Kraftstoffhochdruckpumpe eines Einspritzsystems

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe eines Einspritzsystems, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse, in dem in einem kraftstoffbefüllten Triebwerksraum eine

Antriebswelle angeordnet ist, durch die wenigstens ein Pumpenkolben zumindest mittelbar in einer Hubbewegung angetrieben wird, und wobei der Triebwerksraum über ein einen federbelasteten Steuerkolben aufweisendes Überströmventil, das in eine Ausnehmung des Pumpengehäuses eingesetzt ist, mit einem Niederdrucksystem des Einspritzsystems verbunden ist.

Stand der Technik

Eine derartige Kraftstoffhochdruckpumpe ist aus der DE 10 2009 027 1^6 A1 bekannt. Diese Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen saugseitigen Niederdruckbereich auf, in dem ein Überströmventil angeordnet ist, welches ein in einem Pumpengehäuse befestigtes Ventilgehäuse mit einem Einlass, einem Auslass, einem Ventilkörper und einer Ventilfeder aufweist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das

Ventilgehäuse des Überströmventils in dem Pumpengehäuse verpresst oder verstemmt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff hochdruckpumpe

bereitzustellen, die kostengünstig bauteiloptimiert ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in die Ausnehmung ein zumindest den Steuerkolben aufnehmender Einsatz eingesetzt ist und wobei zwischen dem Einsatz und der Ausnehmung zumindest ein Kanal zur Führung von Kraftstoff gebildet ist. Das Überströmventil weist im Unterschied zum Stand der Technik kein eigenes

Ventilgehäuse auf, sondern die Komponenten des Überströmventils sind direkt in die Ausnehmung eingesetzt, wobei weiterhin die Ausnehmung bzw. der Einsatz in ihren zusammenwirkenden Bereichen einen Kanal zur Führung von Kraftstoff bilden. Dadurch braucht hierfür kein eigener Kanal beispielsweise in das Pumpengehäuse eingearbeitet werden. Insofern unterscheidet sich der erfindungsgemäße Einsatz auch gegenüber einem bekannten Ventilgehäuse, das eventuelle Kanäle in Inneren, nicht aber im Zusammenwirken mit dem Pumpengehäuse an dem Außenumfang des Ventilgehäuses aufweisen kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Kanal von einer Außenausnehmung in dem Einsatz gebildet. Dabei können auch mehrere Außenausnehmungen auf dem Umfang des Einsatzes verteilt angeordnet sein. Dieser Kanal bzw. diese Außenausnehmung stellt die Strömungsführung des Kraftstoffs zu dem Überströmventil und/oder von dem Überströmventil zu anderen Komponenten der Kraftstoffhochdruckpumpe her.

In Weiterbilldung der Erfindung erstreckt sich die Außenausnehmung axial entlang des zylinderförmigen Einsatzes und ist dabei wiederum in weiterer Ausgestaltung als halbkreisförmige Nut ausgebildet. Eine solche Außenausnehmung kann einfach in den Einsatz eingearbeitet oder eingegossen werden und verursacht daher keine nennenswerten Herstellungskosten.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Kanal beziehungsweise die Außenausnehmung ein Überströmkanal für von dem Überströmventil abgesteuerten Kraftstoff. Dieser abgesteuerte Kraftstoff wird entlang des Kanals weitergeführt und in einen in die

Ausnehmung eingesetzten Rücklaufanschlussstutzen eingeführt. Dadurch ist ein sehr kompaktbauendes Überströmventil realisiert, wobei durch die Integration des

Überströmkanals in dem Einsatz und die entsprechende Anordnung eines Zulaufkanals zu dem Überströmventil an geodätisch hoher Stelle des Pumpengehäuses ein Gewinn an Entlüftungshöhe erzielt werden kann. ln weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal ein Ausgleichskanal, der den Federraum mit dem Niederdrucksystem der Kraftstoffhochdruckpumpe verbindet. Auch diese Ausgestaltung integriert ohne zusätzlichen Bauteile- und Herstellungsaufwand Funktionen in das Überströmventil. Dabei kann der Ausgleichskanal und der

