WO2014121870A1 - Ventil - Google Patents

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WO2014121870A1
WO2014121870A1 PCT/EP2013/076667 EP2013076667W WO2014121870A1 WO 2014121870 A1 WO2014121870 A1 WO 2014121870A1 EP 2013076667 W EP2013076667 W EP 2013076667W WO 2014121870 A1 WO2014121870 A1 WO 2014121870A1
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WO
WIPO (PCT)
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valve
recess
pressure pump
housing
fuel
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/076667
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Kristen
Andreas Dutt
Marco Lamm
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
Priority to EP13815445.5A priority Critical patent/EP2954192B1/de
Priority to CN201380072317.XA priority patent/CN104981605B/zh
Publication of WO2014121870A1 publication Critical patent/WO2014121870A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0001—Fuel-injection apparatus with specially arranged lubricating system, e.g. by fuel oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023—Valves in the fuel supply and return system
    • F02M37/0029—Pressure regulator in the low pressure fuel system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves

Definitions

  • the present invention relates to a valve according to the preamble of
  • a high-pressure pump permanently ensures the maintenance of the pressure in the
  • High pressure accumulator of the common rail injection system can be driven, for example, by a camshaft of the internal combustion engine by means of a drive shaft.
  • Rotary vane pump used, which are upstream of the high-pressure pump.
  • the prefeed pump delivers the fuel from a fuel tank through a fuel line to the high pressure pump.
  • piston pumps are used as high-pressure pumps.
  • a drive shaft is mounted. Radially to pistons are arranged in a cylinder.
  • a roller with a roller rolling surface On the drive shaft with at least one cam is a roller with a roller rolling surface, which is mounted in a roller shoe.
  • the roller shoe is connected to the piston, so that the piston is forced to oscillate translational motion.
  • a spring applies to the roller shoe a radially directed to the drive shaft force, so that the roller is in constant contact with the drive shaft.
  • the roller stands with the roller rolling surface on a shaft rolling surface as the surface of the drive shaft with the at least one cam in contact with the drive shaft.
  • the roller is mounted by means of a sliding bearing in the roller shoe.
  • the drive shaft with the at least one cam, the roller and the roller shoe are arranged within a lubricant space of the high-pressure pump.
  • fuel delivered by the prefeed pump to the high-pressure pump is passed in order, on the one hand, to lubricate the components within the lubricant space and to cool them with the fuel conducted through the lubricant space.
  • the fuel delivered by the prefeed pump to the high-pressure pump thus comprises in volume flow on the one hand the fuel passed through the lubricant space for lubricating and cooling the components of the high-pressure pump within the lubricant space and the fuel intended for the high-pressure pump for delivery under high pressure to the high-pressure rail. It should be on a fuel line from the
  • Pre-feed pump to the high-pressure pump is a substantially constant pressure. For this reason, in a flow channel of the
  • a spill valve Pre-feed pump to the lubricating space or arranged from the lubricating space to a fuel tank, a spill valve.
  • the overflow valve is disposed within a recess of a housing of the high-pressure pump. Above a predetermined pressure, z. B. 5.5 bar, opens the spill valve and thereby passes more fuel through the lubrication chamber and this through the
  • Lubricant-led fuel is returned to the fuel tank. At a drop in pressure before the spill valve, z. B. below 4.5 bar, closes the spill valve.
  • Such overflow valves have a valve cylinder and a closing piston on which is movably mounted on a cylinder between a closed position and an open position. Through an inlet opening, fuel can be introduced into the overflow valve and discharged out of the overflow valve through a drain opening.
  • the pressure of the overflow valve On the one hand the pressure of the overflow valve
  • Cylinder space opening drainage openings are in the closed position of Locking piston closed. Only when the pressure at the inlet opening is increased by the fuel does the closing piston move into an open position, in which the outlet openings on the cylinder chamber are not closed by the closing piston.
  • the cylinder chamber is in a first Zylinderteilraum and a second
  • Cylinder part space as a spring chamber divided by the closing piston In the second cylinder space or spring chamber, the spring is arranged and opens into the spring chamber through the valve cylinder, a compensation opening.
  • the spring chamber is filled with fuel during normal operation and the compensation opening serves to allow a lifting movement of the closing piston, since during the lifting movement of the closing piston, the volume of the spring chamber is changed.
  • the compensation opening with the spring chamber also causes a damping of the lifting movement of the Sch Strukturkobens, as the displaced by the closing piston in the spring chamber fuel can flow only through the compensation opening at a reduction in the volume of the spring chamber and vice versa.
  • Return pressure in the fuel return line can lead to an emptying of the spring chamber or an air filling of the lubricating space. This occurs after a restart of the high-pressure pump to the
  • DE 10 2009 026 596 A1 shows a high-pressure pump for conveying a fluid, in particular fuel, comprising a drive shaft, at least one piston, at least one cylinder for supporting the piston, wherein the at least one piston is supported indirectly or directly on the at least one cam, so that of the at least one piston one
  • Translational movement is executable due to a rotational movement of the drive shaft.
  • Inventive valve in particular overflow valve, for arrangement in a recess of a housing of a high-pressure pump, comprising
  • Valve housing with a valve cylinder, a movable within the valve cylinder between a closed position and open position
  • Closing piston so that in the closed position, the valve is closed and in the open position, the valve is open, an inlet opening for supplying a fluid within a enclosed by the valve cylinder
  • Cylinder space at least one drain opening for discharging the fluid introduced into the cylinder chamber, an elastic valve element connected to the closing piston, in particular valve spring, with which a pressure force can be applied to the closing piston, which can be applied opposite to one of the fluid within the cylinder space on the closing piston
  • Compressive force is aligned so that the closing piston by means of the force applied by the elastic valve element and the fluid on the closing piston pressure between the closed position of the open position is movable, wherein the valve housing on the outside no fixing device, in particular no thread or no bayonet connection, for axial attachment in the
  • Valve housing is on the outside no fixing device, in particular no thread or no external thread formed, for axial attachment to the housing of the high-pressure pump in the recess. This can be a
  • High-pressure pump to be flowed through axially by the fluid.
  • the axial fixation of the valve within the recess of the housing takes place in the
  • Valve element is disposed within the second cylinder part space as a spring chamber and in the second cylinder part space opens a compensation opening, in particular radially, through the valve housing.
  • Valve housing formed and / or arranged. Outside of the valve between the inlet opening and the at least one drain opening can thus flow around the outside of the fluid from the valve in an arrangement in the recess of the housing.
  • Inventive high-pressure pump for conveying fuel for.
  • As diesel or gasoline comprising a housing, a drive shaft with at least one cam, at least one piston for conveying fuel, at least one cylinder for supporting the at least one piston, wherein the at least one piston indirectly on the drive shaft with the at least one cam supported, so that from the at least one piston, a translational movement due to a rotational movement of the drive shaft is executable, a lubricating space, a recess formed in the housing for arranging a spill valve, a disposed within the recess
  • Overflow valve having an inlet opening and at least one drain opening, wherein the recess has a first inner end and a second outer end and the second outer end of the recess for passing fuel through the lubricating space and preferably for discharging fuel from the recess serves as a flow channel.
  • the fuel can be passed through the second outer end of the recess, so that advantageously flows through a gap between the valve housing and the housing of the high-pressure pump, starting from the at least one drain opening in the direction of the second outer end of the spill valve of the fuel is and therefore also very easy air in this space by means of passing fuel through the gap can be easily removed at the second outer end by the supply of fuel.
  • Recess inlet channel and the inlet opening of the overflow valve has a smaller distance in the direction of a longitudinal axis of the recess to a mouth of Aussparungszulaufkanales in the recess as the at least one drain opening of the spill valve and / or the recess is formed as a bore.
  • Fuel can be introduced into the recess through the recess inlet channel and from a portion of the recess, starting at the first inner end, to the inlet opening of the recess
  • Overflow valve can thus be the fuel from the recess inlet channel through the recess in the inlet opening of the spill valve initiated.
  • Overflow valve formed a sealing ring and preferably the sealing ring is aligned in the direction of the longitudinal axis of the recess between the inlet opening and the at least one drain opening.
  • the sealing ring divides the
  • nozzle in particular a return pipe, with a
  • Socket channel disposed within the recess and the nozzle channel is used for passing fuel.
  • Overflow valve on the neck so that thereby the spill valve is fixed in the axial direction in the recess.
  • the second outer end of the overflow valve, in particular of the valve housing rests on the connecting piece, so that thereby the overflow valve in the axial direction in the recess is attached.
  • the overflow valve in the axial direction in addition to the sealing ring on the housing of the high-pressure pump, so characterized thereby the valve in both axial directions on the housing of the
  • the neck is by means of a
  • the nozzle is particularly simple and reliable on the housing of the high-pressure pump within the recess.
  • the overflow valve of the high pressure pump is designed as an overflow valve described in this patent application.
  • High pressure pump a, in particular annular, space formed for passing the fuel from the drain opening to the outer axial end of the spill valve and preferably to the second end of the recess.
  • the fuel can flow into the first cylinder subspace through the inlet opening of the valve and flow out of it through at least one discharge opening into the intermediate space.
  • the fuel emerging from the at least one drain opening flows around the overflow valve between the valve housing and the housing of the high-pressure pump in the axial direction, that is to say in the direction of a longitudinal axis of the valve from the first inner end of the overflow valve to a second outer end of the overflow valve.
  • the stroke volume of the valve piston is greater than the volume of the gap.
  • Valve piston is the volume in the first and / or second cylinder part space, which of the closing piston between the open position and the
  • the gap is in an axial
  • Valve housing opens from the second cylinder space or spring chamber to the gap between the valve housing and the housing of the high-pressure pump. With air in the sub-gap can thus by a movement or lifting movement of the closing piston between the
  • the inlet opening of the overflow valve is formed at an inner axial end of the overflow valve.
  • Inventive high-pressure injection system for an internal combustion engine in particular for a motor vehicle, comprising a high pressure pump with a lubrication chamber and an overflow valve, a prefeed pump, a high-pressure rail, wherein the spill valve is designed as a described in this patent application spill valve and / or the high-pressure pump as one in this Patent application described high-pressure pump is formed.
