 8 - die Druckkennlinie des Druckbegrenzungsventils nach Fig. 7, nach in Diagrammdarstellung entsprechend Fig. 2, 4 und 6.
Beschreibung der Ausführunqsbeispiele
In Fig. 1 , 3 und 7 bezeichnet 10 einen im wesentlichen zylindrischen Ventilträger mit einer abgestuften Bohrung 11 , 12, die als Sacklochbohrung ausgebildet ist. In dem (unteren) Teil 11 größeren Durchmessers der abgestuften Bohrung 1 1 , 12 ist ein zylindrischer Ventileinsatz 13 fest und dichtend angeordnet, zum Beispiel eingepresst, der eine koaxial zur abgestuften Bohrung 11 , 12 liegende Führungsbohrung 14 aufweist. In der Führungsbohrung 14 ist ein insgesamt mit 15 bezifferter Ventilkolben axialverschieblich angeordnet, der aus einem (oberen) zylindrischen Teil 16 und einem (unteren) konischen Teil 17 besteht. Am unteren Ende des Ventileinsatzes 13 befindet sich eine abgestufte Zulaufbohrung 18 (Hochdruckanschluß), die in einem oberen, in die Führungsbohrung 14 übergehenden Abschnitt 19 einen stark verjüngten (Drossel-)Querschnitt aufweist. Der Abschnitt 19 bildet - bei 20 - einen Ventilsitz, der mit der Spitze des konusformigen Ventilkolbenteils 17 zusammenwirkt Ein im Bereich des Ventilsitzes 20 liegender (unterer) Teil der Kolbenfuhrungsbohrung 14 bildet - bedingt durch den kegelförmigen Abschnitt 17 des Ventilkolbens 15 - eine Ventilkammer 21 , von der eine den Ventileinsatz 13 in Querrichtung durchsetzende erste Abiaufbohrung 22 ihren Ausgang nimmt, die unmittelbar in den (nicht dargestellten) Nockenwellenraum der betreffenden Kraftstoffeinspritzpumpe (Hochdruckpumpe) fuhrt
An das vom Ventilsitz 20 abgewandte rückwärtige Ende des Ventilkolbens 15 schließt sich ein bolzenformiges Anschlagteil 23 an, das hierbei in den (oberen) Abschnitt 12 kleineren Durchmessers der abgestuften Bohrung 11 , 12 hineinragt, der einen entsprechenden zylindrischen Raum bildet In diesem zylindrischen Raum 12 ist des Weiteren eine Ventilfeder 25 angeordnet, die das bolzenformige Anschlagteil 23 umgibt und sich rückwärtig an dem mit 24 bezeichneten Boden des zylindrischen Raumes 12 abstutzt Der Boden 24 bildet zugleich einen Gegenanschlag für das bolzenformige Anschlagteil 23 An ihrem anderen, einen verjungten Querschnitt aufweisenden Ende beaufschlagt die Ventilfeder 25 über eine Scheibe 26, die auf einem Absatz 27 des Ventilkolbens 15 aufliegt, den Ventilkolben 15 in Pfeilrichtung 28, wodurch dieser in seine aus Fig 1 , 3 und 7 ersichtliche Schließstellung, d h gegen den Ventilsitz 20, gedruckt wird
Von dem zylindrischen Raum 12 - in Querrichtung zur gemeinsamen Langsachse 29 von Ventiltrager 10, Bohrung 11 , 12 und Ventilkolben 15 - geht eine zweite Abiaufbohrung 30 bzw 30a (Fig, 3) aus, die den Ventiltrager 10 vollständig durchdringt und unmittelbar in den (nicht gezeigten) Nockenwellenraum der Kraftstoffeinspritzpumpe mundet Die zweite Abiaufbohrung 30a nach Fig 3 ist - im Unterschied zur zweiten Abiaufbohrung 30 nach Fig 1 - als Drosselbohrung ausgebildet (siehe hierzu im Einzelnen die Ausfuhrungen weiter unten) Die innere Ausgestaltung des Ventiieinsatzes 13a nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 wie folgt.
