WO2018007046A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a high-pressure fuel pump according to the preamble of claim 1.
- high-pressure fuel pumps are used to compress fuel from a pre-pressure prevailing in a low-pressure region to an injection pressure required for fuel injection.
- Such high-pressure fuel pumps usually have at least one piston, which can be moved axially by means of a drive, which is formed for example by a cam or an eccentric disc. Due to the axial movement of the piston, fuel is sucked from the low-pressure region via an inlet valve into a delivery chamber in a suction stroke. In a delivery stroke, the fuel is compressed in the piston chamber and via an outlet valve usually designed as a rail
- the intake valve as just described usually comprises a valve seat and a valve body, wherein the valve body may be biased by a compression spring which exerts a force in the closing direction in a closed position.
- a sealing surface of the valve seat When the inlet valve is closed, a sealing surface of the valve seat then bears sealingly against the valve body. Radially inwardly of the sealing surface, an opening surface is formed on the valve body, which is exposed to the medium located in the low pressure region.
- High-pressure fuel pumps is that when opening the intake valve in the intake stroke the valve body hydraulically "sticks" to the valve seat via the sealing surface.
- the valve body does not open directly. but only then opens when a larger resulting pressure force, ie a larger pressure gradient is applied. This leads to a
- the object of the present invention is to provide a high-pressure fuel pump with reduced noise emissions and increased wear resistance.
- the different centroids of the sealing surface and the opening surface ensure that acts on the valve body when opening a moment, so that the valve body does not dissolve over the entire sealing surface simultaneously from the valve seat, but initially opens on one side, to which the centroid of the
- Opening area is shifted relative to the centroid of the sealing surface.
- the valve body almost tilts when opening.
- this is not to be understood as excessive tilting, but merely a slightly asymmetrical opening.
- the width of the sealing surface changes seen in a circumferential direction, in particular on one Page is narrower than on the other side. This makes it easy to design an inlet valve in which a moment acts on the valve body when opening the valve body.
- the opening area is circular.
- a valve seat by which a circular opening area is defined, can be manufactured in a simple manner.
- the centroids of the sealing surface and the opening surface can be arranged offset in a simple manner to each other.
- the sealing surface has a circular outer contour.
- an arrangement can be designed in a simple manner, which leads to an advantageous tilting moment when opening the inlet valve, with a simultaneously small size of the inlet valve.
- valve body when the valve body is plate-like, preferably comprises a plate having a circular cross section, in particular consists of the plate with a circular cross section.
- a plate having a circular cross section in particular consists of the plate with a circular cross section.
- plate-shaped valve body has the advantage that it can advantageously seal a large opening area with a small depth.
- the inlet valve comprises a plunger, which can act on the valve body in the opening direction in a point of attack, which is different from the centroid of the opening area, with a force.
- Tilting moments are applied when opening on the valve body, which further facilitates the opening of the valve body. This leads to a further reduced noise emission and also further reduced wear on the intake valve.
- the plunger is biased either in a position in which he has the force in
- Opening direction applies to the valve body, or when the plunger is biased in a position in which it does not apply force to the valve body.
- the plunger can be forced into the respective other position. In this way, the amount of fuel supplied to the piston chamber can be set in an advantageous manner.
- valve body in particular by a compression spring, biased in the closed position.
- Figure 1 is a simplified schematic representation of a fuel system for an internal combustion engine
- FIG. 2 is a sectional view of a fuel-boost pump
- Figure 3 is a sectional view through the inlet valve of
- Figure 4 is a plan view of a sealing surface and an opening surface of the inlet valve of Figure 3; and FIG. 1 shows a fuel system 10 for a further not shown
- High-pressure fuel pump 22 is supplied.
- an inlet valve 24 is arranged, via which a piston chamber 26 can be connected to a low-pressure region 28, which comprises the prefeed pump 16, the suction line 14, and the fuel tank 12.
- the inlet valve 24 can be actuated via an actuating device 30, which will be discussed in detail later.
- the actuating device 30 can be controlled via a control unit 32.
