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Title:
THROTTLE ELEMENT, IN PARTICULAR FOR A HIGH-PRESSURE PUMP, IN PARTICULAR OF A LOW-PRESSURE CIRCUIT OF A FUEL INJECTION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/065235
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a throttle element (1) for a low-pressure circuit of a fuel injection system, in particular of a common rail injection system, comprising a body (2) having a bore (3) configured as an axial bore, into which a throttle bore (4) designed as a radial bore opens. According to the invention, a non-return valve (5), which comprises at least one valve seat (6, 7) and a closure element (8) interacting with the valve seat (6, 7) is integrated in the throttle element (1). The invention further relates to a high-pressure pump and to a low-pressure circuit for a fuel injection system, in particular for a common rail injection system, having such a throttle element (1).

Inventors:
EISELE HANNES (DE)
SYLWESTER PATRYK (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/073991
Publication Date:
April 12, 2018
Filing Date:
September 22, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
F02M59/34; F02M37/00; F02M59/44; F02M59/46; F02M59/48; F02M61/18; F02M61/20; F02M63/00; F16K15/02; F16K15/04; F02M55/00
Domestic Patent References:
WO2016034402A12016-03-10
WO2003031852A12003-04-17
Foreign References:
EP0307739A21989-03-22
DE102013203141A12014-08-28
DE102013010232A12013-12-24
DE19634899A11998-03-05
DE102009001564A12010-09-23
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Claims:
Ansprüche

1. Drosselelement (1), insbesondere für einen Niederdruckkreis eines

Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common- Rail-Einspritzsystems, umfassend einen Körper (2) mit einer als Axialbohrung ausgeführten Bohrung (3), in welche eine als Radialbohrung ausgebildete Drosselbohrung (4) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bohrung (3) ein Rückschlagventil (5) integriert ist, das mindestens einen Ventilsitz (6, 7) und ein mit dem Ventilsitz (6, 7) zusammenwirkendes Schließelement (8) umfasst.

2. Drosselelement (1) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (8) in Richtung eines ersten Ventilsitzes (6) von der Federkraft einer Feder (9) beaufschlagt ist, wobei vorzugsweise der erste Ventilsitz (6) durch einen Absatz (10) des Körpers (2) innerhalb der Bohrung (3) ausgebildet wird.

3. Drosselelement (1) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (8) kugelförmig ausgebildet ist.

4. Drosselelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (8) mit einem weiteren Ventilsitz (7) zusammenwirkt, der vorzugsweise durch eine in die Bohrung (3) eingesetzte, insbesondere eingepresste, Hülse (11) ausgebildet wird.

5. Drosselelement (1) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (11) einen Ringbund (12) aufweist, an dem vorzugsweise die Feder (9) abgestützt ist.

6. Drosselelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (3) als eine Sacklochbohrung ausgeführt ist.

7. Drosselelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung (4) im Bereich einer außenumfangseitigen Einschnürung (13) des Körpers (2) angeordnet ist.

8. Hochdruckpumpe, insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common- Rail-Einspritzsystem, mit einem Drosselelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (1) zur Ausbildung einer Nullförderdrossel in einen Kraftstoffkanal (14) der Hochdruckpumpe (104) eingesetzt, insbesondere eingepresst, ist.

10. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffkanal (14) in einem Gehäuseteil (15) einer Hochdruckpumpe (104) ausgebildet ist und über das Drosselelement (1) an einen Rücklauf (16) des Niederdruckkreises anschließbar ist.

11. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) innerhalb des Kraftstoffkanals (14) einen Ringraum (17) begrenzt, der über die Drosselbohrung (4) mit der

Bohrung (3) verbunden ist.

12. Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common- Rail- Einspritzsystems, mit einem Drosselelement (1) nach einem der

vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.

Description:
Beschreibung Titel

Drosselelement, insbesondere für eine Hochdruckpumpe, insbesondere eines

Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems

Die Erfindung betrifft ein Drosselelement, insbesondere für einen Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common- Rail- Einspritzsystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe und einen Niederdruckkreis mit einem solchen Drosselelement, insbesondere zur Ausbildung einer Nullförderdrossel.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind bereits Drosselelemente bekannt, die in einen Kraftstoffkanal eines Niederdruckkreislaufs eines Kraftstoffeinspritzsystems einsetzbar sind und der Ausbildung einer Nullförderdrossel dienen. Ein solches Drosselelement geht beispielhaft aus der DE 10 2009 001 564 AI hervor.

