Titel

Ventil für ein Kraftstoffeinspritzsvstem

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere zur Verwendung als Saugventil in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, umfassend einen, in einem Gehäuse verschiebbar geführten Ventilkolben, welcher in einer Schließstellung durch einen Kontakt mit einem, am Gehäuse vorgesehenen Ventilsitz einen Zulauf von einem Druckraum trennt, während durch eine Überführung des Ventilkolbens in eine Öffnungsstellung und einem damit verbundenen Abheben aus dem Ventilsitz der Zulauf mit dem Druckraum verbindbar ist.

Aus der DE 10 2005 026 511 A1 ist ein derartiges Ventil bekannt, bei welchem ein Ventilkolben in einem Gehäuse verschiebbar geführt ist und über einen Ventilteller bei Kontakt mit einem, am Gehäuse ausgebildeten Ventilsitz einen Zulauf von einem Druckraum abtrennt. An seinem, dem Druckraum abgewandten Ende steht der Ventilkolben des Weiteren mit einem Federteller in Verbindung, durch welchen die Vorspannkraft einer Rückstellfeder auf den Ventilkolben übertragen und hierdurch der Ventilkolben in den Ventilsitz gedrückt wird. Um gute Fülleigenschaften über das Ventil erreichen zu können, ist der Zulauf mittels zweier, transversal zur Bewegungsrichtung des Ventilkolbens ausgerichteter Kanäle gebildet, die trichterförmig in Richtung des Ventilkolbens verlaufen und im Bereich des Ventilkolbens über Verrundungen verfügen. Dabei werden durch die Verrun- dungen negative Strömungseinflüsse, wie beispielsweise ein Strömungsabriss oder Verwirbelungen, erheblich reduziert.

Ein Ventil des Standes der Technik weist allerdings den Nachteil auf, dass die Gestaltung der Kanäle des Zulaufs einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand mit sich bringt. Insbesondere bei einem, in einem Pumpengehäuse in- tegrierten Ventil gestaltet sich die Ausbildung der Verrundungen äußerst schwierig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil zur Verfügung zu stellen, das insbesondere zur Verwendung als Saugventil in einem Kraftstoffeinspritzsystem geeignet ist und sich bei guten Strömungseigenschaften durch einen niedrigen Herstellungsaufwand auszeichnet. Des Weiteren sollte sich ein derartiges Ventil möglichst einfach in ein Gehäuse integrieren lassen.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauffolgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der Ventilsitz an einer Bohrung zur Führung des Ventilkolbens im Gehäuse ausgebildet ist und der Ventilkolben in Form eines Hohlkörpers vorliegt. Dabei sind in diesem Hohlkörper mehrere Querbohrungen vorgesehen, um in der Öffnungsstellung des Ventilkolbens ein Fließen von Fluid aus dem Zulauf in den Druckraum zu ermöglichen.

Vorteile der Erfindung

Durch das Zuführen des Fluides zum Druckraum über den, als Hohlkörper ausgebildeten Ventilkolben und mittels der Querbohrungen kann die Strömungscharakteristik entsprechend der Gestaltung der Querbohrungen variiert werden. So kann durch Größe und Lage, sowie Ausrichtung der Bohrungen eine optimale Strömung aus dem Zulauf in den Druckraum ermöglicht werden. Dabei ist der Herstellungsaufwand des Ventils erheblich vermindert, da diese Variationen der Querbohrungen auf einfache Art und Weise am Ventilkolben direkt vorgenommen werden können. Zudem müssen an dem Ventil und insbesondere am Gehäuse keine weiteren Veränderungen vorgenommen werden.

Der Begriff „Querbohrungen" meint hierbei nicht ausschließlich kreisrunde Durchbrüche im Ventilkolben, sondern umfasst auch andere Querschnittskonturen, wie beispielsweise ovale oder polygone Querschnitte. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilkolben im Bereich der Führungsbohrung und unmittelbar oberhalb des Ventilsitzes eine umlaufende Einwölbung auf. Mittels dieser Einwölbung wird das Strömungsverhalten im Bereich des Ventilsitzes bei Öffnungsstellung des Ventilkolbens weiter verbessert.

In Weiterbildung der Erfindung liegen die mehreren Querbohrungen in Form mehrerer radialer Zulaufbohrungen im Bereich des Zulaufs und in Form mehrerer schräger Ablaufbohrungen im Bereich des Ventilsitzes vor, wobei die Zulauf- und die Ablaufbohrungen jeweils äquidistant zueinander am Umfang des Ventilbolzens verteilt sind. Durch das Vorsehen der Bohrungen unmittelbar im Bereich des Zulaufs und des Ventilsitzes kann eine verbesserte Zuführung des Fluides zum Ventilsitz erfolgen. Hierbei haben sich im Bereich des Zulaufs acht Zulaufbohrungen und im Bereich des Ventilsitzes vier Ablaufbohrungen als vorteilhaft erwiesen.

Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung setzt sich der Ventilkolben aus einer Hülse und einem Ventiltellerelement zusammen. Vorteilhafterweise kann der Ventilkolben hierdurch aus geeigneten Materialpaarungen zusammengesetzt werden. So ist es denkbar, das Ventiltellerelement aus einem gehärteten Material auszuführen, um einem Verschleiß aufgrund des Auftreffens auf den Ventilsitz des Gehäuses und aufgrund des einwirkenden Hochdrucks aus dem Druckraum vorzubeugen.

Zweckmäßigerweise ist das Ventiltellerelement an der Hülse angeschweißt. Hierdurch wird eine zuverlässige Verbindung zwischen beiden Bauteilen garantiert.