- the high-pressure fuel pump 22 is designed as a piston pump, wherein a piston 34 can be moved up and down along a piston longitudinal axis 38 by means of a drive 36 designed as a cam disk, which is schematically represented by an arrow with the reference numeral 40.
- High-pressure fuel pump 22 is a spring-loaded in the figure 1
- Check valve formed outlet valve 44 is arranged, which can open to the outlet 42 out.
- the outlet 42 is connected to a high-pressure line 46 and via this to a high-pressure accumulator 48 ("rail").
- a likewise designed as a spring-loaded check valve pressure relief valve 50 is arranged hydraulically between the outlet 42 and the delivery chamber 26, which can open to the delivery chamber 26 through. When a limit pressure of the pressure limiting valve in the high-pressure accumulator 48 is exceeded, the pressure limiting valve 50 thus opens toward the delivery chamber 26.
- Fuel system 10 promotes the prefeed pump 16 fuel from the fuel tank 12 into the low pressure line 18.
- the inlet valve 28 may be closed and opened in response to a respective need for fuel.
- the actuator 30 is thereby, as already stated, driven by the control unit 32 accordingly.
- the high-pressure fuel pump 22 is shown in Figure 2 in a sectional view. From the illustration of Figure 2 it can be seen that the
- Pressure relief valve 50, the exhaust valve 44 and the inlet valve 24 are arranged in a pump housing 52. Also arranged in the pump housing 52 are the piston chamber 26 and partially the piston 34. A from the
- Pump housing 52 protruding lower end 54 of the piston is connected to a piston plate 56. About the lower end 54 of the piston abuts the drive 36, not shown in Figure 2.
- the piston plate 56 is clamped by a piston spring 58 against a seal carrier 60.
- the seal carrier 60 has a pot-like portion 62.
- the cup-shaped section 62 is followed by the pump housing side
- About the Umbugssabrough 64 of the seal carrier 60 is non-positively on the pump housing 52 at.
- About the associated with the pump housing 52 seal carrier 60 is supported
- Piston spring 58 thus indirectly on the pump housing 52 from.
- the cup-shaped portion 62 of the seal carrier 60 forms a support for a low pressure seal 66, which is formed substantially hollow cylindrical, and surrounds the low pressure seal 66 circumferentially.
- the low pressure seal 66 is formed substantially hollow cylindrical, and surrounds the low pressure seal 66 circumferentially.
- Stop sleeve 70 held.
- the low pressure seal 66 seals during operation of the pump 22 dynamically against the piston 34 and statically against the
- the actuating device 30 comprises an electromagnetic switching means 74.
- a plunger 76 is a plunger 76, which in
- a valve body 82 is designed plate-shaped in Figure 2 and biased by a compression spring 84 in a closed position against a valve seat 86.
- the plunger 76 abuts against the valve body 82 and exerts a planar force on the valve body 82 in the region of an attack surface 90, which corresponds to a force acting on the valve body 82 in a point 92.
- the electromagnetic switching means 74 is supplied with electrical energy or in other words turned on, so moves it the plunger 76 by magnetic forces against the force of the spring 78 away from the valve body 82, so that the plunger 76 exerts no force on the valve body 82.
- the valve body 82 opens along an opening direction 94 indicated by an arrow with the corresponding reference numeral.
- valve seat 86 has a raised circumferential portion 96 in the manner of an axial collar. About the raised circumferential portion 96 of the valve body 82 abuts against the valve seat 86. An end face of the portion 96 forms a sealing surface 98 and corresponds to a contact surface between valve body 82 and valve seat 86 and the circumferential raised portion 96th
- Inlet valve 102 an opening area formed.
- the opening area 102 is exposed to a medium 104 located in the low-pressure area 28, which is shown in FIG. 3 by a corresponding arrow.
- a centroid of the sealing surface 98 carries the reference numeral 106 in FIG. 3 and is represented by a corresponding cross.