Eine Besonderheit des Druckbegrenzungsventils nach Fig. 3 besteht darin, dass die hier insgesamt mit 22a bezeichnete erste Abiaufbohrung an ihrem Übergang in die Ventilkammer 21 als Drosselbohrung 31 ausgebildet und an ihrem rückwärtigen Ende - bei 32 - abgedichtet ist. Des Weiteren ist die erste Abiaufbohrung 22a über eine Verbindungsbohrung 33 mit dem die Ventilfeder 25 aufnehmenden zylindrischen Raum 12 verbunden. Darüber hinaus ist die zweite Abiaufbohrung 30a, wie schon erwähnt, als Drosselbohrung ausgeführt. Somit ist bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil ein Abfluß des Kraftstoffs aus der Ventilkammer 21 über die erste Abiaufbohrung 22a und die Verbindungsbohrung 33 ausschließlich in den zylindrischen Raum 12 und von dort durch die zweite Abiaufbohrung 30a (Drossel) möglich.
Schließlich zeichnet sich die Ausführungsform nach Fig. 3 noch durch die Besonderheit aus, dass eine dritte Abiaufbohrung 34 vorgesehen ist, die - rechtwinklig oder im wesentlichen rechtwinklig - von der zylindrischen Führungsbohrung 14 des Ventilkolbens 15 ausgeht. Die dritte Abiaufbohrung 34 besitzt einen vergleichsweise großen Durchmesser und wirkt mit einer Steuerkante 35 am Ventilkolben 15 zusammen, die am Übergang des kegelförmigen Teils 17 in den zylindrischen Teil 16 des Ventilkolbens 15 ausgebildet ist. Hierzu geht die - quer zur Längsachse 29 des Druckbegrenzungsventils gerichtete - dritte Abiaufbohrung 34 nicht von der Ventilkammer 21 , sondern - oberhalb des kegelförmigen Ventilkolbenabschnitts 17 - von der Führungsbohrung 14 aus.
Eine ganz wesentliche Besonderheit des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils, die nicht nur den im Vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen nach Fig. 1 und 3, sondern auch den bisher in ihrem Aufbau noch nicht beschriebenen Ausführungsformen nach Fig. 5 und 7 (siehe hierzu die Ausführungen weiter unten) gemeinsam ist, besteht darin, dass das Druckbegrenzungsventil nicht außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet, sondern unmittelbar in den (nicht dargestellten) Pumpenkorper eingeschraubt, damit integriert und gegenüber diesem hoch- und niederdruckseitig abgedichtet ist Hierzu besitzt der Ventiltrager 10 an seinem Außenumfang ein Schraubgewinde 36, das mit einem entsprechenden Innengewinde im Pumpenkorper zusammenwirkt Die Abdichtung des Druckbegrenzungsventils gegenüber dem (nicht dargestellten) Pumpenkorper erfolgt einerseits (hochdruckseitig) durch eine Beißkante 37 und andererseits (niederdruckseitig) über einen O-Ring 38 Hierzu ist oberhalb des Schraubgewindes 36 und in axialem Abstand zu diesem am Ventiltrager 10 ein Bund 39 ausgebildet, derart, dass zwischen Schraubgewinde 36 und Bund 39 eine Ringnut 40 entsteht, in welcher der O-Rιng 38 zur niederdruckseitigen Abdichtung des Druckbegrenzungsventils angeordnet ist
Bei der Ausfuhrungsform nach Fig 5 sind die der Ausfuhrungsform nach Fig 1 bzw der Variante nach Fig 3 gleichen oder ähnlichen Bauteile mit den entsprechenden Bezugszeichen wie in Fig 1 bzw Fig 3 versehen