Überströmkanal, die beide Teile des Kanals sind, in einem Herstellungsvorgang hergestellt werden.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Werkstoff des Steuerkolbens einen zumindest ähnlichen, vorzugsweise den gleichen, Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Werkstoff des Einsatzes auf. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass bei

unterschiedlichen Betriebstemperaturen eine leichtgängige Bewegung des

Steuerkolbens ohne der Gefahr eines Festklemmens in dem Einsatz gewährleistet ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist in die Ausnehmung ein Rücklaufanschlussstutzen eingesetzt. Dieser Rücklaufanschlussstutzen ist beispielsweise in die Ausnehmung eingepresst und hält die Komponenten des Überströmventils in der Ausnehmung, ohne dass hierfür ein gesondertes Bauteil eingesetzt werden muss.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weist der Steuerkolben eine Federausnehmung zur weitgehenden Aufnahme der Steuerkolbenfeder auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine platzsparende Unterbringung der Steuerkolbenfeder und damit einen kompakten Aufbau des Überströmventils.

In Weiterbildung der Erfindung ist ein Druckhalteventil vorgesehen, das in eine

Niederdruckleitung eingesetzt ist. Dieses Druckhalteventil stellt eine Drucküberhöhung in dem Federraum zur Dämpfung der Bewegungen des Steuerkolbens ein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Variante eines in eine

Ausnehmung eines Pumpengehäuses eingebauten Überströmventils;

Figur 2 eine Schnittdarstellung einer zweiten Variante eines in eine

Ausnehmung eines Pumpengehäuses eingebauten Überströmventils,

Figur 3 eine Schnittdarstellung einer dritten Variante eines in eine

Ausnehmung eines Pumpengehäuses eingebauten Überströmventils und

Figur eine Schnittdarstellung einer vierten Variante eines in eine

Ausnehmung eines Pumpengehäuses eingebauten Überströmventils.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein ausschnittsweise dargestelltes

Pumpengehäuse 1 einer Kraftstoffhochdruckpumpe. Die Kraftstoff hochdruckpumpe fördert aus einem Niederdrucksystem zugeführten Kraftstoff, insbesondere

Dieselkraftstoff, in einen Hochdruckspeicher, aus dem der Kraftstoff von

Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich bevorzugt um eine selbstzündende Brennkraftmaschine.

Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist das Pumpengehäuse 1 auf, in dem ein

Triebwerksraum 2 gebildet ist. Dem Triebwerkraum 2 wird der Kraftstoff von dem Kraftstoffniederdrucksystem, beziehungsweise einer in diesem angeordneten

Niederdruckkraftstoffpumpe zugeführt. In dem Pumpengehäuse 1 ist eine Antriebswelle 3 gelagert, die in den Triebwerksraum 2 hineinragt und die wenigstens einen

Pumpenkolben zumindest mittelbar in einer Hubbewegung antreibt. Durch den Pumpenkolben wird in einen Pumpenarbeitsraum eingebrachter Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert. Die Antriebswelle 3 kann eine Nockenwelle oder Exzenterwelle sein. Zwischen der Antriebswelle 3 und dem Pumpenkolben kann ein Rollenstößel angeordnet sein mit einer auf einem Nocken oder Exzenter der

Antriebswelle 3 laufenden Rolle. Der in den Pumpenarbeitsraum eingebrachte Kraftstoff wird von einer Zumesseinheit zugemessen, die ebenfalls in das Pumpengehäuse 1 eingebaut ist und mit dem Triebwerksraum 2 verbunden ist. Parallel zu der

Zumesseinheit ist ein Überströmventil in das Pumpengehäuse 1 eingebaut, wobei von dem Überströmventil nicht benötigter Kraftstoff in das Niederdrucksystem abgeführt wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass in den Triebwerksraum 2 beispielsweise eine konstante Menge an Kraftstoff eingebracht wird und die Zumesseinheit in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine unterschiedliche Kraftstoffmengen in den Pumpenarbeitsraum einleitet.