  • a spring holder is arranged within the valve cylinder and the spring holder is connected to the elastic
  • the elastic valve element is disposed within the cylinder space.
  • the at least one drain opening in the closed position of the closing piston is closed by the closing piston and / or the at least one drain opening opens into the opening of the closing piston in the first cylinder part space.
  • a compensation opening for introducing and discharging the fluid into and out of the second cylinder subspace opens into the second cylinder subspace.
  • the compensation opening serves to introduce fuel into the second Zylinderteilraum and divert.
  • Closing piston changes the volume of the second Zylinderteilraumes.
  • the fluid In order for any movement of the closing piston to be possible with an incompressible fuel, it is necessary for the fluid to be able to flow in and out of the second cylinder space through the compensation opening with a very small flow cross-sectional area. At the inlet opening can also pressure fluctuations occur. Such, in particular short-term, pressure fluctuations would lead to a vibration or vibration movement of the closing piston.
  • a small-sized compensation opening and a, in particular complete filling of the second Zylinderteilraumes with liquid, especially fuel, thereby such vibrations or rapid reciprocating movements of the closing piston due to pressure fluctuations can be counteracted and the movement of the
  • Closing piston is slow damped only due to a permanent change in pressure of the liquid at the inlet opening, so that when filling the second Zylinderteilraumes with the liquid, in particular fuel, no vibration of the closing piston and the resulting
  • the at least one drain opening opens into the second cylinder part space, in particular in all positions of the
  • the valve is at least partially, in particular completely, made of metal, for. As steel or aluminum, and / or plastic.
  • Metal is a particularly durable and durable material for the manufacture of the valve.
  • Plastic advantageously has a low weight, so that thereby the valve has a low weight.
  • a plastic is one
  • valve cylinder or the valve housing and / or the closing piston and / or the spring holder at least partially, in particular completely, made of plastic.
  • High-pressure pump guided fuel is controlled and / or regulated with the pre-discharge pump. If the pre-demand pump can not be controlled and / or regulated in the delivery rate, this is carried out with the metering unit.
  • the precharge pump comprises an electric motor.
  • the electric motor of the Vorforderpumpe is integrated into the Vorforderpumpe, z. B. by permanent magnets are installed in a gear.
  • the producible by the high-pressure pump pressure in the high-pressure rail is, for example, in the range of 1000 to 3000 bar z. B. for diesel engines or between 40 bar and 400 bar z. B. for gasoline engines.
  • FIG. 1 shows a cross section of a high-pressure pump for conveying a fluid
  • FIG. 2 shows a section A-A of FIG. 1 a roller with roller shoe and a drive shaft
  • FIG. 3 is a highly schematic view of a high-pressure injection system
  • Fig. 4 is a greatly simplified cross-section of the high pressure pump
  • Fig. 5 is a longitudinal section of a known from the prior art
  • Fig. 7 is a longitudinal section of a housing of the high pressure pump
  • the overflow valve according to the invention in a recess of the housing.
  • Fig. 1 is a cross section of a high-pressure pump 1 for conveying fuel is shown.
  • the high-pressure pump 1 serves to fuel, z.
  • the pressure which can be generated by the high-pressure pump 1 is, for example, in a range between 1000 and 3000 bar.
  • the high-pressure pump 1 has a drive shaft 2 with two cams 3, which performs a rotational movement about a rotation axis 26.
  • the axis of rotation 26 lies in the plane of the drawing of FIG. 1 and is perpendicular to the Drawing plane of Fig. 2.
  • a piston 5 is mounted in a cylinder 6, which is formed by a housing 8.
  • a working chamber 29 is bounded by the cylinder 6, the housing 8 and the piston 5.
  • Into the working space 29 opens an inlet channel 22 with an inlet valve 19 and an outlet channel 24 with an outlet valve 20. Through an inlet opening at the inlet channel 22 flows
  • As a check valve is designed to the effect that only fuel can flow into the working space 29 and the exhaust valve 20, z.
  • B. a check valve is designed to the effect that only fuel can flow out of the working space 29.
  • the volume of the working space 29 is due to an oscillating stroke of the
  • Piston 5 changed.
  • the piston 5 is indirectly supported on the drive shaft 2 from.
  • a roller shoe 9 is attached to a roller 10.
  • the roller 10 can perform a rotational movement, the axis of rotation 25 lies in the plane of FIG. 1 and is perpendicular to the plane of Fig. 2.
  • the drive shaft 2 with the at least one cam 3 has a shaft rolling surface 4 and the roller 10 has a roller rolling surface 1 1.
  • the roller tread 1 1 of the roller 10 rolls on a contact surface 12 on the shaft rolling surface 4 of the drive shaft 2 with the two cams 3 from.
  • the roller shoe 9 is mounted in a roller shoe bearing formed by the housing 8 as a sliding bearing.
  • a spring 27 or coil spring 27 as an elastic element 28 which is clamped between the housing 8 and the roller shoe 9, brings on the roller shoe 9 a compressive force, so that the roller rolling surface 1 1 of the roller 10 in constant contact with the waves Rolling surface 4 of the drive shaft 2 is.
  • the roller shoe 9 and the piston 5 thus carry out together an oscillating stroke movement.
  • the roller 10 is mounted with a sliding bearing 13 in the roller shoe 9.
  • FIG. 3 is a highly schematic representation of a high-pressure injection system 36 for a motor vehicle not shown mapped with a high-pressure rail 30 or a fuel rail 31. From the high-pressure rail 30 and a fuel rail 31, the fuel by means of valves (not shown) in the combustion chambers (not shown) of the internal combustion engine 39 injected.
  • An electric prefeed pump 35 delivers fuel from a fuel tank 32 through a fuel line 33 to the high pressure pump 1.
  • the high pressure pump 1 is driven by the drive shaft 2 and the drive shaft 2 is a shaft, for. B. a crankshaft or camshaft, the
  • a metering unit 37 controls and / or regulates the pro
  • Time unit to the high pressure pump 1 directed volume of fuel.
  • the high-pressure rail 30 serves to inject the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine 39.
  • the fuel not required by the high-pressure pump 1 is returned to the fuel tank 32 through an optional fuel return line 34.
  • Fig. 4 shows a part of the high-pressure injection system 36.
  • a lubricating space 40 is formed.
  • the drive shaft 2, the roller 10, the roller shoe 9 are shown (not in Fig. 4) and partially the piston 5 is arranged.
  • the piston 5 By passing through the lubricant space 40 fuel these components 2, 5, 9 and 10 are lubricated by the fuel.
  • a flow channel 43 is provided for this purpose, and the fuel is introduced into the lubricating space 40 through the flow channel 43 and subsequently discharged again, and after it has been discharged from the lubricating space 40 through the fuel return line
  • FIG. 4 the high pressure injection system 36 shown in Fig. 3 is shown in more detail without the high pressure rail 30 and without the engine 39. This shows that
  • Embodiment no metering unit 37 on.
  • the prefeed pump 35 can be controlled and / or regulated in the delivery rate and is driven by an electric motor 17.
  • Pre-feed pump 35 is a gear pump 14, z. Legs
  • Fuel tank 32 sucked fuel is from the feed pump 35 with a prefeed pressure, z. B. 4 bar, through the fuel line 33 of the
  • High pressure pump 1 supplied, ie the inlet channel 22 of the high-pressure pump 1 fed. Further, the fuel delivered by the prefeed pump 35 during operation of the engine 39 after passing through through the lubricating space 40 by a spill valve 41 and a
  • Fuel return line 34 is supplied to the fuel tank 32.
  • these components 2, 5, 9 and 10 can be lubricated as well as cooled.
  • the overflow valve 41 is designed such that in the
  • the prefeed pump 35 thereby promotes in addition to the flow rate for the high-pressure pump 1 of fuel and an additional amount of fuel for lubrication of the high-pressure pump 1, d. H. of the fuel flowing through the lubricating space 40.
  • Overflow valve 41 prevails. At a pressure of less than 4.5 bar in the fuel line 33 in front of the overflow 41 closes the spill valve 41. This can be in the fuel line 33 before the spill valve 41 during operation of the engine 39 is a substantially constant feed pressure between 4.5 bar and 5.5 bar are made available, even with minor fluctuations in the delivery rate of the feed pump 35 with respect to the volume flow required by the high-pressure pump 1.
  • Fig. 5 is a known from the prior art valve 42 as
  • Overflow valve 41 has a valve housing 45, which has a
  • Valve cylinder 44 limited. On the outside of the valve housing 45 is a
  • Fixing device 38 for axial attachment within a recess 61 on the housing 8 of the high-pressure pump 1 forms. Inside the valve cylinder
  • a closing piston 46 is mounted.
  • the closing piston 46 can due to the Slide bearing on the valve cylinder 44 an axial movement, ie as shown in Fig. 6 from left to right and vice versa run.
  • the valve cylinder 44 and the valve housing 45 include a cylinder chamber 56 a.
  • the cylinder chamber 56 is subdivided by the closing piston 46 into a first cylinder subspace 57 and a second cylinder subspace 58.
  • In the first cylinder part space 57 opens an inlet opening 47 for fluid, in particular fuel, since in the valve housing 45 an inlet channel 48 is incorporated.
  • the inlet channel 48 is formed in the axial direction in the valve housing 45.
  • two drainage openings 49 open into the first cylinder part space 57, because two radial discharge passages 50 are incorporated into the valve housing 45.
  • the closing piston 46 or the cap 46 is at an axial portion with a larger diameter or radius by means of a sliding bearing on the
  • Valve cylinder 44 stored. At a second section, the
  • Closing piston 46 has a smaller diameter and in the right end of this portion with the smaller diameter, the closing piston 46 has a sealing seat 54.
  • a valve spring 52 is elastic
  • Valve element 51 is arranged.
  • the elastic valve element 51 is attached at one end to a fixed spring holder 53 and at another end to the closing piston 46.
  • the spring holder 53 closes the valve cylinder 44 and is formed as a separate component in addition to the valve housing 45. Notwithstanding this, the spring holder 53 also integrally with the
  • Valve housing 45 may be formed (not shown). On the outside, 45 two sealing grooves 62 are formed on the valve housing, in each of which a
  • Sealing ring 63, z. B. an elastic rubber seal is arranged.