Eine Besonderheit der Ausfuhrungsform nach Fig 5 besteht dann, dass in einer Bohrung 114 des Ventiieinsatzes 13b nicht unmittelbar der Ventilkolben, sondern ein zylindrischer Kolbeneinsatz 41 mit einer zur zentrischen Bohrung 114 konzentrischen Kolbenfuhrungsbohrung 42 angeordnet ist, in welcher der Ventilkolben 43 gefuhrt ist Ferner sind zwei zueinander fluchtende erste Abiaufbohrungen 44, 45 vorgesehen, die den Ventileinsatz 13b und den Kolbeneinsatz 41 senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu deren gemeinsamer Mittelachse 29 durchsetzen Hierbei haben den Kolbeneinsatz 41 durchsetzende Abschnitte 46, 47 der Abiaufbohrungen 44, 45 einen kleineren Durchmesser als die den Ventileinsatz 13b durchsetzenden übrigen Ablaufbohrungsabschnitte
Eine weitere Besonderheit der Variante nach Fig 5 ist darin zu sehen, dass der Ventilkolben 43 abgestuft ausgeführt und am stufenförmigen Querschnittsuber- gang eine Steuerkante 48 ausgebildet ist, die mit den Abiaufbohrungen 44, 46, 45, 47 zusammenwirkt Der Ventilsitz 20 kooperiert mit einem kugelförmigen Dichtelement 49, das vom Ventilkolben 43 beaufschlagt ist
Die Ventilvaπante nach Fig 7 entspricht in ihrem Aufbau im Wesentlichen der Ausfuhrungsform nach Fig 1 Bezüglich gewisser funktioneller Unterschiede wird auf die Ausfuhrungen weiter unten verwiesen
Im folgenden sollen nun die funktionellen Besonderheiten der im Vorstehenden aufbaumaßig beschriebenen Varianten des erfindungsgemaßen Druckbegrenzungsventils erläutert werden
Der sogenannte Systemdruck steht jeweils an der Zulaufbohrung 18, 19 an
übersteigt nun bei der Ausfuhrungsform nach Fig 1 die Kraft aus Systemdruck und Dichtflache die Vorspannkraft der Ventilfeder 25, so hebt der Ventilkolben 15 aus dem Ventilsitz 20 (Kegel-, Kugel-, Flachsitz etc ) ab Um eine ungehinderte Bewegung des Ventilkolbens 15 zu ermöglichen, ist die zweite Abiaufbohrung 30 notwendig Ohne die zweite Abiaufbohrung 30 wäre nämlich - wegen des inkom- pressiblen Kraftstoffs - eine dynamische Kolbenbewegung nicht möglich Die zweite Abiaufbohrung 30 kann durch Durchmesservariationen als Kolbendampfung (Systemdampfung) ausgelegt werden
Die abfließende Kraftstoffmenge wird über die erste Abiaufbohrung 22 direkt in den Nockenwellenraum der Hochdruckpumpe abgeleitet Dies erspart zusätzliche externe Rucklaufleitungen
Es besteht nun die Möglichkeit, die erste Abiaufbohrung 22 unter zwei alternativen Gesichtspunkten auszulegen Nach einer möglichen Alternative kann die erste Abiaufbohrung 22 so ausgelegt werden, dass sich nach dem Offnen des Druckbegrenzungsventils ein Systemdruck entsprechend dem Offnungsdruck aufbaut Die sich diesbezüglich ergebende Kennlinie ist aus Fig 2 ersichtlich und dort mit 50 bezeichnet Hierzu ist die erste Abiaufbohrung 22 so zu dimensionieren, dass sie nicht als Drossel wirkt Das Resultat dieser Auslegungsalternative ist ein sich regelndes - einstufiges - Druckbegrenzungsventil (der Ventilkolben 15 "schwimmt") Eine Notfahrt des Fahrzeugs bei Systemdruck entsprechend dem Offnungsdruck des Ventils ist möglich
Eine mögliche zweite Auslegungsalternative ist durch folgende Maßnahmen gekennzeichnet Drosselbohrung 19 und erste Abiaufbohrung 22 müssen so abgestimmt sein, dass der Ventilkolben 15 nach dem Ventiloffnen mit dem bolzenformigen Anschlag 23 an den Gegenanschlag 24 im Ventiltrager 10 fahrt Der Systemdruck bricht unter dem Offnungsdruck der Einspritzdüsen (nicht gezeigt) zusammen, und das System stellt ab Die sich hierbei ergebende Kennlinie ist in Fig 2 mit 51 beziffert
Bei der Ausfuhrungsform nach Fig 3 handelt es sich um ein zweistufiges Druckbegrenzungsventil Dieses funktioniert wie folgt