Die Nockenwelle 3 ist kraftstoffgeschmiert und weist ein Gehäuselager 5 und gegenüberliegendes Flanschlager auf. Das Gehäuselager 5 ist mit einem

Kraftstofflagerkanal 6 verbunden, der in geeigneter Weise mit dem

Kraftstoffniederdrucksystem verschaltet ist.

In das Pumpengehäuse 1 ist eine Ausnehmung 7 eingearbeitet, in die ein Einsatz 8 eingesetzt ist. Der Einsatz 8 weist eine Innenausnehmung 9 auf, die im unteren Bereich einen Steuerfederraum 10, darüber liegend die Führung für einen Steuerkolben 11 und darüber liegend einen Ventilraum 12 bildet. In den Steuerfederraum 10 ist eine

Steuerkolbenfeder 13 eingesetzt, die sich an einer Bodenwand des Einsatzes 8 und einer Ringschulter des Steuerkolbens 11 abstützt. Gegenüberliegend zu der

Steuerkolbenfeder 13 ist in dem Einsatz 8 ein Hubanschlag 1^, beispielsweise in eine Innenringnut eingesetzt. Der Hubanschlag \ bildet die obere Anlage für den

Steuerkolben 11. Der Einsatz 8 ist in die Ausnehmung 7 eingepresst und/oder von einem ebenfalls in die Ausnehmung 7 eingepressten Rücklaufanschlussstutzen 15 in der Ausnehmung 7 gehalten. Der Ventilraum 12 ist mit einem Zulaufkanal 1 6 verbunden, der in den Triebwerksraum 2 der Kraftstoffhochdruckpumpe einmündet. Durch den Zulaufkanal 16 wird Kraftstoff in den Ventilraum 12 eingeleitet. Entsprechend dem Kraftstoffdruck wird der Steuerkolben 11 gegen die Kraft der Steuerkolbenfeder 13 nach unten bewegt und verbindet den Ventilraum 12 über eine oder mehrere Steuerkanäle 17 in dem Einsatz 8 mit einem Kanal zur Führung von Kraftstoff. Dieser Kanal zur Führung von Kraftstoff ist als Überströmkanal 18 ausgebildete Außenausnehmung in den Einsatz 8 eingearbeitet. Die Außenausnehmung bzw. der Überströmkanal ist halbkreisförmig ausgebildet und erstreckt sich zumindest von dem Steuerkanal 17 über das obere Ende des Einsatzes 8 bis in den Bereich des Rücklaufanschlussstutzens 15, um von dort über eine

Eintrittsbohrung 19 in den Innenraum des Rücklaufanschlussstutzens 15 zu gelangen. Aus der teilweise dargestellten Schnittansicht A-A ist ersichtlich, dass zwei oder mehr Überströmkanäle 18 einen Steuerkanal 17 einfassend in den Einsatz 8 eingearbeitet sind.

Der Steuerkolben 11 weist eine Bohrungsausnehmung 20 auf, die über eine optional vorhandene Drossel 21 mit dem Steuerfederraum 10 verbunden ist. Durch diese Strömungsverbindung strömt kontinuierlich eine geringe Menge Kraftstoff von dem Ventilraum 12 in den Steuerfederraum 10 und von dort über einen Ausgleichskanal 22 in den Überströmkanal 18. Der Ausgleichskanal 22 ist ebenfalls als Außenausnehmung in dem Einsatz 8 ausgebildet und bevorzugt in Verlängerung von dem Überströmkanal 18 angeordnet. Der Ausgleichskanal 22 gewährleistet unabhängig von dem

Vorhandensein einer Drossel 21 , dass der Steuerfederraum 10 mit dem

Niederdrucksystem verbunden ist und sich dort kein unerwünscht hoher Druck aufbauen kann. In den Ausgleichskanal 22 oder eine Verbindungsbohrung zu dem

Steuerfederraum kann eine Dämpfungsdrossel eingebaut sein, die die Bewegungen des Steuerkolbens 11 dämpft.