  • the housing 8 of the high-pressure pump 1 has a correspondingly complementary design
  • a partial opening position of the closing piston 46 is shown.
  • the two drain openings 49 are partially closed by the portion of the closing piston 46 with the larger diameter and partly, the fluid can flow out of the first cylinder subspace 57 through the two drainage openings 49.
  • the fluid in particular the fuel, flows through the inlet channel 48 into the first cylinder subspace 57.
  • Increases the pressure of the fuel in the first cylinder part space 57 on, z. B. to a value of more than 5 bar moves due to the greater pressure of the fuel in the first cylinder part space 57 of the closing piston 46 against the force applied by the valve spring 52 compressive force further to the left, so that thereby the two flow channels 50 are opened further.
  • the closing piston 46 moves to the right until the sealing seat 54 completely closes the inlet channel 48 or the inlet opening 47 opening into the first cylinder-part space 57.
  • the volume of the second also changes
  • Cylinder part space 58 There is little play between the closing piston 46 with the section with the larger diameter and the valve cylinder 44, so that fuel also passes from the first cylinder subspace 57 into the second cylinder subspace 58 to a very small extent.
  • the second cylinder part space 58 is thus, if the second cylinder part space 58 or
  • Spring chamber 58 is not filled with air is due to a low pressure in the fuel return line 34, filled with the substantially incompressible fuel. In order to allow a movement of the closing piston 46 at all, it is necessary that the fuel located in the second cylinder part space 58 through a compensation opening 59 from the second
  • Cylinder part space 58 can be passed to the outside and back to the inside.
  • the compensation opening 59 has a very small diameter or a small flow cross-sectional area, for. B. a diameter in the range between 0.5 mm and 1 mm. Pressure fluctuations of the fuel in the region of the inlet opening 47 do not cause a vibration of the
  • the sealing seat 54 advantageously allows a complete sealing of the overflow valve 41 in the closed position of the closing piston 46.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of an overflow valve 41 according to the invention.
  • the valve housing 45 has on the outside no thread 60 as a fixing device 38 for the axial attachment of the valve housing 45 to a housing 8 of the high-pressure pump 1.
  • Overflow valve 41 can thus not in the axial direction, that is, in the direction of a longitudinal axis 77 of the valve 42 and a longitudinal axis 77 formed as a bore 64 recess 61 on the housing 8 of the high pressure pump (Fig. 7) are fixed in the axial direction.
  • a longitudinal axis 77 of the valve 42 and a longitudinal axis 77 formed as a bore 64 recess 61 on the housing 8 of the high pressure pump (Fig. 7) are fixed in the axial direction.
  • the sealing ring 63 is located on the sealing groove 62 of the valve housing 45 on a shoulder 78 on the housing 8 of the high pressure pump 1 (Fig. 7).
  • the valve 42 has a first inner end 72 and a second outer end 73. On the second outer end 73 of the spill valve 41 is formed as a return pipe 69 nozzle 68. The nozzle 68 is connected by means of a press bond 71 fluid-tight and non-positively connected to the housing 8 of the high-pressure pump 1.
  • the bore 64 has a first inner end 65 and a second outer end 66. Due to the resting of the second outer end 73 of the
  • Overflow valve 41 has only between the two drain openings 49 and the inlet opening 47 at the first inner end 72 of the spill valve 41 the
  • Radialstutzennuten 76 is formed so that the fuel flowing through the gap 74 in the region of the second outer end 73 of the
  • Overflow valve 41 can flow through these Radialstutzennuten 76 in the radial direction to a nozzle channel 70. Due to the sectional formation in Fig. 7, only one of the plurality of Radialstutzennutzen 76 is visible.
  • the annular Gap 74 is additionally subdivided into a fictitious partial gap 75 and the partial gap 75 begins in the axial direction at the
  • the fuel is discharged from the lubricant chamber 40 and through the nozzle channel 70, the fuel through the nozzle channel 70 as the flow channel 43 of the
  • Fuel return line 34 is supplied.
  • the fuel return line 34 (not shown in FIG. 7) is attached to the outer end of the nozzle 68.
  • the fuel flows through an orifice 79 of the recess inlet channel 67 in the
  • the fuel return line 34 has no constriction or no back pressure, so that when a high-pressure pump 1 and a
  • the fuel return line 34 and thus also the nozzle channel 70 and the gap 74 of fuel runs empty, that is filled with air.
  • the prefeed pump 35 is designed in terms of delivery that in normal operation, the closing piston 46 is slightly opened to ensure cooling of the components within the lubricating space 40.
  • the intermediate space 74 of fuel constantly flows through and thereby also the nozzle channel 70, so that an air volume possibly present in the
  • Gap 74 and the nozzle channel 70 is immediately filled with fuel and thereby the air is removed from the gap 74 in a very short time after starting the prefeed pump 35 and the high-pressure pump 1.
  • the spring chamber 58 and the second cylinder part space 58 is in fluid-conducting connection with the compensation opening 49 with the intermediate space 74 or the

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Abstract

Ventil (42), insbesondere Überströmventil (41), zur Anordnung in einer Aussparung eines Gehäuses einer Hochdruckpumpe, umfassend ein Ventilgehäuse (45) mit einem Ventilzylinder (44), einen innerhalb des Ventilzylinders (44) zwischen einer Schließstellung und Öffnungsstellung beweglichen Schließkolben (46), so dass in der Schließstellung das Ventil (42) geschlossen und in der Öffnungsstellung das Ventil (42) geöffnet ist, eine Zulauföffnung (47) zur Zuführung eines Fluides innerhalb eines von dem Ventilzylinder (44) eingeschlossenen Zylinderraumes (56), wenigstens eine Ablauföffnung (49) zur Abführung des in den Zylinderraum (56) eingeleiteten Fluides, ein mit dem Schließkolben (46) verbundenes elastisches Ventilelement (51), insbesondere Ventilfeder (52), mit welcher auf den Schließkolben (46) eine Druckkraft aufbringbar ist, die entgegengesetzt zu einer von dem Fluid innerhalb des Zylinderraumes (56) auf den Schließkolben (46) aufbringbaren Druckkraft ausgerichtet ist, so dass der Schließkolben (46) mittels der von dem elastischen Ventilelement (51) und dem Fluid auf den Schließkolben (46) aufgebrachten Druckkraft zwischen der Schließstellung der Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei das Ventilgehäuse (45) außenseitig keine Fixierungseinrichtung, insbesondere kein Gewinde oder keine Bajonettverbindung, zur axialen Befestigung in der Aussparung an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Ventil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 , eine Hochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4 und ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
Stand der Technik
In Hochdruckeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen von Diesel- oder Benzinmotoren, sorgt eine Hochdruckpumpe dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes in dem
Hochdruckspeicher des Common-Rail-Einspritzsystems. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise durch eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors mittels einer Antriebswelle angetrieben werden. Für die Förderung des Kraftstoffs zur Hochdruckpumpe werden Vorförderpumpen, z. B. eine Zahnrad- oder
Drehschieberpumpe, verwendet, die der Hochdruckpumpe vorgeschaltet sind. Die Vorförderpumpe fördert den Kraftstoff von einem Kraftstofftank durch eine Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe.
Als Hochdruckpumpen werden unter anderem Kolbenpumpen eingesetzt. In einem Gehäuse ist eine Antriebswelle gelagert. Radial dazu sind Kolben in einem Zylinder angeordnet. Auf der Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken liegt eine Laufrolle mit einer Rollen-Rollfläche auf, die in einem Rollenschuh gelagert ist. Der Rollenschuh ist mit dem Kolben verbunden, so dass der Kolben zu einer oszillierenden Translationsbewegung gezwungen ist. Eine Feder bringt auf den Rollenschuh eine radial zu der Antriebswelle gerichtet Kraft auf, so dass die Laufrolle in ständigen Kontakt zu der Antriebswelle steht. Die Laufrolle steht mit der Rollen-Rollfläche an einer Wellen-Rollfläche als Oberfläche der Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken in Kontakt mit der Antriebswelle. Die Laufrolle ist mittels eines Gleitlagers in dem Rollenschuh gelagert.
Die Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken, die Laufrolle und der Rollenschuh sind dabei innerhalb eines Schmierraumes der Hochdruckpumpe angeordnet. Durch diesen Schmierraum wird von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe geförderter Kraftstoff geleitet, um einerseits die Komponenten innerhalb des Schmierraumes zu schmieren und diese mit dem durch den Schmierraum geleiteten Kraftstoff zu kühlen. Der von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoff umfasst somit im Volumenstrom einerseits den durch den Schmierraum geleiteten Kraftstoff zum Schmieren und Kühlen der Komponenten der Hochdruckpumpe innerhalb des Schmierraumes sowie den für die Hochdruckpumpe bestimmten Kraftstoff zur Förderung unter Hochdruck zu dem Hochdruck-Rail. Dabei soll an einer Kraftstoffleitung von der
Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe ein im Wesentlichen konstanter Druck vorliegen. Aus diesem Grund ist in einem Strömungskanal von der
Vorförderpumpe zu dem Schmierraum oder von dem Schmierraum zu einem Kraftstofftank ein Überströmventil angeordnet. Das Überströmventil ist innerhalb einer Aussparung eines Gehäuses der Hochdruckpumpe angeordnet. Oberhalb eines vorgegebenen Druckes, z. B. 5,5 bar, öffnet das Überströmventil und leitet dadurch mehr Kraftstoff durch den Schmierraum und dieser durch den
Schmierraum geleitete Kraftstoff wird wieder dem Kraftstofftank zugeführt. Bei einem Absinken des Druckes vor dem Überströmventil, z. B. unter 4,5 bar, schließt das Überströmventil.