Steigt der Systemdruck über den Ventiloffnungsdruck, so fließt die abströmende Kraftstoffmenge durch die Drossel 31 der ersten Abiaufbohrung 22a und die Verbindungsbohrung 33 in den zylindrischen Raum 12 hinter dem Ventilkolben 15 und baut dort einen Gegendruck auf, der eine Kraft in Federwirkrichtung 28 ausübt und dadurch ein "Aufschlagen" des Ventils verhindert Dieser Gegendruck kann nur über die als abgestimmte Drosselbohrung ausgelegte zweite Abiaufbohrung 30a abgebaut werden Der Ventilkolben 15 hebt vom Ventilsitz 20 ab bis die Steuerkante 35 die dritte Abiaufbohrung 34 öffnet
Bei abgestimmter Auslegung der Drosseln 19, 31 und 30a regelt das Druckbegrenzungsventil nach Fig 3 einen Systemdruck über einen variablen Kraftstoffdurchsatz (Q) entsprechend dem Verlauf der Kennlinie 52 in Fig 4 Eine weitere Ausfuhrungsform eines zweistufigen Druckbegrenzungsventils geht aus Fig 5 hervor Hierbei steht der Systemdruck an der Zulaufdrossel 19 an Überwindet der Systemdruck die Vorspannkraft der Feder 25, so hebt das Dichtelement 49 vom Ventilsitz 20 ab und verschiebt den Ventilkolben 43 nach oben bis dessen Steuerkante 48 die ersten Abiaufbohrungen 44, 45 bzw deren im Querschnitt verjungte Abschnitte 46, 47 freigibt Die Kraftstoffmenge fließt dann über die ersten Anlaufbohrungen 44, 45 in den (nicht dargestellten) Nockenwellenraum der Hochdruckpumpe
Über die Regelbewegung zwischen Abiaufbohrungen 44, 45 (bzw deren Abschnitten 46, 47) und der Steuerkante 48 stellt sich nach dem Ventiloffnen ein Systemdruck ein, der eine Notfahrt über den gesamten Forderstrom (Q) der Hochdruckpumpe ermöglicht Um diese Druckregelung zu erreichen, müssen die Bohrungen 19 und 44, 45 (46, 47) sowie der Durchmesser des Ventilkolbens 43 exakt aufeinander abgestimmt werden Daraus ergibt sich eine Druckkennlinie 53 gemäß Fig 6
Aufbau und Funktion der aus Fig 7 ersichtlichen Variante des erfindungsge- maßen Druckbegrenzungsventils entsprechen im wesentlichen der Ausfuhrungsform nach Fig 1 Durch geeignete Abstimmung der als Drossel konzipierten ersten Abiaufbohrung 22b kann indessen eine Druckkennlinie 54 gemäß Fig 8 erzielt werden Hierzu wird die erste Abiaufbohrung 22b so ausgelegt, dass sich nach dem Offnen des Ventils bei minimaler Forderleistung der Hochdruckpumpe (Leerlauf) ein Systemdruck oberhalb des Dusenoffnungsdrucks ergibt Der Ventilkolben 15 liegt dabei mit seinem bolzenformigen Anschlagteil 23 am Gegenanschlag (Boden 24 des zylindrischen Raumes 12) im Ventiltrager 10 an Der Systemdruck steigt nun - hierbei dem Gesetz von Bernoulh folgend - mit steigender Forderrate der Hochdruckpumpe Bei maximaler Förderleistung der Hochdruckpumpe darf der zulassige Systemdruck nicht überschritten werden Somit ist eine Notfahrt innerhalb gewisser Forderraten der Hochdruckpumpe möglich

Claims

Patentansprüche
Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einem Druckbegrenzungsventil, das einen Ventiltrager (10), einen Hochdruck- anschluss (Zulaufbohrung 18), einen Rucklaufanschluss (Abiaufbohrung 22, 22a, 22b 44, 45), einen der Zulaufbohrung zugewandten Ventilsitz (20), einen axial verschieblichen Ventilkolben (15, 43) und eine den Ventilkolben in Richtung des Ventilsitzes beaufschlagende Ventilfeder (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil unmittelbar in die Kraftstoffeinspritzpumpe integriert und gegenüber dem Pumpenkorper hoch- und niederdruckseitig (bei 37 bzw 38, 39) abgedichtet ist