- a centroid 108 of the opening area 102 is also indicated by a cross with the
- the point of application 92 of the plunger 76 which is not shown in FIG. 3 for reasons of clarity, is likewise represented by a cross.
- the point 92 of the plunger 76 is from the centroid 106 of the sealing surface 98 seen from the side of
- Centroid 108 of the opening surface 102 Centroid 108 of the opening surface 102.
- FIG. 4 shows an individual view of the sealing seat 86 and of the valve body 82 from FIGS. 2 and 3. Moreover, in the right part of the figure, the opening surface 102 and the sealing surface 98 are schematically opposite
- Opening surface 102 is circular and the outer contour 1 10 of the sealing surface 98th is also circular.
- a circumferential direction 1 12 varies a width 1 13 of the sealing surface 98.
- the width 1 13 of the sealing surface 98 at a first location 1 14 is the lowest and at a second location 1 16, the width 1 13 maximum.
- Valve body 82 is exerted and exceeds a hydraulic force acting on valve body 82, then valve body 82 opens.
- the hydraulic adhesive force that occurs when valve body 98 lifts off valve seat 86 correlates to the width of local sealing surface 98. Therefore, the valve body adheres 98 in the region of the first position 1 14 less on the valve seat 86 than at the second point 1 16.
- the force acts effectively by the applied pressure gradient in the centroid 108 of the opening surface 102 and the possibly acting through the plunger 76 force in
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe (22) mit einem Kolben (34) und einem Kolbenraum (26), der über ein Einlassventil (24) mit einem Niederdruckbereich (28) verbindbar ist, wobei das Einlassventil (24) einen Ventilsitz (86) mit einer Dichtfläche (98) und einen Ventilkörper (82) umfasst, und wobei bei geschlossenem Einlassventil (24) die Dichtfläche (98) des Ventilsitzes (86) dichtend am Ventilkörper (82) anliegt und radial einwärts vom Ventilsitz (86) am Ventilkörper (82) eine Öffnungsfläche (102) gebildet wird, die dem im Niederdruckbereich (28) befindlichen Medium (104) ausgesetzt ist, und wobei die Dichtfläche (98) einen Flächenschwerpunkt (106) aufweist, der von einem Flächenschwerpunkt (108) der Öffnungsfläche (102) verschieden ist.
Description
Beschreibung
Titel
Kraftstoffhochdruckpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
In Kraftstoffsystemen werden Kraftstoffhochdruckpumpen eingesetzt, um Kraftstoff von einem in einem Niederdruckbereich herrschenden Vordruck auf einen Einspritzdruck, der für eine Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist, zu verdichten. Derartige Kraftstoffhochdruckpumpen weisen üblicherweise mindestens einen Kolben auf, der mittels eines Antriebs, der beispielsweise durch eine Nocke oder eine Exzenterscheibe gebildet ist, axial bewegt werden kann. Durch die axiale Bewegung des Kolbens wird in einem Saughub Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich über ein Einlassventil in einen Förderraum angesaugt. In einem Förderhub wird der Kraftstoff im Kolbenraum verdichtet und über ein Auslassventil einem üblicherweise als Rail ausgebildeten
Hochdruckbereich zugeführt.
Das Einlassventil, wie eben beschrieben, umfasst üblicherweise einen Ventilsitz und einen Ventilkörper, wobei der Ventilkörper über eine Druckfeder,die eine Kraft in Schließrichtung ausübt, in eine geschlossene Lage vorgespannt sein kann. Bei geschlossenem Einlassventil liegt eine Dichtfläche des Ventilsitzes dann dichtend an dem Ventilkörper an. Radial einwärts von der Dichtfläche ist am Ventilkörper eine Öffnungsfläche gebildet, die dem im Niederdruckbereich befindlichen Medium ausgesetzt ist.