Derartige Überströmventile weisen einen Ventilzylinder und einen Schließkolben auf der zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung beweglich an einem Zylinder gelagert ist. Durch eine Zulauföffnung kann Kraftstoff in das Überströmventil ein- und durch eine Ablauföffnung aus dem Überströmventil abgeleitet werden. Auf den Schließkolben wirkt einerseits der Druck des
Kraftstoffes an der Zulauföffnung und außerdem eine Feder. Die von der Feder und dem Kraftstoff unter Druck stehenden Kräfte, welche auf den Schließkolben einwirken, sind dabei entgegengesetzt gerichtet, so dass sich bei einem unterschiedlichen Druck des Kraftstoffes an der Zulauföffnung der Schließkolben innerhalb des Zylinders bewegt. Die in einen von dem Zylinder eingeschlossenen
Zylinderraum mündenden Ablauföffnungen sind dabei in der Schließstellung des Schließkolbens verschlossen. Erst bei einer Erhöhung des Druckes an der Zulauföffnung durch den Kraftstoff bewegt sich der Schließkolben in eine Öffnungsstellung, in welcher die Ablauföffnungen an dem Zylinderraum nicht von dem Schließkolben verschlossen sind.
Der Zylinderraum ist in einen ersten Zylinderteilraum und einen zweiten
Zylinderteilraum als Federraum von dem Schließkolben unterteilt. In dem zweiten Zylinderteilraum bzw. Federraum ist die Feder angeordnet und in den Federraum mündet durch den Ventilzylinder eine Ausgleichsöffnung. Der Federraum ist im normalen Betrieb mit Kraftstoff gefüllt und die Ausgleichsöffnung dient dazu, eine Hubbewegung des Schließkolbens zu ermöglichen, da bei der Hubbewegung des Schließkolbens das Volumen des Federraumes verändert wird. Dabei bewirkt die Ausgleichsöffnung mit dem Federraum auch eine Dämpfung der Hubbewegung des Schließkobens, da der von dem Schließkolben in dem Federraum verdrängte Kraftstoff nur durch die Ausgleichsöffnung ausströmen kann bei einer Verkleinerung des Volumens des Federraumes und umgekehrt. Bei einer Kraftstoffrücklaufleitung von der Hochdruckpumpe bzw. dem
Schmierraum zu einem Kraftstofftank mit keinem oder einem geringen
Rücklaufdruck in der Kraftstoffrücklaufleitung kann es zu einer Entleerung des Federraumes bzw. einer Luftbefüllung des Schmierraumes kommen. Dadurch tritt nach einer Wiederinbetriebnahme der Hochdruckpumpe an dem
Schließkolben über einen längeren Zeitraum oder ständig keine Dämpfung durch den Kraftstoff innerhalb des Federraume auf, was zu Schwingungen des Schließkolbens führen kann und einer daraus resultierenden
Geräuschentwicklung sowie zusätzlichen mechanischen Belastungen bzw. Verschleiß des Überströmventils.
Die DE 10 2009 026 596 A1 zeigt eine Hochdruckpumpe zum Fördern eines Fluides, insbesondere Kraftstoff, umfassend eine Antriebswelle, wenigstens einen Kolben, wenigstens einen Zylinder zur Lagerung des Kolbens, wobei sich der wenigstens eine Kolben mittelbar oder unmittelbar auf dem wenigstens einen Nocken abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben eine
Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle ausführbar ist.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäßes Ventil, insbesondere Überströmventil, zur Anordnung in einer Aussparung eines Gehäuses einer Hochdruckpumpe, umfassend ein
Ventilgehäuse mit einem Ventilzylinder, einen innerhalb des Ventilzylinders zwischen einer Schließstellung und Öffnungsstellung beweglichen
Schließkolben, so dass in der Schließstellung das Ventil geschlossen und in der Öffnungsstellung das Ventil geöffnet ist, eine Zulauföffnung zur Zuführung eines Fluides innerhalb eines von dem Ventilzylinder eingeschlossenen
Zylinderraumes, wenigstens eine Ablauföffnung zur Abführung des in den Zylinderraum eingeleiteten Fluides, ein mit dem Schließkolben verbundenes elastisches Ventilelement, insbesondere Ventilfeder, mit welcher auf den Schließkolben eine Druckkraft aufbringbar ist, die entgegengesetzt zu einer von dem Fluid innerhalb des Zylinderraumes auf den Schließkolben aufbringbaren
Druckkraft ausgerichtet ist, so dass der Schließkolben mittels der von dem elastischen Ventilelement und dem Fluid auf den Schließkolben aufgebrachten Druckkraft zwischen der Schließstellung der Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei das Ventilgehäuse außenseitig keine Fixierungseinrichtung, insbesondere kein Gewinde oder keine Bajonettverbindung, zur axialen Befestigung in der
Aussparung an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe aufweist. An dem
Ventilgehäuse ist außenseitig keine Fixierungseinrichtung, insbesondere kein Gewinde bzw. kein Außengewinde ausgebildet, zur axialen Befestigung an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe in der Aussparung. Dadurch kann ein
Zwischenraum zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse der
Hochdruckpumpe axial von dem Fluid durchströmt werden. Die axiale Fixierung des Ventils innerhalb der Aussparung des Gehäuses erfolgt dabei im
Allgemeinen durch die Auflage auf einem ersten inneren Ende und/oder einem zweiten äußeren Ende des Ventils und/oder durch die Auflage auf einem Dichtring an einer Dichtnut an dem Ventil und/oder durch die Auflage an einer
Nut, insbesondere einer Dichtnut, außenseitig an dem Ventilgehäuse, wobei die Auflage des Ventils bzw. Ventilgehäuses auf dem Gehäuse der
Hochdruckpumpe erfolgt. Abweichend hiervon kann an dem Ventilgehäuse auch außenseitig ein ringförmiger Vorsprung ausgebildet sein zur axialen Auflage und Befestigung des Ventils an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe. In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Zylinderraum von dem
Schließkolben in einen ersten Zylinderteilraum und einen zweiten
Zylinderteilraum unterteilt und in den ersten Zylinderteilraum mündet die
Zulauföffnung und die wenigstens eine Ablauföffnung und das elastische
Ventilelement ist innerhalb des zweiten Zylinderteilraumes als Federraum angeordnet und in den zweiten Zylinderteilraum mündet eine Ausgleichsöffnung, insbesondere radial, durch das Ventilgehäuse.
In einer ergänzenden Variante ist in Richtung einer Längsachse des Ventils nur zwischen der Zulauföffnung und der wenigstens einen Ablauföffnung eine
Dichtnut und/oder ein Dichtring, insbesondere außenseitig, an dem
Ventilgehäuse ausgebildet und/oder angeordnet. Außerhalb an dem Ventil zwischen der Zulauföffnung und der wenigstens einen Ablauföffnung kann damit das Ventil außenseitig von dem Fluid umströmt werden bei einer Anordnung in der Aussparung des Gehäuses.
Erfindungsgemäße Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff, z. B. Diesel oder Benzin, umfassend ein Gehäuse, eine Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken, wenigstens einen Kolben zum Fördern von Kraftstoff, wenigstens einen Zylinder zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens, wobei sich der wenigstens eine Kolben mittelbar auf der Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben eine Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle ausführbar ist, einen Schmierraum, eine in dem Gehäuse ausgebildete Aussparung zur Anordnung eines Überströmventils, ein innerhalb der Aussparung angeordnetes
Überströmventil mit einer Zulauföffnung und wenigstens einer Ablauföffnung, wobei die Aussparung ein erstes inneres Ende und ein zweites äußeres Ende aufweist und das zweite äußere Ende der Aussparung zum Durchleiten von Kraftstoff durch den Schmierraum und vorzugsweise zum Ausleiten von Kraftstoff aus der Aussparung dient als Strömungskanal. Durch das zweite äußere Ende der Aussparung kann somit der Kraftstoff geleitet werden, sodass dadurch in vorteilhafter Weise auch ein Zwischenraum zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse der Hochdruckpumpe, beginnend von der wenigstens einen Ablauföffnung in Richtung zu dem zweiten äußeren Ende des Überströmventils von dem Kraftstoff durchströmt ist und dadurch auch besonders einfach Luft in diesen Zwischenraum mittels des Leitens von Kraftstoff durch den Zwischenraum an dem zweiten äußeren Ende leicht entfernt werden kann durch die Zuleitung von Kraftstoff.
In einer ergänzenden Ausführungsform mündet in die Aussparung ein
Aussparungszulaufkanal und die Zulauföffnung des Überströmventils weist einen kleineren Abstand in Richtung einer Längsachse der Aussparung zu einer Mündung des Aussparungszulaufkanales in die Aussparung auf als die wenigstens eine Ablauföffnung des Überströmventils und/oder die Aussparung ist als eine Bohrung ausgebildet. Durch den Aussparungszulaufkanal kann Kraftstoff in die Aussparung eingeleitet werden und von einem Abschnitt der Aussparung, beginnend mit dem ersten inneren Ende bis zu der Zulauföffnung des
Überströmventils kann somit der Kraftstoff von dem Aussparungszulaufkanal durch die Aussparung in die Zulauföffnung des Überströmventils eingeleitet werden.
Zweckmäßig ist zwischen dem Gehäuse der Hochdruckpumpe und dem
Überströmventil ein Dichtring ausgebildet und vorzugsweise ist der Dichtring in Richtung der Längsachse der Aussparung zwischen der Zulauföffnung und der wenigstens einen Ablauföffnung ausgerichtet. Der Dichtring unterteilt die
Aussparung in eine erste Teilaussparung von dem ersten inneren Ende der
Aussparung bis zu dem Dichtring und eine zweite Teilaussparung von dem Dichtring bis zu dem zweiten äußeren Ende der Aussparung. Die erste und zweite Teilaussparung sind dabei mit dem Dichtring fluiddicht abgetrennt und lediglich durch ein Öffnen des Überströmventils kann Kraftstoff von der ersten Teilaussparung zu der zweiten Teilaussparung geleitet werden.
In einer zusätzlichen Variante ist im Bereich des zweiten äußeren Endes der Aussparung ein Stutzen, insbesondere ein Rücklaufstutzen, mit einem
Stutzenkanal innerhalb der Aussparung angeordnet und der Stutzenkanal dient zum Durchleiten von Kraftstoff.