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil in den Pumpenkorper eingeschraubt (36) und gegenüber diesem über eine Beißkante (37) hochdruckseitig und über einen O-Ring (38) niederdruckseitig abgedichtet ist
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventiltrager (10) an seinem Außenumfang ein Schraubgewinde (36) aufweist, das mit einem entsprechenden Innengewinde im Pumpenkorper zusammenwirkt
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Schraubgewindes (36) und in axialem Abstand zu diesem am Ventiltrager (10) ein Bund (39) ausgebildet ist, derart, dass zwischen Schraubgewinde (36) und Bund (39) eine Ringnut (40) entsteht, in welcher der O-Ring (38) zur niederdruckseitigen Abdichtung des Druckbegrenzungsventils angeordnet ist
Kraftstoffeinspntzpumpe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zulaufbohrung (18), Ventilsitz (20) und Ventilkolben (15) in einem separaten Ventileinsatz (13, 13a) angeordnet sind, der in einer Aufnahme (11 ) im Ventiltrager (10), koaxial zu diesem, dichtend eingesetzt ist, und dass im Ventileinsatz (13, 13a) eine den Ventilkolben (15) umgebende Ventil- kammer (21) ausgebildet ist, von der eine den Ventileinsatz (13, 13a) radial oder im Wesentlichen radial durchsetzende erste Abiaufbohrung (22, 22a, 22b) ihren Ausgang nimmt (Fig 1 , 3 und 7)
Kraftstoffeinspntzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventileinsatz (13, 13a 13b) zylindrisch ausgebildet und in eine entsprechend zylindrische Aufnahme (11 ) im Ventiltrager (10) eingepresst ist
Kraftstoffeinspntzpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (15) im Ventileinsatz (13, 13a) in einer zylindrischen Fuhrungs- bohrung (14) angeordnet und gefuhrt ist und dass der Ventilkolben (15) an seinem dem Ventilsitz (20) zugewandten (vorderen) Ende (17) Kegelform aufweist, derart, dass der das kegelförmige Ende (17) des Ventilkolbens (15) umgebende, ventil- sitzseitige Bereich (21 ) der Fuhrungsbohrung (14) zugleich die Ventilkammer bildet (Fig 1 , 3 und 7)
Kraftstoffeinspntzpumpe nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich rückseitig des Ventilkolbens (15, 43) im Ventiltrager (10) ein zylindrischer Raum (12) erstreckt, der die den Ventilkolben ( 5, 43) beaufschlagende Ventilfeder (25) aufnimmt
Kraftstoffeinspntzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Raum (12) als Sacklochbohrung ausgebildet ist von der radial oder im Wesentlichen radial eine den Ventiltrager (10) durchsetzende zweite Abiaufbohrung (30, 30a) ausgeht (Fig 1 , 3 und 7)
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am rückseitigen Ende (27) des Ventilkolbens (15, 43) ein bolzenförmiges, in den zylindrischen Raum (12) hineinragendes und hierbei von der Ventilfeder (25) umgebenes Anschlagteil (23) angeformt ist, das an seinem Ende mit dem einen Gegenanschlag bildenden Boden (24) des zylindrischen Raumes (12) zusammenwirkt.
11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ventilfeder (25) einerseits - unmittelbar oder mittelbar über eine Scheibe (26) - an einem am Übergang vom Ventilkolben (15) zum bolzenformigen Anschlagteil (23) ausgebildeten Absatz (27) und andererseits am Boden (24) des zylindrischen Raumes (12) abstützt.
12. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (25) ventilkolbenseitig einen verkleinerten Durchmesser aufweist.
13. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 12, die als Hochdruckpumpe ausgebildet ist und eine in einem Nockenwellenraum angeordneten Nockenwelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abiaufbohrungen (22, 22a, 22b, 30, 30a, 34, 44, 45) unmittelbar in den Nockenwellenraum der Hochdruckpumpe einmünden.
14. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abiaufbohrung (22) in ihrem Durchmesser so ausgelegt ist, dass sich nach dem Öffnen des Druckbegrenzungsventils ein Systemdruck entsprechend dem Öffnungsdruck ergibt (Fig. 1 und 2).
15. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 13, wobei die Zulaufbohrung (18) des Druckbegrenzungsventils in ihrem den Ventilsitz (20) bildenden Bereich als Drosselbohrung (19) ausgebildet ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass Drosselbohrung (19) und erste Abiaufbohrung (22) in ihren Durchmessern so aufeinander abgestimmt sind, dass der Ventilkolben (15) nach dem Öffnen des Druckbegrenzungsventils mit seinem bolzenformigen Anschlag (23) am Gegenaπschlag (24) im Ventilträger (10) zur Anlage kommt (Fig. 1).
16. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abiaufbohrung (22, 22b) in ihrem Durchmesser so ausgelegt ist, dass sie zur Dämpfung des Ventilkolbens (15) (Systemdämpfung) dient (Fig. 1 und 7).
17. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abiaufbohrung (22a) an ihrem Übergang in die Ventilkammer (21) als Drosselbohrung (31) ausgebildet ist und dass die erste Abiaufbohrung (22a) durch eine Verbindungsbohrung (33) mit dem die Ventilfeder (25) aufnehmenden zylindrischen Raum (12) verbunden ist (Fig. 3).
18. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abiaufbohrung (22a) an ihrem vom Ventilraum (21 ) abgewandten Ende (bei 32) abgedichtet ist, derart, dass bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil ein 20 Abfluss aus der Ventilkammer (21) über die erste Abiaufbohrung (22a) und die Verbindungsbohrung (33) ausschließlich in den zylindrischen Raum (12) und von dort durch die zweite Abiaufbohrung (30a) möglich ist.
19. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abiaufbohrung (30a) als Drosselbohrung ausgebildet ist.
20. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Abiaufbohrung (34) vorgesehen ist, die - rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig - von der zylindrischen Führungsbohrung (14) des Ventilkolbens (15) ausgeht (Fig. 3). Kraftstoffeinspntzpumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Abiaufbohrung (34) oberhalb der durch den konischen Endbereich (17) des Ventilkolbens (15) bestimmten Ventilkammer (21) angeordnet ist
Kraftstoffeinspntzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zentrischen Bohrung (114) des Ventiieinsatzes (13b) ein zylindrischer Kolbeneinsatz (41 ) mit einer zur zentrischen Bohrung (114) konzentrischen Kolbenfuhrungsbohrung (42) angeordnet ist, in welcher der Ventilkolben (43) gefuhrt ist (Fig 5)
Kraftstoffeinspntzpumpe nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch zwei zueinander fluchtende erste Abiaufbohrungen (44,45), die den Ventileinsatz (13b) und den Kolbeneinsatz (41) senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu deren gemeinsamer Mittelachse (29) durchsetzen
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass den Kolbeneinsatz (41) durchsetzende Abschnitte (46, 47) der Abiaufbohrungen (44, 45) einen kleineren Durchmesser aufweisen, als die den Ventileinsatz (13b) durchsetzenden übrigen Ablaufbohrungsabschnitte
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 22, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (43) abgestuft ausgeführt und am stufenförmigen Durch- messerubergang eine Steuerkante (48) ausgebildet ist, die mit den Abiaufbohrungen (44, 46, 45, 47) zusammenwirkt
Kraftstoffeinspntzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (20) mit einem kugelförmigen Dichtelement (49) kooperiert, das vom Ventilkolben (43) beaufschlagt ist
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