Druckventil für Kraftstoffeinspritzpumpen

Abstract

 Es wird ein Druckventil (1) vorgeschlagen, das in die Förderleitung (4), die von einer Kraftstoffeinspritzpumpe zu einem Kraftstoffeinspritzventil (3) führt, eingebaut wird und ein Ventilschließglied (20) aufweist, das unter Einwirkung des Förderdruckes im wesentlichen die zur Einspritzung kommende Kraftstoffeinspritzmenge verdrängt. Zusätzlich kann durch im Bypass zum Ventilschließglied (20) vorgesehene Drosselquerschnitte Kraftstoff zur Sicherstellung eines Standdruckes in der Kraftstofförderleitung am Ventilschließglied vorbeiströmen. Zum Abbau von Druckwellen im Förderleitungsteil zwischen Druckventil und Einspritzventil nach Beendigung der Kraftstofförderung wird das Ventilschließglied unter Verdrängung von Kraftstoff durch die Drosselquerschnitte (20) verzögert in seine Schließstellung zurückgeführt, wobei zusätzlich der Standdruck durch eine Drosselbohrung (28), die von einem Rückschlagventil (30) kontrolliert wird, auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht von einem Druckventil nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Ein solches durch die DE-OS 31 12 100 bekanntes Druckventil weist als Ventilschließglied eine Ventilplatte auf, die einen Ventilsitz stirnseitig an einem Ringsteg hat, der zur Anlage an einem plattenförmigen Ventilkörper gelangt. Während des Kraftstofffördervorganges trennt dieses Ventilschließglied die Pumpenseite von der Einspritzventilseite der Förderleitung. Das Ventilschließglied bewegt sich dabei entgegen der Kraft der Rückstellfeder um eine Strecke vorwärts, die multipliziert mit der Fläche des Ventilschließgliedes das Einspritzvolumen ergibt abzüglich des Volumens, das am Umfang des Ventilkörpers durchströmt. Während der Spritzpause gelangt das Ventilschließglied unter Einwirkung der Rückstellfeder allmählich zu seinem Sitz am Ventilkörper zurück, wobei das dabei verdrängte Kraftstoffvolumen zum Teil durch den Drosselquerschnitt, den der Ventilkörper mit der ihn führenden Wandung bildet, zurückströmt.

[0002] Ein solches, scheibenförmiges Ventilschließglied hat jedoch den Nachteil, daß es leicht kippen und sich unter Umständen dabei verklemmen kann. Auch kann es zu einem ungleichmäßigen Einschlagen des Ringsteges auf dem vom Ventilkörper gebildeten Ventilsitz kommen, wenn das Ventilschließglied nicht ganz genau in der Radialebene geführt wird. Weiterhin ist mit dem bekannten Ventil nicht gewährleistet, daß nach Förderende das zugehörige Einspritzventil nicht doch einmal durch zwischen Druckventil und Einspritzventil sich reflektierende Druckwellen geöffnet werden kann, so daß es zur Nacheinspritzung von Kraftstoff kommt. Wird jedoch der Drosselquerschnitt am Ventilschließglied so groß gemacht, daß sich Druckwellen schnell abbauen, so kann es doch passieren, daß der Standdruck vor dem eigentlichen Schließen des Druckventils soweit absinkt, daß Verbrennungsgase aus dem Brennraum in das Kraftstoffsystem gelangen können.

Vorteile der Erfindung

[0003] Das erfindungsgemäße Druckventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das hier vorgesehene Rückschlagventil sowohl das Nacheinspritzen von Kraftstoff durch wirkungsvollen Abbau der Druckwellen vermeidet als auch sicher einen Standdruck einhält, der verhindert, daß Verbrennungsgase in die Förderleitung bzw. in das Kraftstoffsystem der Einspritzpumpe gelangen.

[0004] Durch die Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung gekennzeichnet. Sie werden im einzelnen in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert.

Zeichnung

[0005] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0006] Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Druckventil 1, das in das Gehäuse 2 einer nicht weiter dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe eingeschraubt ist und in einer Förderleitung 4 zwischen dem nicht dargestellten Pumpenarbeitsraum der Kraftstoffeinspritzpumpe und einem Einspritzventil3der zu versorgenden, nicht dargestellten Brennkraftmaschine sitzt. Das Druckventil weist dabei einen Anschlußstutzen 6, der in eine Gewindebohrung des Gehäuses eingeschraubt ist. Der Anschlußstutzen hat eine axiale Ausnehmung 8, die zur Einschraubseite hin offen ist und im wesentlichen die Form einer Sackbohrung hat. Koaxial zur axialen Ausnehmung geht von dieser eine Anschlußbohrung 10 ab, die in einem Anschlußnippel 11 des Anschlußstutzens mündet und somit die axiale Ausnehmung mit der Förderleitung 4 verbindet.