In einer ergänzenden Ausgestaltung liegt ein äußeres axiales Ende des
Überströmventils auf dem Stutzen auf, so dass dadurch das Überströmventil in axialer Richtung in der Aussparung befestigt ist. Das zweite äußere Ende des Überströmventils, insbesondere des Ventilgehäuses, liegt auf dem Stutzen auf, sodass dadurch das Überströmventil in axialer Richtung in der Aussparung befestigt ist. Zweckmäßig liegt dabei das Überströmventil in axialer Richtung zusätzlich mit dem Dichtring auf dem Gehäuse der Hochdruckpumpe auf, sodass dadurch das Ventil in beiden axialen Richtungen an dem Gehäuse der
Hochdruckpumpe befestigt ist.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist der Stutzen mittels eines
Pressverbundes mit dem Gehäuse der Hochdruckpumpe verbunden innerhalb der Aussparung. Mittels des Pressverbundes ist der Stutzen besonders einfach und zuverlässig an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe innerhalb der
Aussparung mechanisch befestigbar, und zusätzlich ist dadurch das zweite äußere Ende der Aussparung fluiddicht abgeschlossen, sodass nur durch den Stutzenkanal Kraftstoff aus der Aussparung am zweiten äußeren Ende der Aussparung austreten kann. In einer ergänzenden Variante ist das Überströmventil der Hochdruckpumpe als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Überströmventil ausgebildet.
Zweckmäßig ist in axialer Richtung des Uberströmventils zwischen der
Ablauföffnung des Überströmventils und dem äußeren axialen Ende des
Überströmventils zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse der
Hochdruckpumpe ein, insbesondere ringförmiger, Zwischenraum ausgebildet zum Durchleiten des Kraftstoffe von der Ablauföffnung zu dem äußeren axialen Ende des Überströmventils und vorzugsweise zu dem zweiten Ende der Aussparung. Bei einem geöffneten Schließkolben kann der Kraftstoff durch die Zulauföffnung des Ventils in den ersten Zylinderteilraum einströmen und aus diesem durch wenigstens eine Ablauföffnung in den Zwischenraum einströmen. Anschließend umströmt der aus der wenigstens einen Ablauföffnung austretende Kraftstoff außenseitig das Überströmventil zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse der Hochdruckpumpe in axialer Richtung, das heißt in Richtung einer Längsachse des Ventils von dem ersten inneren Ende des Überströmventils zu einem zweiten äußeren Ende des Überströmventils.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Hubvolumen des Ventilkolbens größer ist als das Volumen des Zwischenraumes. Das Hubvolumen des
Ventilkolbens ist das Volumen in dem ersten und/oder zweiten Zylinderteilraum, welcher der Schließkolben zwischen der Öffnungsstellung und der
Schließstellung verdrängt.
In einer ergänzenden Variante ist der Zwischenraum in einen axialen
Teilzwischenraum zwischen einer Ausgleichsöffnung in den zweiten
Zylinderteilraumes als Federraum und dem äußeren axialen Ende des
Überströmventils aufgeteilt und das Hubvolumen des Ventilkolbens ist größer als das Volumen des Teilzwischenraumes. Die Ausgleichsöffnung an dem
Ventilgehäuse mündet von dem zweiten Zylinderteilraum bzw. Federraum zu dem Zwischenraum zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse der Hochdruckpumpe. Bei Luft in dem Teilzwischenraum kann somit durch eine Bewegung bzw. Hubbewegung des Schließkolbens zwischen der
Öffnungsstellung und der Schließstellung der gesamte Teilzwischenraum mit Kraftstoff befüllt werden. Dadurch ist eine besonders sichere und zuverlässige Befüllung des Teilzwischenraums mit Kraftstoff möglich, sofern bei einer abgeschalteten Hochdruckpumpe der Teilzwischenraum wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, mit Luft befüllt ist. Bei der Wiederinbetriebnahme der Hochdruckpumpe kann somit der Teilzwischenraum, insbesondere auch der Zwischenraum, besonders einfach mit Kraftstoff wieder befüllt werden, sodass dadurch keine Schwingungen des Schließkolbens auftreten, da der zweite Zylinderteilraum bzw. der Federraum dadurch besonders einfach und zuverlässig durch die Ausgleichsöffnung wieder mit Kraftstoff befüllt werden kann.
In einer ergänzenden Variante ist die Zulauföffnung des Überströmventils an einem inneren axialen Ende des Überströmventils ausgebildet.
Erfindungsgemäßes Hochdruckeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Hochdruckpumpe mit einem Schmierraum und einem Überströmventil, eine Vorförderpumpe, ein Hochdruck- Rail, wobei das Überströmventil als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Überströmventil ausgebildet ist und/oder die Hochdruckpumpe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Hochdruckpumpe ausgebildet ist. In einer ergänzenden Ausführungsform ist innerhalb des Ventilzylinders ein Federhalter angeordnet und der Federhalter ist mit dem elastischen
Ventilelement verbunden.
Vorzugsweise ist das elastische Ventilelement innerhalb des Zylinderraumes angeordnet.
Zweckmäßig ist die wenigstens eine Ablauföffnung in der Schließstellung des Schließkolbens von dem Schließkolben verschlossen und/oder die wenigstens eine Ablauföffnung mündet in der Öffnungsstellung des Schließkolbens in den ersten Zylinderteilraum.
In einer weiteren Ausführungsform mündet in den zweiten Zylinderteilraum eine Ausgleichsöffnung zum Ein- und Ausleiten des Fluides in und aus dem zweiten Zylinderteilraum. Die Ausgleichsöffnung dient dazu Kraftstoff, in den zweiten Zylinderteilraum einzuleiten und auszuleiten. Bei einer Bewegung des
Schließkolbens verändert sich das Volumen des zweiten Zylinderteilraumes. Damit überhaupt eine Bewegung des Schließkolbens möglich ist bei einem inkompressiblen Kraftstoff ist es erforderlich, dass durch die Ausgleichsöffnung mit einer sehr kleinen Strömungsquerschnittsfläche das Fluid in den zweiten Zylinderraum ein- und ausströmen kann. An der Zulauföffnung können dabei auch Druckschwankungen auftreten. Derartige, insbesondere kurzzeitige, Druckschwankungen würden zu einer Vibrations- bzw. Schwingungsbewegung des Schließkolbens führen. Bei einer klein dimensionierten Ausgleichsöffnung und einer, insbesondere vollständigen, Befüllung des zweiten Zylinderteilraumes mit Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff, können dadurch derartige Vibrationen bzw. schnelle Hin- und Herbewegungen des Schließkolbens aufgrund von Druckschwankungen entgegen gewirkt werden und die Bewegung des
Schließkolbens erfolgt gedämpft langsam nur aufgrund einer dauerhaften Druckänderung der Flüssigkeit an der Zulauföffnung, so dass bei der Befüllung des zweiten Zylinderteilraumes mit der Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff, keine Vibrationen des Schließkolbens und daraus resultierende
Geräuschentwicklungen und mechanischer Verschleiß auftritt. In einer ergänzenden Variante mündet die wenigstens eine Ablauföffnung in den zweiten Zylinderteilraum, insbesondere in sämtlichen Stellungen des
Schließkolbens.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht das Ventil wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder aus Kunststoff. Metall ist ein besonders beständiges und dauerhaftes Material für die Herstellung des Ventils. Kunststoff weist in vorteilhafter Weise ein geringes Gewicht auf, so dass dadurch das Ventil über ein geringes Gewicht verfügt. Vorzugsweise handelt es sich dabei bei einem Kunststoff um einen
glasfaserverstärkten Kunststoff. Vorzugsweise bestehen der Ventilzylinder bzw. das Ventilgehäuse und/oder der Schließkolben und/oder der Federhalter wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff.
In einer ergänzenden Variante wird der Volumenstrom des von der
Vorforderpumpe zu der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffes während des Betriebes des Verbrennungsmotors gesteuert und/oder geregelt, indem die Förderleistung der Vorforderpumpe gesteuert und/oder geregelt wird oder mit einer Zumesseinheit die Strömungsquerschnittsfläche eines Strömungskanales von der Vorforderpumpe zu der Hochdruckpumpe gesteuert und/oder geregelt wird. Ist die Vorforderpumpe in der Förderleistung steuerbar oder regelbar, wird keine Zumesseinheit benötigt und der Volumenstrom des zu der
Hochdruckpumpe geleiteten Kraftstoffes wird mit der Vorfördepumpe gesteuert und/oder geregelt. Ist die Vorforderpumpe in der Förderleistung nicht steuerbar und/oder regelbar, wird dies mit der Zumesseinheit ausgeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorforderpumpe einen Elektromotor.
Insbesondere ist der Elektromotor der Vorforderpumpe in die Vorforderpumpe integriert, z. B. indem Permanentmagnete in ein Zahnrad eingebaut sind.
Der von der Hochdruckpumpe erzeugbare Druck in dem Hochdruck-Rail liegt beispielsweise im Bereich von 1000 bis 3000 bar z. B. für Dieselmotoren oder zwischen 40 bar und 400 bar z. B. für Benzinmotoren. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Hochdruckpumpe zum Fördern eines Fluides,
Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1 einer Laufrolle mit Rollenschuh und einer Antriebswelle,
Fig. 3 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems,
Fig. 4 einen stark vereinfachten Querschnitt der Hochdruckpumpe mit
einer Vorförderpumpe,
Fig. 5 einen Längsschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten
Überströmventiles,
Fig. 6 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Überströmventiles,
Fig. 7 einen Längsschnitt eines Gehäuses der Hochdruckpumpe mit
dem erfindungsgemäßen Überströmventil in einer Aussparung des Gehäuses.
Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Hochdruckpumpe 1 zum Fördern von Kraftstoff dargestellt. Die Hochdruckpumpe 1 dient dazu, Kraftstoff, z. B. Benzin oder Diesel, zu einem Verbrennungsmotor 39 unter Hochdruck zu fördern. Der von der Hochdruckpumpe 1 erzeugbare Druck liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 1000 und 3000 bar.
Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Antriebswelle 2 mit zwei Nocken 3 auf, die um eine Rotationsachse 26 eine Rotationsbewegung ausführt. Die Rotationsachse 26 liegt in der Zeichenebene von Fig. 1 und steht senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 2. Ein Kolben 5 ist in einem Zylinder 6 gelagert, der von einem Gehäuse 8 gebildet ist. Ein Arbeitsraum 29 wird von dem Zylinder 6, dem Gehäuse 8 und dem Kolben 5 begrenzt. In den Arbeitsraum 29 mündet ein Einlasskanal 22 mit einem Einlassventil 19 und ein Auslasskanal 24 mit einem Auslassventil 20. Durch eine Einlassöffnung an dem Einlasskanal 22 strömt der
Kraftstoff in den Arbeitsraum 29 ein und durch eine Auslassöffnung 23 an dem Auslasskanal 24 strömt der Kraftstoff unter Hochdruck aus den Arbeitsraum 29 Wieder aus. Das Einlassventil 19, z. B. ein Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff in den Arbeitsraum 29 einströmen kann und das Auslassventil 20, z. B. ein Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 29 ausströmen kann. Das Volumen des Arbeitsraumes 29 wird aufgrund einer oszillierenden Hubbewegung des
Kolbens 5 verändert. Der Kolben 5 stützt sich mittelbar auf der Antriebswelle 2 ab. Am Ende des Kolbens 5 bzw. Pumpenkolbens 5 ist ein Rollenschuh 9 mit einer Laufrolle 10 befestigt. Die Laufrolle 10 kann dabei eine Rotationsbewegung ausführen, deren Rotationsachse 25 in der Zeichenebene gemäß Fig. 1 liegt und senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 2 steht. Die Antriebswelle 2 mit dem wenigstens einen Nocken 3 weist eine Wellen-Rollfläche 4 und die Laufrolle 10 eine Rollen-Rollfläche 1 1 auf.
Die Rollen-Lauffläche 1 1 der Laufrolle 10 rollt sich an einer Kontaktfläche 12 auf der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 mit den beiden Nocken 3 ab. Der Rollenschuh 9 ist in einer von dem Gehäuse 8 gebildeten Rollenschuhlagerung als Gleitlager gelagert. Eine Feder 27 bzw. Spiralfeder 27 als elastisches Element 28, die zwischen dem Gehäuse 8 und dem Rollenschuh 9 eingespannt ist, bringt auf den Rollenschuh 9 eine Druckkraft auf, so dass die Rollen- Rollfläche 1 1 der Laufrolle 10 in ständigen Kontakt mit der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 steht. Der Rollenschuh 9 und der Kolben 5 führen damit gemeinsam eine oszillierende Hubbewegung aus. Die Laufrolle 10 ist mit einer Gleitlagerung 13 in dem Rollenschuh 9 gelagert.
In Fig. 3 ist in stark schematisierter Darstellung ein Hochdruckeinspritzsystem 36 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug abgebildet mit einem Hochdruck-Rail 30 oder einem Kraftstoffverteilerrohr 31. Von dem Hochdruck-Rail 30 bzw. einem Kraftstoffverteilerrohr 31 wird der Kraftstoff mittels Ventilen (nicht dargestellt) in die Verbrennungsräume (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 39 eingespritzt. Eine elektrische Vorförderpumpe 35 fördert Kraftstoff von einem Kraftstofftank 32 durch eine Kraftstoffleitung 33 zu der Hochdruckpumpe 1 . Die Hochdruckpumpe 1 wird dabei von der Antriebswelle 2 angetrieben und die Antriebswelle 2 ist eine Welle, z. B. eine Kurbel- oder Nockenwelle, des
Verbrennungsmotors 39. Eine Zumesseinheit 37 steuert und/oder regelt das pro
Zeiteinheit zu der Hochdruckpumpe 1 geleitete Volumen an Kraftstoff. Das Hochdruck-Rail 30 dient dazu, den Kraftstoff in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 39 einzuspritzen. Der von der Hochdruckpumpe 1 nicht benötigte Kraftstoff wird dabei durch eine optionale Kraftstoffrücklaufleitung 34 wieder in den Kraftstofftank 32 zurückgeleitet.
Fig. 4 zeigt einen Teil des Hochdruckeinspritzsystems 36. Innerhalb des
Gehäuses 8 der Hochdruckpumpe 1 ist ein Schmierraum 40 ausgebildet. In dem Schmierraum 40 sind die Antriebswelle 2, die Laufrolle 10, der Rollenschuh 9 (nicht in Fig. 4) dargestellt und teilweise der Kolben 5 angeordnet. Durch den durch den Schmierraum 40 geleiteten Kraftstoff werden diese Komponenten 2, 5, 9 und 10 von dem Kraftstoff geschmiert. Innerhalb des Gehäuses 8 ist hierzu ein Strömungskanal 43 vorhanden und durch den Strömungskanal 43 wird der Kraftstoff in den Schmierraum 40 ein- und anschließend wieder ausgeleitet und nach dem Ausleiten aus dem Schmierraum 40 durch die Kraftstoffrücklaufleitung
34 wieder dem Kraftstofftank 32 zugeführt (Fig. 4). In Fig. 4 ist das in Fig. 3 dargestellte Hochdruckeinspritzsystem 36 detaillierter ohne dem Hochdruck-Rail 30 und ohne dem Verbrennungsmotor 39 dargestellt. Dabei weist das
Hochdruckeinspritzsystem 36 in dem in Fig. 4 dargestellten detaillierten
Ausführungsbeispiel im Gegensatz zu dem in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel keine Zumesseinheit 37 auf. Die Vorförderpumpe 35 ist in dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Förderleistung steuerbar und/oder regelbar und ist durch einen Elektromotor 17 angetrieben. Die
Vorförderpumpe 35 ist als eine Zahnradpumpe 14, z. B. eine
Innenzahnradpumpe 15 oder eine Außenzahnradpumpe 16, ausgebildet und stark vereinfacht dargestellt. Der von der Vorförderpumpe 35 aus dem
Kraftstofftank 32 angesaugte Kraftstoff wird von der Vorförderpumpe 35 mit einem Vorförderdruck, z. B. von 4 bar, durch die Kraftstoffleitung 33 der
Hochdruckpumpe 1 zugeführt, d. h. dem Einlasskanal 22 der Hochdruckpumpe 1 zugeführt. Ferner wird der von der Vorförderpumpe 35 geförderte Kraftstoff während eines Betriebes des Verbrennungsmotors 39 nach dem Durchleiten durch den Schmierraum 40 durch ein Überströmventil 41 und einem dem
Überströmventil 41 nachgeschalteten Strömungskanal 43 aus dem Schmierraum 40 abgeleitet zur Schmierung, z. B. der Antriebswelle 2, der Laufrolle 10 und des Kolbens 5. Nach dem Durchströmen des Kraftstoffes durch den Schmierraum 40 wird der Kraftstoff wieder durch den Strömungskanal 43 und die
Kraftstoffrücklaufleitung 34 dem Kraftstofftank 32 zugeführt. Dadurch können diese Komponenten 2, 5, 9 und 10 geschmiert sowie auch gekühlt werden. Das Überströmventil 41 ist dabei dahingehend ausgebildet, dass in der
Kraftstoff leitung 43 vor dem Überströmventil 41 und in der Kraftstoff leitung 43 in den Schmierraum 40 ein konstanter Druck, d. h. der Vorförderdruck von 4, 5 bar herrscht. Die Vorförderpumpe 35 fördert dabei neben der Fördermenge für die Hochdruckpumpe 1 an Kraftstoff auch eine zusätzliche Kraftstoff menge zur Schmierung der Hochdruckpumpe 1 , d. h. des Kraftstoffes der durch den Schmierraum 40 strömt. Um ein Ansteigen des Druckes bei einer erhöhten Förderleistung der Vorförderpumpe 35 an der Kraftstoff leitung 33 vor dem
Überströmventil 41 zu vermeiden, öffnet bei einem Druckanstieg, z. B. ab einem Druck von 5,5 bar, des Kraftstoffes vor dem Überströmventil 41 das
Überströmventil 41 zusätzlich, d. h. stellt eine größere
Strömungsquerschnittsfläche des Kraftstoffes durch das Überströmventil 41 solange zur Verfügung, bis wieder ein Druck von 4,5 bar vor dem
Überströmventil 41 herrscht. Bei einem Druck von weniger als 4,5 bar in der Kraftstoff leitung 33 vor dem Überströmventil 41 schließt das Überströmventil 41. Dadurch kann in der Kraftstoffleitung 33 vor dem Überströmventil 41 während des Betriebes des Verbrennungsmotors 39 ein im Wesentlichen konstanter Vorförderdruck zwischen 4,5 bar und 5,5 bar zur Verfügung gestellt werden, auch bei geringfügigen Schwankungen der Förderleistung der Vorförderpumpe 35 bezüglich des von der Hochdruckpumpe 1 benötigten Volumenstromes.
In Fig. 5 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ventil 42 als
Überströmventil 41 des Hochdruckeinspritzsystems 36 dargestellt. Das
Überströmventil 41 verfügt über ein Ventilgehäuse 45, welches einen
Ventilzylinder 44 begrenzt. Außenseitig an dem Ventilgehäuse 45 ist ein
Gewinde 60 als Außengewinde 60 ausgebildet, welches eine
Fixierungseinrichtung 38 zur axialen Befestigung innerhalb einer Aussparung 61 an dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 bildet. Innerhalb des Ventilzylinders
44 ist ein Schließkolben 46 gelagert. Der Schließkolben 46 kann aufgrund der Gleitlagerung an dem Ventilzylinder 44 eine axiale Bewegung, d. h. gemäß der Darstellung in Fig. 6 von links nach rechts und umgekehrt, ausführen. Der Ventilzylinder 44 bzw. das Ventilgehäuse 45 schließen einen Zylinderraum 56 ein. Dabei ist der Zylinderraum 56 von dem Schließkolben 46 in einen ersten Zylinderteilraum 57 und einen zweiten Zylinderteilraum 58 unterteilt. In den ersten Zylinderteilraum 57 mündet eine Zulauföffnung 47 für Fluid, insbesondere Kraftstoff, da in das Ventilgehäuse 45 ein Zulaufkanal 48 eingearbeitet ist. Der Zulaufkanal 48 ist dabei in axialer Richtung in dem Ventilgehäuse 45 ausgebildet. Ferner münden in den ersten Zylinderteilraum 57 zwei Ablauföffnungen 49, weil in das Ventilgehäuse 45 zwei radiale Ablaufkanäle 50 eingearbeitet sind. Der Schließkolben 46 bzw. die Kalotte 46 ist an einem axialen Abschnitt mit einem größeren Durchmesser bzw. Radius mittels einer Gleitlagerung an dem
Ventilzylinder 44 gelagert. An einem zweiten Abschnitt weist der
Schließkolben 46 einen kleineren Durchmesser auf und im rechten Endbereich dieses Abschnitts mit dem kleineren Durchmesser weist der Schließkolben 46 einen Dichtsitz 54 auf.