Das in der DE 10 2009 001 564 AI beschriebene Drosselelement dient der Abführung einer Leckagemenge einer Zumesseinheit, die einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe zur Mengenregelung vorgeschaltet ist. Soll im Nullförderbetrieb keine Menge über die Hochdruckpumpe gefördert werden, muss die über die Zumesseinheit austretende Leckagemenge abgeführt werden. Diese Aufgabe übernimmt das Drosselelement, das hierzu einen Körper besitzt, der in der Weise in einen Kraftstoffkanal einsetzbar ist, dass der in einer Hauptströmungsrichtung durchströmende Kraftstofffluss gedrosselt wird. Im Körper ist zumindest eine Drosselöffnung vorgesehen, die als Radialbohrung ausgeführt ist und einen den Körper umgebenden Ringraum mit einer Längsbohrung des Körpers verbindet. Die Drosselöffnung wird demnach von radial außen angeströmt. Um den Eintrag von Partikeln zu verhindern, ist der Drosselöffnung eine als Spaltfilter ausgeführte Filtereinrichtung vorgelagert. Da das Drosselelement je nach Druckverhältnissen nicht nur in Hauptströmungsrichtung, sondern ggf. auch in umgekehrter Richtung, durchflössen wird, ist eine weitere Filtereinrichtung am anderen Ende des Drosselelements vorgesehen.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Drosselelement insbesondere für einen

Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems anzugeben, das eine hohe

Funktionssicherheit besitzt und zudem einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Drosselelement mit den Merkmalen des

Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner werden eine Hochdruckpumpe und ein Niederdruckkreis mit einem solchen Drosselelement vorgeschlagen.

Offenbarung der Erfindung

Das vorzugsweise für einen Niederdruckkreis, insbesondere eines

Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common- Rail- Einspritzsystems, vorgeschlagene Drosselelement umfasst einen vorzugsweise im Querschnitt kreisförmigen Körper mit einer als Axialbohrung ausgeführten Bohrung, in welche eine als Radialbohrung ausgebildete Drosselbohrung mündet. Die Bohrung ist insbesondere als eine zentrale Bohrung entlang der Längsachse eines im Wesentlichen zylindrischen Körpers ausgebildet. Erfindungsgemäß ist in das Drosselelement ein Rückschlagventil integriert, das mindestens einen Ventilsitz und ein mit dem Ventilsitz

zusammenwirkendes Schließelement umfasst. Das integrierte Rückschlagventil stellt sicher, dass das Drosselelement in nur einer Richtung durchflössen wird, wenn es als Nullförderdrossel in einen Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems eingesetzt wird. Auf diese Weise wird ein Partikeleintrag durch rückströmenden Kraftstoff sicher verhindert. Eine zusätzliche Filtereinrichtung und/oder ein zusätzliches

Rückschlagventil in einer Rücklaufleitung des Niederdruckkreises ist bzw. sind somit entbehrlich.

Durch die vorgeschlagene Funktionsintegration reduziert sich die Anzahl der erforderlichen Bauteile. In der Folge sinken die Herstellungs- und Montagekosten. Ferner verringert sich der Bauraumbedarf. Darüber hinaus weist das Drosselelement eine hohe Funktionssicherheit auf, wenn das Rückschlagventil als Doppelsitzventil ausgebildet ist. Denn dann kann die Verlustmenge bei Hochdruckförderung auf ein Minimum reduziert werden. Zugleich steigt die Effizienz der Hochdruckpumpe. Bevorzugt ist das Schließelement in Richtung eines ersten Ventilsitzes von der

Federkraft einer Feder beaufschlagt. Über die Federkraft der Feder ist der

Öffnungsdruck des Rückschlagventils vorgebbar. Vorzugsweise öffnet das

Rückschlagventil entgegen der Federkraft der Feder, wenn der Druck im Zulaufbereich der Hochdruckpumpe über einen vorgegebenen Grenzwert steigt.

Vorteilhafterweise wird der erste Ventilsitz durch einen Absatz des Körpers des Drosselelements innerhalb der Bohrung ausgebildet. Die Bohrung ist hierzu bevorzugt als Stufenbohrung ausgeführt. Alternativ oder ergänzend kann die Bohrung zumindest abschnittsweise konisch verlaufend ausgebildet sein, um beispielsweise einen kegelförmigen Ventilsitz auszubilden.

Das mit dem mindestens einen Ventilsitz zusammenwirkende Schließelement ist vorzugsweise kugelförmig ausgebildet, so dass der Dichtsitz über eine kreisförmige Dichtlinie bewirkt wird. Auf diese Weise kann eine hohe Dichtkraft erzielt werden. Zugleich ist eine Selbstzentrierung des Schließelements in Bezug auf den Ventilsitz sichergestellt.