Ein Problem bei den im Stand der Technik bekannten
Kraftstoffhochdruckpumpen ist, dass beim Öffnen des Einlassventils im Saughub
der Ventilkörper über die Dichtfläche hydraulisch an dem Ventilsitz "klebt". Dies führt dazu, dass selbst dann, wenn die Druckverhältnisse stromauf- und stromabwärts des Ventilkörpers derart sind, dass eine resultierende Druckkraft in einer Öffnungsrichtung die Kraft der Druckfeder in Schließrichtung übersteigt, so dass der Ventilkörper also eigentlich öffnen müsste, der Ventilkörper nicht direkt öffnet, sondern erst dann öffnet, wenn eine größere resultierende Druckkraft, also ein größerer Druckgradient anliegt. Hierdurch kommt es zu einem
sogenannten Druckunterschwinger, der die Pumpe zu Geräuschemissionen anregt. Zum einen ist eine derartig erhöhte Geräuschkulisse vom Kunden nicht gewünscht, zum anderen führen derartige Druckunterschwinger zu erhöhtem Verschleiß des Einlassventils.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit reduzierten Geräuschemissionen und erhöhter Verschleißbeständigkeit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in der nachfolgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe wird der Druckgradient, der zum Öffnen des Einlassventils an diesem anliegen muss, reduziert. Durch den niedrigeren Druckgradienten öffnet das Ventil früher, der
Druckunterschwinger wird reduziert, es kommt zu geringerer Geräuschbildung und der Verschleiß beim Einlassventil ist reduziert. Die unterschiedlichen Flächenschwerpunkte der Dichtfläche und der Öffnungsfläche sorgen dafür, dass auf den Ventilkörper beim Öffnen ein Moment wirkt, so dass sich der Ventilkörper nicht über die gesamte Dichtfläche gleichzeitig vom Ventilsitz löst, sondern zunächst auf einer Seite öffnet, zu der der Flächenschwerpunkt der
Öffnungsfläche gegenüber dem Flächenschwerpunkt der Dichtfläche verschoben ist. Anders ausgedrückt, der Ventilkörper kippt beim Öffnen quasi auf. Hierunter ist jedoch kein übermäßiges Kippen zu verstehen, sondern lediglich eine leicht asymmetrische Öffnung. Vorteilhaft ist insbesondere, wenn sich die Breite der Dichtfläche in einer Umfangsrichtung gesehen verändert, insbesondere auf einer
Seite schmaler ist als auf der anderen Seite. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise ein Einlassventil auslegen, bei dem ein Moment auf den Ventilkörper beim Öffnen des Ventilkörpers wirkt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Öffnungsfläche kreisförmig ausgebildet. Ein Ventilsitz, durch den eine kreisförmige Öffnungsfläche definiert ist, kann in einfacher Weise gefertigt werden. Überdies lassen sich bei dieser Ausgestaltung die Flächenschwerpunkte der Dichtfläche und der Öffnungsfläche in einfacher Weise versetzt zueinander anordnen.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Dichtfläche einen kreisförmigen Außenumriss aufweist. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise eine Anordnung gestalten, die zu einem vorteilhaften Kippmoment beim Öffnen des Einlassventils führt, bei gleichzeitig geringer Baugröße des Einlassventils.
Bevorzugt ist auch, wenn der Ventilkörper plattenartig ausgebildet ist, vorzugsweise eine Platte mit kreisförmigem Querschnitt umfasst, insbesondere aus der Platte mit kreisförmigem Querschnitt besteht. Ein derartiger
plattenförmiger Ventilkörper hat den Vorteil, dass er eine große Öffnungsfläche bei geringer Bautiefe vorteilhaft abdichten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Einlassventil einen Stößel, der den Ventilkörper in Öffnungsrichtung in einem Angriffspunkt, der von dem Flächenschwerpunkt der Öffnungsfläche verschieden ist, mit einer Kraft beaufschlagen kann. Durch den Stößel kann ein weiterer Anteil des
Kippmoments beim Öffnen auf den Ventilkörper aufgebracht werden, was das Öffnen des Ventilkörpers weiter erleichtert. Dies führt zu einer weiter reduzierten Geräuschemission und ebenso weiter reduziertem Verschleiß am Einlassventil.