Im zweiten Zylinderteilraum 58 ist eine Ventilfeder 52 als elastisches
Ventilelement 51 angeordnet. Das elastische Ventilelement 51 ist dabei an einem Ende an einem festen Federhalter 53 befestigt und an einem anderen Ende an dem Schließkolben 46. Der Federhalter 53 verschließt den Ventilzylinder 44 und ist als gesondertes Bauteil in Ergänzung zu dem Ventilgehäuse 45 ausgebildet. Abweichend hiervon kann der Federhalter 53 auch einteilig mit dem
Ventilgehäuse 45 ausgebildet sein (nicht dargestellt). Außenseitig sind an dem Ventilgehäuse 45 zwei Dichtnuten 62 ausgebildet, in denen jeweils ein
Dichtring 63, z. B. eine elastische Gummidichtung, angeordnet ist. Mittels der Dichtringe 63 kann dadurch das Ventilgehäuse 45 in das Gehäuse 8 der
Hochdruckpumpe integriert oder eingebaut werden. Hierzu weist das Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 eine entsprechend komplementär ausgebildete
Bohrung 64 oder Öffnung als Aussparung 61 auf, an welcher die Dichtringe 63 aufliegen und dadurch der Strömungskanal 43 durch den Zulaufkanal 48 und die beiden Ablaufkanäle 50 geführt werden kann.
In Fig. 5 ist eine Teilöffnungsstellung des Schließkolbens 46 dargestellt. In dieser Teilöffnungsstellung sind die beiden Ablauföffnungen 49 teilweise von dem Abschnitt des Schließkolbens 46 mit dem größeren Durchmesser verschlossen und teilweise kann durch die beiden Ablauföffnungen 49 das Fluid aus dem ersten Zylinderteilraum 57 ausströmen. Das Fluid, insbesondere der Kraftstoff, strömt dabei durch den Zulaufkanal 48 in den ersten Zylinderteilraum 57 ein. Erhöht sich der Druck des Kraftstoffes in dem ersten Zylinderteilraum 57 weiter, z. B. auf einen Wert von über 5 bar, bewegt sich aufgrund des größeren Druckes des Kraftstoffes in dem ersten Zylinderteilraum 57 der Schließkolben 46 entgegen der von der Ventilfeder 52 aufgebrachten Druckkraft weiter nach links, so dass dadurch die beiden Ablaufkanäle 50 weiter geöffnet werden. Bei einem Absinken des Druckes bewegt sich der Schließkolben 46 soweit nach rechts, bis der Dichtsitz 54 den Zulaufkanal 48 bzw. die in den ersten Zylinderteilraum 57 mündende Zulauföffnung 47 vollständig verschließt. Während der Bewegung des Schließkolbens 46 verändert sich auch das Volumen des zweiten
Zylinderteilraumes 58. Zwischen dem Schließkolben 46 mit dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser und dem Ventilzylinder 44 besteht ein geringes Spiel, so dass in einem sehr geringen Umfang auch Kraftstoff von dem ersten Zylinderteilraum 57 in den zweiten Zylinderteilraum 58 gelangt. Der zweite Zylinderteilraum 58 ist damit, sofern der zweite Zylinderteilraum 58 bzw.
Federraum 58 nicht mit Luft befüllt ist aufgrund eines geringen Druckes in der Kraftstoffrücklaufleitung 34, mit dem im Wesentlichen nicht kompressiblen Kraftstoff befüllt. Um eine Bewegung des Schließkolbens 46 überhaupt zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass der in dem zweiten Zylinderteilraum 58 befindliche Kraftstoff durch eine Ausgleichsöffnung 59 von dem zweiten
Zylinderteilraum 58 nach außen und wieder nach innen geleitet werden kann. Dabei weist die Ausgleichsöffnung 59 einen sehr kleinen Durchmesser bzw. eine kleine Strömungsquerschnittsfläche auf, z. B. einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,5 mm und 1 mm. Druckschwankungen des Kraftstoffes im Bereich der Zulauföffnung 47 bewirken dadurch nicht eine Vibration des
Schließkolbens 46, da durch die Ausgleichsöffnung 59 nur langsam Kraftstoff in den zweiten Zylinderteilraum 58 ein- und ausgeleitet wird und dadurch nur bei längerfristigen Druckänderungen des Kraftstoffes im Bereich der
Zulauföffnung 47 eine gedämpfte Bewegung des Schließkolbens 46 bewirkt wird. Der Dichtsitz 54 ermöglicht in vorteilhafter Weise in der Schließstellung des Schließkolbens 46 eine vollständige Abdichtung des Überströmventils 41 .
In Fig. 6 ist ein Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Uberströmventils 41 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem in Fig. 5 dargestellten Überströmventil 41 aus dem Stand der Technik beschrieben. Das Ventilgehäuse 45 weist außenseitig kein Gewinde 60 als Fixierungseinrichtung 38 zur axialen Befestigung des Ventilgehäuses 45 an einem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 auf. Das erfindungsgemäße
Überströmventil 41 kann somit nicht in axialer Richtung, das heißt in Richtung einer Längsachse 77 des Ventils 42 bzw. einer Längsachse 77 der als Bohrung 64 ausgebildeten Aussparung 61 an dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe (Fig. 7) in axialer Richtung befestigt werden. Zur axialen Befestigung des
Überströmventils 41 liegt der Dichtring 63 an der Dichtnut 62 des Ventilgehäuses 45 auf einem Absatz 78 an dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 (Fig. 7) auf.
Das Ventil 42 weist ein erstes inneres Ende 72 und ein zweites äußeres Ende 73 auf. Auf dem zweiten äußeren Ende 73 des Überströmventils 41 liegt ein als Rücklaufstutzen 69 ausgebildeter Stutzen 68 auf. Der Stutzen 68 ist mittels eines Pressverbundes 71 fluiddicht und kraftschlüssig mit dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 verbunden.
In das Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 ist - wie bereits erwähnt - eine als Bohrung 64 ausgebildete Aussparung 61 mit einer Längsachse 77 eingearbeitet. Die Bohrung 64 weist ein erstes inneres Ende 65 und ein zweites äußeres Ende 66 auf. Aufgrund des Aufliegens des zweiten äußeren Endes 73 des
Überströmventils 41 auf dem Ende des Stutzens 68 und dem Aufliegen des Dichtringes 63 auf dem Absatz 78 des Gehäuses 8 ist das Ventil 42 in axialer Richtung innerhalb der Bohrung 64 befestigt. Das erfindungsgemäße
Überströmventil 41 weist nur zwischen den beiden Ablauföffnungen 49 und der Zulauföffnung 47 an dem ersten inneren Ende 72 des Überströmventils 41 den
Dichtring 63 auf, sodass dadurch ein Zwischenraum 74 in Richtung der
Längsachse 77, beginnend von den beiden Ablauföffnungen 49 bzw. dem Dichtring 63 bis zu dem zweiten äußeren Ende 73 des Überströmventils 41 von aus den beiden Ablauföffnungen 49 ausströmenden Kraftstoff bei einem geöffneten Schließkolben 46 durchströmbar ist. Am Ende des Stutzens 68, welcher innerhalb der Bohrung 64 angeordnet ist, sind mehrere
Radialstutzennuten 76 ausgebildet, sodass der durch den Zwischenraum 74 strömende Kraftstoff im Bereich des zweiten äußeren Endes 73 des
Überströmventils 41 durch diese Radialstutzennuten 76 in radialer Richtung zu einem Stutzenkanal 70 strömen kann. Aufgrund der Schnittbildung in Fig. 7 ist nur einer der Vielzahl von Radialstutzennutzen 76 sichtbar. Der ringförmige Zwischenraum 74 ist zusätzlich in einen fiktiven Teilzwischenraum 75 unterteilt und der Teilzwischenraum 75 beginnt in axialer Richtung an der
Ausgleichsöffnung 49 und endet an dem zweiten äußeren Ende 73 des
Überströmventils 41.
Durch den Aussparungszulaufkanal 67 als Strömungskanal 43 wird der Kraftstoff aus dem Schmierraum 40 ausgeleitet und durch den Stutzenkanal 70 wird der Kraftstoff durch den Stutzenkanal 70 als Strömungskanal 43 der
Kraftstoffrücklaufleitung 34 zugeführt. Die Kraftstoffrücklaufleitung 34 (nicht in Fig. 7 dargestellt) ist am äußeren Ende des Stutzens 68 befestigt. Der Kraftstoff strömt durch eine Mündung 79 des Aussparungszulaufkanales 67 in die
Aussparung 61 ein und von der Aussparung 61 durch den Zulaufkanal 48 in das Überströmventil 41 bei einem geöffnetem Schließkolben 46. Von dem ersten Zylinderteilraum 57 strömt der Kraftstoff durch die beiden Ablauföffnungen 49 in den Zwischenraum 74 und von dem Zwischenraum 74 in den Stutzenkanal 70 als Strömungskanal 43, so dass auch das zweite äußere Ende der Aussparung 61 als Strömungskanal 43 dient.