Des Weiteren bevorzugt wirkt das Schließelement mit einem weiteren Ventilsitz zusammen, um die Verlustmenge bei Hochdruckförderung zu minimieren bzw. das Entstehen einer Verlustmenge zu verhindern. Der weitere Ventilsitz liegt dem ersten

Ventilsitz gegenüber, so dass das Schließelement zur Abführung einer Leckagemenge eine Lage zwischen den beiden Ventilsitzen einnehmen kann. Bei wechselnden Druckverhältnissen kann das Schließelement zur Anlage am ersten oder am zweiten Ventilsitz gelangen, um entweder ein Rückströmen von Kraftstoff in den Zulaufbereich oder ein Abströmen von Kraftstoff aus dem Zulaufbereich zu verhindern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der weitere Ventilsitz durch eine Hülse gebildet, die in die Bohrung des Körpers des Drosselelements eingesetzt, insbesondere eingepresst ist. Auf diese Weise lässt sich der weitere Ventilsitz einfach und kostengünstig realisieren. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Hülse zur Ausbildung des weiteren Ventilsitzes einen Ringbund aufweist. Der Ringbund kann zur Abstützung der Feder genutzt werden, über deren Federkraft das Schließelement in Richtung des ersten Ventilsitzes vorgespannt ist. Ist die Hülse in die Bohrung des Körpers eingepresst, kann über die Einpresstiefe die Federkraft der Feder eingestellt werden.

Damit die Drosselbohrung des Drosselelements nicht umgangen werden kann, wird vorgeschlagen, dass die im Körper ausgebildete Bohrung, in welche die

Drosselbohrung mündet, als Sacklochbohrung ausgeführt ist. Das heißt, dass der

Körper des Drosselelements in zumindest einem Abschnitt geschlossen bzw. massiv ausgeführt ist. Dieser Abschnitt ist der Drosselbohrung vorgelagert, so dass er zugleich zur Begrenzung eines Ringspalts eingesetzt werden kann, der eine der

Drosselbohrung vorgelagerten Spaltfilter ausbildet.

Die Drosselbohrung selbst ist vorzugsweise im Bereich einer außenumfangseitigen Einschnürung des Körpers angeordnet. Die Einschnürung führt zur Ausbildung eines der Drosselbohrung vorgelagerten Ringraums, in dem sich die abzuführende

Leckagemenge sammeln kann.

Da die Vorteile des erfindungsgemäßen Drosselelements insbesondere bei Einsatz in einem Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems zum Tragen kommen, wird ferner ein Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für ein Common- Rail-Einspritzsystem, mit einem solchen Drosselelement zur Ausbildung einer Nullförderdrossel vorgeschlagen. Das Drosselelement ist hierzu in einen

Kraftstoffkanal des Niederdruckkreises eingesetzt, insbesondere eingepresst. Die Pressverbindung lässt sich besonders einfach und kostengünstig realisieren, da kein Gewinde geschnitten werden muss. Bevorzugt ist der das Drosselelement aufnehmende Kraftstoffkanal in einem

Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe ausgebildet, und zwar in der Weise, dass der Kraftstoffkanal über das Drosselelement an einen Rücklauf des Niederdruckkreises anschließbar ist. Die über das Drosselelement in den Rücklauf abgeführte

Leckagemenge bleibt somit dem System erhalten, wodurch die Effizienz des Systems weiter steigt. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Körper des Drosselelements innerhalb des Kraftstoffkanals einen Ringraum begrenzt, der über die Drosselbohrung mit der Bohrung verbunden ist. Die Drosselbohrung wird in diesem Fall über den Ringraum angeströmt. Ist dieser als Ringspalt ausgebildet kann zugleich eine Filterfunktion realisiert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes

Drosselelement in Schließstellung,

Fig. 3 das Drosselelement der Fig. 1 in Offenstellung und

Fig. 4 das Drosselelement der Fig. 1 in einer weiteren Schließstellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das Kraftstoffeinspritzsystem nach Fig. 1 umfasst eine Förderpumpe 100, welche Kraftstoff 101 aus einem Vorratsbehälter 102 ansaugt und durch einen Hauptfilter 103 gefiltert zu einer Hochdruckpumpe 104 fördert. Hierbei durchläuft der Kraftstoff 101 einen Niederdruckkreis 105 - welcher hier ebenfalls nur schematisch dargestellt ist - der Hochdruckpumpe 104 und wird im Anschluss daran einer Zumesseinheit 106 zugeführt. Die Zumesseinheit 106 dosiert die Kraftstoffmenge entsprechend dem geforderten Bedarf der Brennkraftmaschine und fördert die hierüber eingestellte Kraftstoffmenge über eine Zuführleitung 107 zu einem Hochdruckkreis 108 der Hochdruckpumpe 104. Innerhalb des Hochdruckkreises 108 wird der zugeführte Kraftstoff dann auf allgemein bekannte Weise verdichtet und anschließend zu einem - hier nur teilweise dargestellten - Druckspeicher 109 geleitet, aus welchem der unter Hochdruck stehende Kraftstoff 101 zum Betrieb der Brennkraftmaschine entnommen wird. Der Niederdruckkreis 105 der Hochdruckpumpe 104 ist weiterhin über einen Rücklauf 110 mit dem Vorratsbehälter 102 verbunden, so dass über diesen Weg die durch Leckageverluste im Triebwerksraum der Hochdruckpumpe 104 seitens des

Niederdruckbereichs anfallende überschüssige Kraftstoff in den Vorratsbehälter 102 zurückströmen kann.

Überschüssiger Kraftstoff, welcher durch die Zumesseinheit 106 zur Verfügung gestellt, jedoch nicht durch die Hochdruckpumpe 104 verarbeitet wird, gelangt durch einen weiteren Rücklauf 111 über ein als Nullförderdrossel dienendes Drosselelement 1 ebenfalls zurück zum Vorratsbehälter 102. Das Drosselelement 1 kann als separates

Bauteil oder als Bestandteil der Hochdruckpumpe 104 ausgebildet sein.

Das in der Fig. 2 dargestellte Drosselelement 1 umfasst einen zylindrischen Körper 2. In einem Endabschnitt 18 weist der Körper 2 ein Pressübermaß gegenüber einem Kraftstoffkanal 14 eines Gehäuseteils 15 einer Hochdruckpumpe auf, in den das

Drosselelement 1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels direkt eingepresst ist. Der Presssitz dichtet zugleich eine stromaufwärts des Drosselelements 1 liegenden Zulaufbereich des Kraftstoffkanals 14 von einem Rücklauf 16 ab. In einem mittleren Bereich weist der Körper 2 eine Einschnürung 13 auf, durch welche innerhalb des Kraftstoffkanals 14 ein Ringraum 17 ausgebildet wird. Im Bereich der Einschnürung 13 ist im Körper 2 eine als Radialbohrung ausgeführte Drosselbohrung 4 ausgebildet, über welche der Ringraum 17 mit einer als Axialbohrung ausgeführten Bohrung 3 des Körpers 2 verbunden ist. Um schädliche Partikel von der

Drosselbohrung 4 fernzuhalten, ist dem Ringraum 17 ein Ringspalt 19 vorgelagert, der einen Spaltfilter ausbildet.

Um sicherzustellen, dass das Drosselelement 1 nur einer Richtung, und zwar in Richtung des Rücklaufs 16, durchströmt wird, ist in das Drosselelement 1 ein

Rückschlagventil 5 integriert. Dieses umfasst eine kugelförmiges Schließelement 8, das in der Bohrung 3 des Körpers 2 zwischen zwei Ventilsitzen 6, 7 hin und her beweglich aufgenommen ist. An dem Schließelement 8 ist eine Feder 9 abgestützt, die das Schließelement gegen einen ersten Ventilsitzes 6 vorspannt, der durch einen Absatz 10 innerhalb der Bohrung 3 ausgebildet wird. Die Feder 9 hält das

Rückschlagventil 5 geschlossen, wenn der Druck im Rücklauf 16 annähernd dem Druck im Zulaufbereich entspricht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass kein Kraftstoff aus dem Rücklauf 16 zurück in den Zulaufbereich gelangt.

Um Kraftstoff aus dem Zulaufbereich in den Rücklauf 16 abzuführen, muss das Rückschlagventil 5 entgegen der Federkraft der Feder 9 geöffnet werden. Dies ist der

Fall, wenn der Druck im Zulaufbereich einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, so dass das Schließelement 8 entgegen der Federkraft der Feder 9 vom Ventilsitz 6 abhebt (siehe Fig. 3). Bei weiter ansteigendem Druck im Zulaufbereich gelangt das Schließelement 8 zur

Anlage an dem weiteren Ventilsitz 7, der durch eine in die Bohrung 3 des Körpers 2 eingepresste Hülse 11 gebildet wird (siehe Fig. 4). Die Hülse 11 weist einen

Ringbund 12 auf, an dem die Feder 9 abgestützt ist.