In Weiterbildung der Erfindung ist an einem, dem Druckraum abgewandten Ende des Ventilkolbens ein Federteller aufgepresst, welcher den Kontakt zu einer Rückstellfeder herstellt. Mittels eines derartigen Aufbaus kann auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Art und Weise ein Halten des Ventilkolbens im Ventilsitz im unbetätigten Zustand garantiert werden.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Ventilkolben aus gehärtetem Stahl besteht. Hierdurch wird eine ausreichende Festigkeit des Systems sichergestellt. Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand einer Figur näher dargestellt.

Ausführungsform der Erfindung

Die einzige Figur zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Ventils, bei welchem ein Ventilkolben 1 in einem Gehäuse 2 verschiebbar geführt ist und bei Kontakt mit einem, am Gehäuse 2 ausgebildeten Ventilsitz 3 einen Zulauf 4 von einem Druckraum 5 trennt. Dabei liegt der Zulauf 4 in Form eines Kanals vor, der exzentrisch in einen Sammelraum 6 einmündet und diesem Fluid in Form von Kraftstoff zuführt. Der Druckraum 5 bildet den Hochdruckraum eines Pumpenelements 7 einer Hochdruckkraftstoffpumpe aus, in welchem bei einer entsprechenden Bewegung des Pumpenelements 7 Kraftstoff auf Hochdruck verdichtet werden kann.

Der Ventilkolben 1 setzt sich aus einer Hülse 8 und einem Ventiltellerelement 9 zusammen, wobei er über die Hülse 8 in einer Bohrung 10 des Gehäuses 2 verschiebbar geführt ist. Am Ende dieser Bohrung 10 ist auf Seiten des Druckraumes 5 zudem der Ventilsitz 3 ausgebildet, mit welchem das Ventiltellerelement 9 in einer geschlossenen Stellung des Ventilkolbens 1 in Kontakt steht. Am, dem Druckraum 5 abgewandten Ende des Ventilkolbens 1 ist des Weiteren ein Federteller 1 1 aufgepresst, der die Vorspannkraft einer Rückstellfeder 12 auf die Hülse 8 des Ventilkolbens 1 überträgt und hierüber für ein Halten des Ventiltellerelements 9 im Ventilsitz 3 sorgt. Um einen möglichst zuverlässigen Zusammenhalt der Baugruppe des Ventilkolbens 1 zu erzielen, sind die Hülse 8 und das Ventiltellerelement 9 über eine Schweißverbindung miteinander zusammengefügt. Dementsprechend kann das Ventiltellerelement 9 aus einem Material größerer Härte ausgeführt werden, um einem Verschleiß aufgrund der im Druckraum 5 auftretenden, hohen Drücke und aufgrund der Belastungen beim Auftreffen auf den Ventilsitz 3 entgegenwirken zu können.

Um nun den, über den Zulauf 4 in den Sammelraum 6 beförderten Kraftstoff mit möglichst optimalen Strömungseigenschaften dem Druckraum 5 bei einer Öffnungsstellung des Ventilkolbens 1 zuführen zu können, sind an der Hülse 8 und im Bereich des Zulaufs 4 mehrere Zulaufbohrungen 13a bis 13f und im Bereich des Ventilsitzes 3 mehrere Ablaufbohrungen 14a bis 14c vorgesehen. Die Zulaufbohrungen 13a bis 13f sind dabei als radiale und äquidistant zueinander am Umfang der Hülse 8 platzierte Bohrungen ausgestaltet, über welche der Kraftstoff aus dem Sammelraum 6 ungehindert in das Innere der Hülse 8 strömen kann. Die Ablaufbohrungen 14a bis 14c liegen hingegen in Form, in Richtung des Ventilsitzes 3 geneigter Bohrungen vor, die ein Herausströmen aus dem Inneren der Hülse 8 unter Vermeidung negativer Strömungseinflüsse ermöglichen. Im Bereich der Bohrung 10 und unmittelbar oberhalb des Ventilsitzes 3 verfügt der Ventilkolben 1 zudem über eine umlaufende Einwölbung 15, durch welche das Einströmen in den Druckraum 5 in der Öffnungsstellung des Ventilkolbens 1 weiter verbessert wird.

Wird nun bei Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe im Druckraum 5 aufgrund der Bewegung des Pumpenelements 7 ein Unterdruck erzeugt, so wird der Ventilkolben 1 entgegen der Rückstellfeder 12 in die Öffnungsstellung gezogen und damit das Ventiltellerelement 9 aus dem Ventilsitz 3 bewegt. Daraufhin wird das Strömen von, über den Zulauf 4 in den Sammelraum 6 gelangten Kraftstoff über die Zulaufbohrungen 13a bis 13f in das Innere der Hülse 8 und von dort über die Ablaufbohrungen 14a bis 14c in den Druckraum 5 ermöglicht. Bei einer anschließenden Verdichtungsbewegung des Pumpenelements 7 wird der Ventilkolben 1 aufgrund des im Druckraum 5 ansteigenden Druckes und begünstigt durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder 12 mit dem Ventiltellerelement 9 wieder in den Ventilsitz 3 gedrückt. Ab einem Kontakt mit dem Ventilsitz 3 wird das Nachströmen von Kraftstoff in den Druckraum 5, sowie ein Rückströmen aus diesem unterbunden.

Mittels des erfindungsgemäßen Ventils können optimale Strömungseigenschaften mit niedrigem Herstellungsaufwand, nur durch eine entsprechende Gestaltung der Zulaufbohrungen 13a bis 13f, sowie der Ablaufbohrungen 14a bis 14c erzielt werden. Ferner lassen sich auch sehr komplexe Konturen auf einfache Art und Weise am Ventilkolben 1 fertigen. Dabei ist je nach gewünschter Materialzusammensetzung auch eine einteilige Ausführung des Ventilkolbens 1 denkbar.