Dabei ist außerdem bevorzugt, wenn der Angriffspunkt von dem
Flächenschwerpunkt der Dichtfläche aus gesehen auf Seiten des
Flächenschwerpunkts der Öffnungsfläche liegt. Bei dieser Ausführungsform wirken also der Versatz des Flächenschwerpunktes der Öffnungsfläche gegenüber dem Flächenschwerpunkt der Dichtfläche und der Versatz der Kraft, mit der der Stößel den Ventilkörper beaufschlagt, gegenüber dem
Flächenschwerpunkt der Dichtfläche in gleicher Richtung. Auf diese Weise ergibt
sich ein synergistischer Effekt zwischen dem Versatz von Flächenschwerpunkt der Dichtfläche und Öffnungsfläche und dem Versatz des Flächenschwerpunkts der Dichtfläche und dem Angriffspunkt des Stößels und den daraus
resultierenden Kippmomenten. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Stößel entweder in eine Position vorgespannt ist, in der er die Kraft in
Öffnungsrichtung auf den Ventilkörper aufbringt, oder wenn der Stößel in eine Position vorgespannt ist, in der er keine Kraft auf den Ventilkörper aufbringt. In beiden eben beschriebenen Ausführungsformen kann, beispielsweise über eine Magnetspule, der Stößel in die jeweils andere Position gezwungen werden. Auf diese Art kann die dem Kolbenraum zugeführte Kraftstoffmenge in vorteilhafter Weise eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkörper, insbesondere durch eine Druckfeder, in die geschlossene Lage vorgespannt. Dies hat den Vorteil, dass bei geringer Baugröße ein zuverlässiges Schließen des Ventilkörpers gewährleistet ist.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlicher Kombination für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte schematisierte Darstellung eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine;
Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffh och d ruckpumpe;
Figur 3 eine Schnittdarstellung durch das Einlassventil der
Kraftstoffhochdruckpumpe aus Figur 2;
Figur 4 eine Draufsicht auf eine Dichtfläche und eine Öffnungsfläche des Einlassventils aus Figur 3; und
Figur 1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für eine weiter nicht dargestellte
Brennkraftmaschine in einer vereinfachten schematischen Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird Kraftstoff über eine Saugleitung 14, mittels einer Vorförderpumpe 16 und einer Niederdruckleitung 18 über einen Einlass 20 einer
Kraftstoffhochdruckpumpe 22 zugeführt. Im Einlass 20 ist ein Einlassventil 24 angeordnet, über welches ein Kolbenraum 26 mit einem Niederdruckbereich 28, der die Vorförderpumpe16, die Saugleitung 14, und den Kraftstofftank 12 umfasst, verbindbar ist.
Das Einlassventil 24 ist über eine Betätigungseinrichtung 30, auf die später noch im Detail eingegangen werden soll, betätigbar. Die Betätigungseinrichtung 30 ist über eine Steuereinheit 32 ansteuerbar. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 22 ist vorliegend als Kolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Kolben 34 mittels eines als Nockenscheibe ausgeführten Antriebs 36 entlang einer Kolbenlängsachse 38 auf- und abbewegt werden kann, was durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 40 schematisch dargestellt ist.
Hydraulisch zwischen dem Förderraum 26 und einem Auslass 42 der
Kraftstoffhochdruckpumpe 22 ist ein in der Figur 1 als federbelastetes
Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 44 angeordnet, welches zum Auslass 42 hin öffnen kann. Der Auslass 42 ist an eine Hochdruckleitung 46 und über diese an einen Hochdruckspeicher 48 ("Rail") angeschlossen. Weiterhin ist hydraulisch zwischen dem Auslass 42 und dem Förderraum 26 ein ebenfalls als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildetes Druckbegrenzungsventil 50 angeordnet, das zum Förderraum 26 hin öffnen kann. Bei Überschreiten eines Grenzdrucks des Druckbegrenzungsventils im Hochdruckspeicher 48 öffnet also das Druckbegrenzungsventil 50 zum Förderraum 26 hin. Im Betrieb des
Kraftstoffsystems 10 fördert die Vorförderpumpe 16 Kraftstoff vom Kraftstofftank 12 in die Niederdruckleitung 18. Das Einlassventil 28 kann in Abhängigkeit von einem jeweiligen Bedarf an Kraftstoff geschlossen und geöffnet werden.