[0007] Die pumpenseitige Stirnseite 12 des Anschlußstutzens wird im eingeschraubten Zustand auf einen scheibenförmigen Ventilkörper 15 gepreßt, der an einer Schulter 16 im Grunde der Gewindesackbohrung 7 anliegt. Der Ventilkörper weist einen axialen Durchbruch 17 auf, der die axiale Ausnehmung 8 mit dem von der Gewindebohrung 7 abgehenden Förderleitungsteil 4b verbindet, der zum nicht weiter dargestellten Pumpenarbeitsraum führt.

[0008] Der Außendurchmesser des Ventilkörpers 15 ist gleich groß wie der Außendurchmesser des Anschlußstutzens im Bereich seiner Stirnseite 12, wobei Ventilkörper und Anschlußstutzen vorteilhaft mit Hilfe einer ringförmigen Klammer 18 speziell zu Transportzwecken zusammengehalten wird.

[0009] Im Innern der axialen Ausnehmung 8 ist ein Ventilschließglied 20 verschiebbar angeordnet, das im wesentlichen zylindrisch aufgebaut ist und an seinem Außenmantel Führungsflächen 21 in wenigstens zwei verschiedenen radialen Ebenen aufweist, die das Ventilschließglied innerhalb der axialen Ausnehmung 8 exakt führen und zugleich einen Drosselquerschnitt 22 zusammen mit der Wand der Ausnehmung 8 bilden. Über den Drosselquerschnitt ist der anschlußbohrungsseitige Teil der axialen Ausnehmung 8 mit dem ventilkörperseitigen Teil der Ausnehmung 8 verbindbar. Das Ventilschließglied hat ferner zur axialen Ausnehmung 8 hin einen Boden 23, auf dem eine Rückstellfeder 24 zur.Anlage kommt, die sich andererseits an der anschlußbohrungsseitige Stirnseite 25 der Ausnehmung 8 abstützt und bestrebt ist, das Ventilschließglied mit seiner pumpenseitigen Stirnseite 26 zur Anlage an den Ventilkörper 15 zu bringen. Dies Stirnseite des Ventilschließglieds ist plan geschliffen als Dichtfläche wie auch die angrenzende Stirnseite des Ventilkörpers plan geschliffen ist als Ventilsitz.

[0010] In der Mitte des Bodens 23 ist eine Drosselbohrung 28 vorgesehen, die von einer Einspritzpumpenseite her durch ein scheibenförmiges oder kugelförmiges Ventilglied 29 eines Rückschlagventils 30 verschließbar ist. Dieses weist eine Rückstellfeder 31 auf, die sich an einem Federteller 32 abstützt, der an einem in die Innenwand des Ventilschließgliedes 20 eingesetzten Sicherungsring 33 anliegt. Der Federteller weist einen axialen Durchbruch 34, so daß bei abgehobenem Ventilglied 29 eine durchgehende Verbindung der Förderleitung 4 hergestellt ist.

[0011] Wird beim Betrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe, in die das erfindungsgemäße Druckventil eingebaut ist, Kraftstoffzur Brennkraftmaschine gefördert, so wird unter dem Druck des über die Förderleitung 4 zugeführten Kraftstoffes das Ventilschließglied 20 von seinem Sitz am Ventilkörper 15 abgehoben. Das Rückschlagventil 30, das durch die Rückstellfeder 31 und den Kraftstofförderdruck in Schließrichtung beaufschlagt ist, ist zu diesem Zeitpunkt natürlich verschlossen. Sobald das Ventilschließglied 20 von einem Sitz abgehoben hat, kann Kraftstoff durch die Drosselquerschnitte 22 in den anschlußbohrungsseitigen Teil der axialen Ausnehmung 8 gelangen und es wird weiterhin das Ventilschließglied unter Einwirkung des Förderdruckes entgegen der Kraft der Rückstellfeder 24 in Förderrichtung bewegt. Dabei verdrängt es eine Kraftstoffmenge, die zusammen mit dem über die Drosselquerschnitte zufließende Kraftstoffmenge die Gesamtkraftstoffeinspritzmenge ergibt. Die Aufteilung der beiden Teilmengen kann durch die Größe der Drosselquerschnitte bestimmt werden. Bei der Bemessung ist zu berücksichtigen, daß der Drosselquerschnitt mindestens so groß sein muß, daß während das Ventilschließglied von seinem Sitz abgehoben hat, die Einspritzmenge und eine Zusatzmenge, die einen Standdruck in der Kraftstofförderleitung zwischen Druckventil und Einspritzventil gewährleisten soll, hindurchfließen kann. Im wesentlichen stellt aber das Ventilschließglied einen Trennkolben dar, d. h. daß der wesentliche zur Einspritzung gelangende Kraftstoff durch Verschieben des Ventilschließgliedes gefördert wird. Hierbei werden die Drosselverluste des durch den Drosselquerschnitt überströmenden Kraftstoffs sehr gering gehalten, so daß höchste Einspritzdrücke erzielt werden können.