Durch den dargestellten Aufbau und Einbau des Überströmventils in dem

Pumpengehäuse 1 wird der mit dem Pfeil 23 dargestellte Gewinn an Entlüftungshöhe in den Triebwerksraum 2 gegenüber einem herkömmlich aufgebauten Überströmventil erreicht. Der Einsatz 8 ist im Übrigen zu dem Zulaufkanal 1 6 hin ausgerichtet und abdichtend in der Ausnehmung 7 eingesetzt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem

Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 im Wesentlichen durch eine andere Anordnung der

Bauteile des Überströmventils . In die Ausnehmung 7 ist unter Einfügung eines Runddichtrings 2h der Einsatz 8 eingesetzt und von dem Rücklaufanschlussstutzen 15 in der Ausnehmung gehalten. Der Zulaufkanal 1 6 mündet bei dieser Ausführung in eine Bodenwand 25 der Ausnehmung 7 und ist direkt mit dem Ventilraum 12 in dem Einsatz 8 verbunden. In den Einsatz 8 ist der Steuerkolben 11 eingesetzt und dessen

Bewegungsmöglichkeit in Richtung zu der Bodenwand 25 von dem Hubanschlag \ h begrenzt. Im Bereich des Ventilraums 12 sind zumindest zwei Steuerkanäle 17 in den Einsatz 8 eingelassen, die den Ventilraum 12 mit Überströmkanälen 18 am

Außenumfang des Einsatzes 8 verbinden. Die Überströmkanäle 18 sind über eine Querbohrung 26 am oberen Ende des Einsatzes 8 mit dem Rücklaufanschlussstutzen 1 verbunden.

In den Steuerkolben 11 ist eine Federausnehmung 27 zur weitgehenden Aufnahme der Steuerkolbenfeder 13 eingelassen, wobei die Steuerkolbenfeder 13 an einem

Anlagekörper 29 gegenüberliegend zu der Federausnehmung 27 anliegt. In den

Steuerkolben 11 ist eine Drossel 21 eingearbeitet, durch die eine konstante Menge Kraftstoff von dem Ventilraum 12 in die Federausnehmung 27 und weiter durch eine in dem Anlagekörper angeordnete Ablaufdrossel 28 in das Niederdrucksystem abströmt. Von der Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß Figur 3 dadurch, dass hier keine Drossel 21 in den Steuerkolben 11 eingelassen ist und die Ablaufdrossel 28 bei dieser Ausführung optional vorhanden ist (dargestellt ist eine Ausführung ohne Ablaufdrossel) . Oberhalb der Querbohrung 26 ist hier ein Druckhalteventil 30 in das Überströmventil h integriert, das aus einer Federplatte 31 und einem Verschlusskörper 32 besteht. Beispielsweise beträgt der Öffnungsdruck des

Druckhalteventils 30 0, 2 bar und der maximale Durchfluss 150 l/h bei 0,3 bar. Von dem Druckhalteventil 30 wird in den Überströmkanälen 18 und insbesondere in der Federausnehmung 27 und dem Steuerfederraum 10 eine Drucküberhöhung eingestellt, die unter Anderem zu einer Dämpfung der Bewegungen des Steuerkolbens 11 führen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur zeigt einen vereinfachten Aufbau eines Überströmventils . In die Ausnehmung 7 ist ein Einsatz 8 eingesetzt, wobei der Ventilraum 12 über einen Zulaufkanal 16 mit dem Triebwerksraum 2 verbunden ist. In den Einsatz 8 ist der Steuerkolben 11 eingesetzt, der wiederum eine Federausnehmung 27 zur weitgehenden Aufnahme der Steuerkolbenfeder 13 aufweist. Weiterhin ist in den Einsatz 8 zumindest ein Steuerkanal 17 eingelassen, der wiederum mit dem

Überströmkanal 18 am Außenumfang des Einsatzes 8 zusammenwirkt. Der

Überströmkanal 18 wird bei dieser Ausführung allerdings kaum gebraucht, da direkt an den Steuerkanal 17 angrenzend eine Absteuerleitung 33 in das Pumpengehäuse 1 eingelassen ist, in die auch der Rücklaufanschlussstutzen 15 eingesetzt ist. Der Verstellweg des Steuerkolbens 11 wird auch bei dieser Ausführungsform von einem Hubanschlag \ begrenzt, während ein Halteteil 3 die Bauteile des Überströmventils in der Ausnehmung 7 festlegt.