Hierdurch wird die zum Hochdruckspeicher 46 geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst. Die Betätigungseinrichtung 30 wird dabei, wie bereits ausgeführt, durch die Steuereinheit 32 entsprechend angesteuert.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 22 ist in Figur 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Aus der Darstellung von Figur 2 ist ersichtlich, dass das
Druckbegrenzungsventil 50, das Auslassventil 44 und das Einlassventil 24 in einem Pumpengehäuse 52 angeordnet sind. Ebenso im Pumpengehäuse 52 angeordnet sind der Kolbenraum 26 und teilweise der Kolben 34. Ein aus dem
Pumpengehäuse 52 herausragendes unteres Ende 54 des Kolbens ist mit einem Kolbenteller 56 verbunden. Über das untere Ende 54 liegt der Kolben an dem in Figur 2 nicht gezeigten Antrieb 36 an. Der Kolbenteller 56 ist über eine Kolbenfeder 58 gegen einen Dichtungsträger 60 verspannt. Der Dichtungsträger 60 weist einen topfartigen Abschnitt 62 auf. An den topfartigen Abschnitt 62 schließt sich pumpengehäuseseitig ein
Umbugssabschnitt 64 des Dichtungsträgers 60 an. Über den Umbugssabschnitt 64 liegt der Dichtungsträger 60 kraftschlüssig am Pumpengehäuse 52 an. Über den mit dem Pumpengehäuse 52 verbundenen Dichtungsträger 60 stützt sich die
Kolbenfeder 58 also indirekt am Pumpengehäuse 52 ab.
Der topfartige Abschnitt 62 des Dichtungsträgers 60 bildet eine Auflage für eine Niederdruckdichtung 66, die im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist, und umschließt die Niederdruckdichtung 66 umfänglich. Die Niederdruckdichtung
66 liegt also kolbentellerseitig an einer Auflagefläche 68 des Dichtungsträgers 60 an. Pumpengehäuseseitig ist die Niederdruckdichtung 66 über eine
Anschlagshülse 70 gehalten. Die Niederdruckdichtung 66 dichtet im Betrieb der Pumpe 22 dynamisch gegen den Kolben 34 ab und statisch gegen den
Dichtungsträger 60.
Die Betätigungseinrichtung 30 umfasst ein elektromagnetisches Schaltmittel 74. Über das elektromagnetische Schaltmittel 74 ist ein Stößel 76, der im
Wesentlichen stiftartig ausgebildet ist und über eine Feder 78 vorgespannt ist, bewegbar. Ein Ventilkörper 82 ist in Figur 2 plattenförmig ausgeführt und über eine Druckfeder 84 in eine geschlossene Position gegen einen Ventilsitz 86 vorgespannt. In der in Figur 2 gezeigten Position liegt der Stößel 76 an dem Ventilkörper 82 an und übt eine flächige Kraft auf den Ventilkörper 82 im Bereich einer Angriffsfläche 90 aus, die einer Kraft entspricht, die in einem Angriffspunkt 92 auf den Ventilkörper 82 wirkt. Wird das elektromagnetische Schaltmittel 74 mit elektrischer Energie versorgt oder mit anderen Worten eingeschaltet, so bewegt
es den Stößel 76 über Magnetkräfte entgegen der Kraft der Feder 78 vom Ventilkörper 82 weg, so dass der Stößel 76 keine Kraft auf den Ventilkörper 82 ausübt. Im Betrieb öffnet der Ventilkörper 82 entlang einer Öffnungsrichtung 94, die durch einen Pfeil mit dem entsprechenden Bezugszeichen dargestellt ist.