Die Kraftstoffrücklaufleitung 34 weist keine Verengung bzw. keinen Staudruck auf, sodass bei einer abgeschalteten Hochdruckpumpe 1 und einer
abgeschalteten Vorförderpumpe 35 die Kraftstoffrücklaufleitung 34 und damit auch der Stutzenkanal 70 sowie der Zwischenraum 74 von Kraftstoff leer läuft, das heißt mit Luft befüllt ist. Bei einer Inbetriebnahme der Hochdruckpumpe 1 und der Vorförderpumpe 35 ist die Vorförderpumpe 35 in der Förderleistung dahingehend ausgelegt, dass im normalen Betrieb der Schließkolben 46 geringfügig geöffnet ist, um eine Kühlung der Komponenten innerhalb des Schmierraumes 40 zu gewährleisten. Dadurch wird aufgrund des geöffneten Schließkolbens 46 mit der Inbetriebnahme der Vorförderpumpe 35 ständig der Zwischenraum 74 von Kraftstoff durchströmt und dadurch auch der Stutzenkanal 70, sodass ein unter Umständen vorhandenes Luftvolumen in dem
Zwischenraum 74 und dem Stutzenkanal 70 unverzüglich mit Kraftstoff befüllt wird und dadurch die Luft aus dem Zwischenraum 74 in sehr kurzer Zeit nach dem Starten der Vorförderpumpe 35 und der Hochdruckpumpe 1 entfernt wird. Der Federraum 58 bzw. der zweite Zylinderteilraum 58 steht in fluidleitender Verbindung mit der Ausgleichsöffnung 49 mit dem Zwischenraum 74 bzw. dem
Teilzwischenraum 75. Dadurch kann nach dem Starten der Vorförderpumpe 35 und der Hochdruckpumpe 1 ein in dem Federraum 58 vorhandenes Volumen an Luft durch die Ausgleichsöffnung 59 unverzüglich und schnell entfernt und mit Kraftstoff befüllt werden, da aufgrund der Hubbewegung des Schließkolbens 46 und der vorhandenen Füllung des Zwischenraumes 74 mit Kraftstoff sofort Kraftstoff in den Federraum 58 einströmen kann und dadurch der Federraum 58 nach dem Starten der Hochdruckpumpe 1 und der Vorförderpumpe 35 in kurzer Zeit mit Kraftstoff befüllt werden kann. Aufgrund dieser schnellen Befüllung nach dem Starten der Vorförderpumpe 35 und der Hochdruckpumpe 1 des
Federraumes 58 mit Kraftstoff, ist eine Dämpfung des Schließkolbens 46 schnell gewährleistet, sodass dadurch keine Schwingungsbewegungen des
Schließkolbens 46 auftreten.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die Kraftstoffrücklaufleitung weist zur
Verringerung des Energieverbrauchs keine Verengung und damit keinen
Staudruck auf. Bei einer abgeschalteten Hochdruckpumpe 1 und einer abgeschalteten Vorförderpumpe 35 kann dadurch Luft in den Zwischenraum 74 und auch in den Federraum 51 eintreten. Nach dem Starten der
Hochdruckpumpe 1 und der Vorförderpumpe 35 wird aufgrund der
Dimensionierung des Überströmventils 41 der Zwischenraum 74 unverzüglich mit Kraftstoff in kurzer Zeit befüllt und aufgrund der fluidleitenden Verbindung von dem Zwischenraum 74 in dem Federraum 58 durch die Ausgleichsöffnung 59 kann auch der Federraum 58 in kurzer Zeit mit Kraftstoff befüllt werden, sodass dadurch keine Schwingungsbewegungen an dem Schließkolben 46 über einen längeren Zeitraum auftreten.

Claims

Ansprüche
1 . Ventil (42), insbesondere Überströmventil (41 ), zur Anordnung in einer Aussparung (61 ) eines Gehäuses (8) einer Hochdruckpumpe (1 ), umfassend
- ein Ventilgehäuse (45) mit einem Ventilzylinder (44),
- einen innerhalb des Ventilzylinders (44) zwischen einer
Schließstellung und Öffnungsstellung beweglichen Schließkolben (46), so dass in der Schließstellung das Ventil (42) geschlossen und in der Öffnungsstellung das Ventil (42) geöffnet ist,
- eine Zulauföffnung (47) zur Zuführung eines Fluides innerhalb eines von dem Ventilzylinder (44) eingeschlossenen Zylinderraumes (56),
- wenigstens eine Ablauföffnung (49) zur Abführung des in den
Zylinderraum (56) eingeleiteten Fluides,
- ein mit dem Schließkolben (46) verbundenes elastisches
Ventilelement (51 ), insbesondere Ventilfeder (52), mit welcher auf den Schließkolben (46) eine Druckkraft aufbringbar ist, die entgegengesetzt zu einer von dem Fluid innerhalb des
Zylinderraumes (56) auf den Schließkolben (46) aufbringbaren Druckkraft ausgerichtet ist, so dass der Schließkolben (46) mittels der von dem elastischen Ventilelement (51 ) und dem Fluid auf den Schließkolben (46) aufgebrachten Druckkraft zwischen der Schließstellung der Öffnungsstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (45) außenseitig keine Fixierungseinrichtung (38), insbesondere kein Gewinde (60), zur axialen Befestigung in der
Aussparung (61 ) an dem Gehäuse (8) der Hochdruckpumpe (1 ) aufweist.
2. Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (56) von dem Schließkolben (46) in einen ersten Zylinderteilraum (57) und einen zweiten Zylinderteilraum (58) unterteilt ist und in den ersten Zylinderteilraum (57) die Zulauföffnung (47) und die wenigstens eine Ablauföffnung (49) mündet und das elastische
Ventilelement (51 ) innerhalb des zweiten Zylinderteilraumes (58) als Federraum (58) angeordnet ist und in den zweiten Zylinderteilraum (58) eine Ausgleichsöffnung (59), insbesondere radial, durch das
Ventilgehäuse (45) mündet.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung einer Längsachse (77) des Ventils (42) nur zwischen der Zulauföffnung (47) und der wenigstens einen Ablauföffnung (49) eine Dichtnut (62) und/oder ein Dichtring (63), insbesondere außenseitig, an dem Ventilgehäuse (45) ausgebildet und/oder angeordnet ist.
Hochdruckpumpe (1 ) zum Fördern von Kraftstoff, z. B. Diesel oder Benzin, umfassend
- ein Gehäuse (8),
- eine Antriebswelle (2) mit wenigstens einem Nocken (3),
- wenigstens einen Kolben (5) zum Fördern von Kraftstoff,
- wenigstens einen Zylinder (6) zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens (5),
- wobei sich der wenigstens eine Kolben (5) mittelbar auf der
Antriebswelle (2) mit dem wenigstens einen Nocken (3) abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben (5) eine
Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle (2) ausführbar ist,
- einen Schmierraum (40),
- eine in dem Gehäuse (8) ausgebildete Aussparung (61 ) zur
Anordnung eines Überströmventils (41 ), - ein innerhalb der Aussparung (61 ) angeordnetes Überströmventil (41 ) mit einer Zulauföffnung (47) und wenigstens einer Ablauföffnung (49), dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (61 ) ein erstes inneres Ende (65) und ein zweites äußeres Ende (66) aufweist und das zweite äußere Ende (66) der Aussparung (61 ) zum Durchleiten von Kraftstoff durch den Schmierraum (40) und vorzugsweise zum Ausleiten von Kraftstoff aus der Aussparung (61 ) dient einen Strömungskanal (43).
Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Aussparung (61 ) ein Aussparungszulaufkanal (67) mündet und die Zulauföffnung (47) des Überströmventils (41 ) einen kleineren Abstand in Richtung einer Längsachse (77) der Aussparung (61 ) zu einer Mündung (79) des Aussparungszulaufkanales (67) in die Aussparung (61 ) aufweist als die wenigstens eine Ablauföffnung (49) des Überströmventils (41 ) und/oder
die Aussparung (61 ) als eine Bohrung (64) ausgebildet ist. Hochdruckpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (8) der Hochdruckpumpe (1 ) und dem
Überströmventil (41 ) ein Dichtring (63) ausgebildet ist und vorzugsweise der Dichtring (63) in Richtung der Längsachse (77) der Aussparung (61 ) zwischen der Zulauföffnung (47) und der wenigstens einen Ablauföffnung (49) ausgerichtet ist.
Hochdruck nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zweiten äußeren Endes (66) der Aussparung (61 ) ein Stutzen (68), insbesondere ein Rücklaufstutzen (69), mit einem
Stutzenkanal (70) innerhalb der Aussparung (61 ) angeordnet ist und der Stutzenkanal (70) zum Durchleiten von Kraftstoff dient.
8. Hochdruckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußeres axiales Ende (73) des Überströmventils (41 ) auf dem Stutzen (68) aufliegt, so dass dadurch das Überströmventil (41 ) in axiale Richtung in der Aussparung (61 ) befestigt ist.
9. Hochdruckpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (68) mittels eines Pressverbundes mit dem Gehäuse (8) der Hochdruckpumpe (1 ) verbunden ist innerhalb der Aussparung (61 ).
10. Hochdruckpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (41 ) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.
1 1 . Hochdruckpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung des Überströmventils (41 ) zwischen der Ablauföffnung (49) des Überströmventils (41 ) und dem äußeren axialen Ende (73) des Überströmventils (41 ) zwischen dem Ventilgehäuse (45) und dem Gehäuse (8) der Hochdruckpumpe (1 ) ein, insbesondere ringförmiger, Zwischenraum (74) ausgebildet ist zum Durchleiten des Kraftstoffe von der Ablauföffnung (49) zu dem äußeren axialen Ende (73) des
Überströmventils (41 ) und vorzugsweise zu dem zweiten Ende (66) der Aussparung (61 ).
12. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hubvolumen des Ventilkolbens (46) größer ist als das Volumen des Zwischenraumes (74).
13. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (74) in einen axialen Teilzwischenraum (75) zwischen einer Ausgleichsöffnung (59) in den zweiten Zylinderteilraumes (58) als Federraum (58) und dem äußeren axialen Ende (73) des
Überströmventils (41 ) aufgeteilt ist und das Hubvolumen des
Ventilkolbens (46) größer ist als das Volumen des Teilzwischenraumes (75).
14. Hochdruckpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauföffnung (47) des Überströmventils (41 ) an einem inneren axialen Ende (72) des Überströmventils (41 ) ausgebildet ist.
15. Hochdruckeinspritzsystem (36) für einen Verbrennungsmotor (39), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- eine Hochdruckpumpe (1 ) mit einem Schmierraum (40) und einem Überströmventil (41 ),
- eine Vorförderpumpe (35), - ein Hochdruck-Rail (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (41 ) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist
und/oder
die Hochdruckpumpe (1 ) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14 ausgebildet ist.
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