[0012] Nach Beendigung des Fördertaktes wird das Ventilschließglied unter Einwirkung der Rückstellfeder 24 wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt, wobei der dabei verdrängte Kraftstoff über die Drosselquerschnitte 22 überströmen kann. Die Drosselquerschnitt bestimmen dabei die Rückstellgeschwindigkeit des Ventilschließgliedes 20. Treffen nun nach dem Schließen des Einspritzventils nach Förderende reflektierte Druckwellen auf das Ventilschließglied auf, so werden diese durch die rückweichende Bewegung des Ventilschließgliedes schnell abgebaut. Weiterhin wird dabei auch das Rückschlagventil 30 geöffnet, so daß Kraftstoff über die Drosselbohrung 28 zurückströmen kann und dabei die Druckspitze der Reflexionsdruckwelle weiterhin abgebaut wird. Auch dieser während der Rückstellbewegung des Ventilschließglieds überströmende Kraftstoff gelangt im Bypass wieder über die Drosselquerschnitt 22 zurück. Das Rückschlagventil 30 ist aber auch selbst nach dem Wiederaufsetzen des Ventilschließglieds auf dem Ventilkörper 15 wirksam und garantiert einen exakten Standdruck in der Förderleitung 4 zwischen Druckventil 1 und Einspritzventil 3.

[0013] Um ein Kippen des Ventilschließgliedes in der Bohrung der axialen Ausnehmung 8 zu vermeiden, ist das Spiel zwischen denn Führungsflächen 21 und der Wand der axialen Ausnehmung sehr gering gehalten. Damit wird vermieden, daß das Ventilschließglied schief auf den Ventilkörper aufsetzen kann, was zur Zerstörung des Dichtsitzes führen könnte. Der Drosselquerschnitt 22, der an sich durch ein Untermaß des Ventilkörperaußendurchmessers gegenüber dem Durchmesser der axialen Ausnehmung hergestellt werden kann, kann auch durch Drosselnuten, wie sie auch in der Figur eingezeichnet sind,.verwirklicht werden. Dies hat den Vorteil, daß insbesondere eine sehr exakte enge Führung mit dem vorerwähnten Zweck gewährleistet wird.

[0014] In der Zeichnung ist das Rückschlagventil mit einem scheibenförmigen Ventilglied 29 versehen. Dieses kann vorteilhafterweise auch ein kugelförmiges Ventilschließglied sein, das unter Zwischenschaltung eines geführten Federtellers von der Rückstellfeder 31 beaufschlagt wird. Diese, die sich im ausgeführten Beispiel an einem mit dem Ventilschließglied 20 verbundenen Sitz abstützt, kann in alternativer Ausgestaltung auch sich an dem Ventilkörper 15 ortsfest abstützen, was vorteilhaft für die Einstellung des Öffnungsdruckes des Rückschlagventils 30 ist.

Ansprüche

1. Druckventil zum Einbau in die Förderleitung (4) zwischen einem Pumpenarbeitsraum einer Kraftstoffeinspritzpumpe und dem Einspritzventil (3) der zu versorgenden Brennkraftmaschine mit einem Anschlußstutzen (6), der auf der Einspritzpumpenseite eine axiale, zylindrische Ausnehmung (8) aufweist, von der aus eine Anschlußbohrung (10) zu einem Anschluß für die Förderleitung am Anschlußstutzen führt, mit einem mit einem Ventilsitz (14) versehenen Ventilkörper (15), der mit einem axialen Durchbruch (17) versehen ist und auf dessen äußeren Rand die Stirnseite (12) des Anschlußstutzens im Einbauzustand gepreßt ist und mit einem beweglichen Druckventilschließglied (20), das in der zylindrischen Ausnehmung (8) geführt ist und dort zusammen mit der Wand der Ausnehmung einen Drosselquerschnitt (22) bildet und von einer sich am anschlußbohrungsseitigen Ende der zylindrischen Ausnehmung (8) abstützenden Rückstellfeder (24) belastet und im Einbauzustand mit seiner Dichtfläche (26) auf den Ventilsitz (14) am Ventilkörper gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied eine zylindrische Wand aufweist, an deren Mantelfläche Führungsflächen (21) vorgesehen sind, zwischen denen und der zylindrischen Ausnehmung (8) der Drosselquerschnitt (22) vorgesehen ist, daß die pumpenarbeitsraumseitige Stirnseite (26) des Ventilschließglieds (20) als Dichtfläche ausgebildet ist und daß das Ventilschließglied eine Durchgangsbohrung (28) aufweist, die durch ein Ventilglied (29) verschließbar ist, das von einer pumpenarbeitsraumseitig vorgesehenen Rückstellfeder (31) in Schließrichtung belastet ist.

2. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückstellfeder an einem Teil des Ventilschließglieds (20) abstützt.

3. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückstellfeder (31) ortsfest abstützt.

4. Druckventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (29) zusammen mit dem Ventilschließglied (20) ein Flachsitzventil bildet.

Zeichnung