In Figur 3 ist das Einlassventil 24 im größeren Detail dargestellt. Aus der
Darstellung von Figur 3 ist ersichtlich, dass der Ventilsitz 86 einen erhabenen umlaufenden Abschnitt 96 in der Art eines axialen Kragens aufweist. Über den erhabenen umlaufenden Abschnitt 96 liegt der Ventilkörper 82 an dem Ventilsitz 86 an. Eine Stirnfläche des Abschnitts 96 bildet eine Dichtfläche 98 und entspricht einer Kontaktfläche zwischen Ventilkörper 82 und Ventilsitz 86 bzw. dem umlaufenden erhabenen Abschnitt 96.
In dem in Figur 3 gezeigten geschlossenen Zustand des Einlassventils 24 liegt die Dichtfläche 98 des Ventilsitzes 86 dichtend am Ventilkörper 82 an. Eine radial auswärts gerichtete Richtung trägt das Bezugszeichen 100 und ist durch einen entsprechenden Pfeil in Figur 3 gekennzeichnet. Radial einwärts von der
Dichtfläche ist in dem in Figur 3 gezeigten geschlossenen Zustand des
Einlassventils eine Öffnungsfläche 102 gebildet. Die Öffnungsfläche 102 ist einem im Niederdruckbereich 28 befindlichen Medium 104, das in Figur 3 durch einen entsprechenden Pfeil dargestellt ist, ausgesetzt.
Ein Flächenschwerpunkt der Dichtfläche 98 trägt in Figur 3 das Bezugszeichen 106 und ist durch ein entsprechendes Kreuz dargestellt. Ein Flächenschwerpunkt 108 der Öffnungsfläche 102 ist ebenfalls durch ein Kreuz mit dem
entsprechenden Bezugszeichen dargestellt. Der Angriffspunkt 92 des Stößels 76, der in Figur 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt ist, ist ebenfalls durch ein Kreuz dargestellt. Der Angriffspunkt 92 des Stößels 76 liegt von dem Flächenschwerpunkt 106 der Dichtfläche 98 aus gesehen auf Seiten des
Flächenschwerpunkts 108 der Öffnungsfläche 102.
Figur 4 zeigt eine Einzeldarstellung des Dichtsitzes 86 und des Ventilkörpers 82 aus Figur 2 und 3. Überdies sind im rechten Teil der Figur schematisch die Öffnungsfläche 102 und die Dichtfläche 98 beim Blick entgegen der
Öffnungsrichtung 94 dargestellt. Aus Figur 4 ist ersichtlich, dass die
Öffnungsfläche 102 kreisförmig ist und der Außenumriss 1 10 der Dichtfläche 98
ebenfalls kreisförmig ist. In einer Umfangsrichtung 1 12 variiert eine Breite 1 13 der Dichtfläche 98. Dabei ist die Breite 1 13 der Dichtfläche 98 an einer ersten Stelle 1 14 am geringsten und an einer zweiten Stelle 1 16 ist die Breite 1 13 maximal.
Beim Öffnen des Einlassventils 28 liegt vom Kolbenraum 26 her ein niedrigerer Druck an dem Ventilkörper 82 an als vom Niederdruckbereich 28 her. Auf den Ventilkörper 82 wirkt also eine Kraft, die durch die Druckdifferenz verursacht ist. Wenn diese Kraft diejenige Kraft, die durch die Druckfeder 84 auf den
Ventilkörper 82 ausgeübt wird, und eine auf den Ventilkörper 82 wirkende hydraulische Haftkraft übersteigt, dann öffnet der Ventilkörper 82. Die hydraulische Haftkraft, die beim Abheben des Ventilkörpers 98 vom Ventilsitz 86 auftritt, korreliert mit der Breite der lokalen Dichtfläche 98. Daher haftet der Ventilkörper 98 im Bereich der ersten Stelle 1 14 weniger am Ventilsitz 86 als an der zweiten Stelle 1 16. Beim Öffnen des Ventilkörpers 98 wirkt die Kraft durch den anliegenden Druckgradienten effektiv im Flächenschwerpunkt 108 der Öffnungsfläche 102 und die ggf. durch den Stößel 76 wirkende Kraft im
Angriffspunkt 92. Die aus der Haftkraft resultierende Kraft wirkt entgegen diesen beiden Kräften im Flächenschwerpunkt 106 der Dichtfläche 98. Daraus ergibt sich ein Kippmoment, welches durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 1 18 symbolisch dargestellt ist.
Wirkt eine Kraft durch den Stößel 76, so ist der Effekt verstärkt gegenüber einer Situation, in der nur die Kraft durch den Druckgradienten wirkt, da vom
Flächenschwerpunkt 106 der Dichtfläche 98 aus gesehen der Angriffspunkt 92 auf Seiten des Flächenschwerpunkts 108 der Öffnungsfläche 102 liegt. Beim Öffnen "kippt" der Ventilkörper 98 durch das Kippmoment vom Ventilsitz 86 ab. Das Kippen ist jedoch geringfügig ausgeprägt, der Ventilkörper 98 hebt sich zunächst an der ersten Stelle 1 14 geringfügig vom Ventilsitz 86 ab und kurz danach entlang seiner gesamten Umfangsrichtung 1 12 bis hin zur zweiten Stelle
1 16.
Claims
1 . Kraftstoffhochdruckpumpe (22) mit einem Kolben (34) und einem
Kolbenraum (26), der über ein Einlassventil (24) mit einem
Niederdruckbereich (28) verbindbar ist, wobei das Einlassventil (24) einen Ventilsitz (86) mit einer Dichtfläche (98) und einen Ventilkörper (82) umfasst, und wobei bei geschlossenem Einlassventil (24) die Dichtfläche (98) des Ventilsitzes (86) dichtend am Ventilkörper (82) anliegt und radial einwärts vom Ventilsitz (86) am Ventilkörper (82) eine Öffnungsfläche (102) gebildet wird, die dem im Niederdruckbereich (28) befindlichen Medium (104) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (98) einen Flächenschwerpunkt (106) aufweist, der von einem Flächenschwerpunkt (108) der Öffnungsfläche (102) verschieden ist.
2. Kraftstoffhochdruckpumpe (22) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsfläche (102) kreisförmig ist.
3. Kraftstoffhochdruckpumpe (22) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (98) einen kreisförmigen Außenumriss (1 10) aufweist.
4. Kraftstoffhochdruckpumpe (22) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (82) plattenartig ausgebildet ist, vorzugsweise eine Platte mit kreisförmigem Querschnitt umfasst, insbesondere aus der Platte mit kreisförmigem Querschnitt besteht.
5. Kraftstoffhochdruckpumpe (22) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (24) einen Stößel (76) umfasst, der den Ventilkörper (82) in Öffnungsrichtung (94) in einem Angriffspunkt (92), der von dem Flächenschwerpunkt (106) der Dichtfläche (98) verschieden ist, mit einer Kraft beaufschlagen kann.
6. Kraftstoffhochdruckpumpe (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt (92) von dem Flächenschwerpunkt (106) der
Dichtfläche (98) aus gesehen auf Seiten des Flächenschwerpunkts (108) der Öffnungsfläche (102) liegt.
7. Kraftstoffhochdruckpumpe (22) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der Stößel (76) in eine Position vorgespannt ist, in der er die Kraft in Öffnungsrichtung (94) auf den Ventilkörper (82) aufbringt, oder, dass der Stößel (76) in eine Position vorgespannt ist, in der er keine Kraft auf den Ventilkörper (82) aufbringt.
8. Kraftstoffhochdruckpumpe (22) nach einem oder mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ventilkörper (82), insbesondere durch eine Druckfeder (84), in eine geschlossene Lage vorgespannt ist.
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WO2024022668A1 (de) * | 2022-07-27 | 2024-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffpumpe |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
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DE102012207923A1 (de) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Denso Corporation | Ventilvorrichtung und Hochdruckpumpe mit dieser |
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