DE102007001373A1

DE102007001373A1 - Statische abgedichtete Hochdruckkraftstoffpumpe und Verfahren

Info

Publication number: DE102007001373A1
Application number: DE102007001373A
Authority: DE
Inventors: Craig D. Clawson Marriott; Karl J. Kreder Iii
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-08-16
Also published as: CN101000026A; CN101000026B; US7677155B2; US20070166174A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum statischen Abdichten einer Kraftstoffpumpe der hin- und herbewegenden Art, wie beispielsweise einer direkt einspritzenden Hochdruckkolbenkraftstoffpumpe. Die erste Ausführungsform der Erfindung ist eine Kraftstoffpumpe, welche einen Pumpenkörper, ein Kraftstoffreservoir in dem Pumpenkörper, wobei das Kraftstoffreservoir zum Bereithalten von Kraftstoff in der Lage ist, und einen an dem Pumpenkörper befestigten Balg umfasst, wobei der Balg eine dehnbare Membran ist, welche als statische Dichtung wirkt. Die zweite Ausführungsform umfasst ferner eine innerhalb des Pumpenkörpers und benachbart zu dem Kraftstoffreservoir angeordnete Membrandichtung und ein benachbart zu der Membrandichtung angeordnetes Arbeitsfluidreservoir, wobei das Arbeitsfluidreservoir zum Bereithalten von Fluid in der Lage ist. Die Membrandichtung ist eine statische Dichtung, welche das Arbeitsfluidreservoir und das Kraftstoffreservoir voneinander trennt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum statischen Abdichten einer Kraftstoffpumpe der hin- und herbewegenden Art, wie beispielsweise einer direkt einspritzenden Hochdruckkolbenkraftstoffpumpe.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Eine Kraftstoffpumpe ist ein Bauteil, welches zum Ansaugen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank und zur Lieferung des Kraftstoffs an die anderen Komponenten des Kraftstoffsystems eines Fahrzeugs verwendet wird. Es muss verhindert werden, dass der Kraftstoff in den Motor entweicht. Konventionelle direkt einspritzende Hochdruckkraftstoffpumpen verwenden bei der Isolierung des Kraftstoffs von dem Motor eine gewisse Ausgestaltung von dynamischen Dichtungen. Das Risiko von Fehlermöglichkeiten bei dieser Dichtung kann durch die Verwendung einer statischen Dichtung reduziert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum statischen Abdichten einer Kraftstoffpumpe der hin- und herbewegenden Art, wie beispielsweise eine direkt einspritzende Hochdruckkolbenkraftstoff pumpe. Die Erfindung ist für eine motorangetriebene oder mechanische Kraftstoffpumpe vorgesehen.

Die erste Ausführungsform der Erfindung ist eine Kraftstoffpumpe, welche einen Pumpenkörper, ein Kraftstoffreservoir im Inneren des Pumpenkörpers umfasst, wobei das Kraftstoffreservoir zum Bereithalten von Kraftstoff in der Lage ist, und welche einen an dem Pumpenkörper befestigten Balg aufweist, wobei der Balg eine dehnbare Membran ist, welche sich ausreichend in einer abdichtenden Beziehung mit dem Pumpenkörper befindet, um als eine statische Dichtung zu wirken.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Kraftstoffpumpe ferner einen zu dem Balg benachbart angeordneten und in dem Pumpenkörper verschiebbaren beweglichen Kolben, wobei der Kolben in Kontakt mit dem Kraftstoffreservoir steht und Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir überträgt. Der Balg befindet sich ausreichend in einer abdichtenden Beziehung mit dem Kolben, um als eine statische Dichtung zu wirken.

Die zweite Ausführungsform umfasst ferner eine innerhalb des Pumpenkörpers und benachbart zu dem Kraftstoffreservoir angeordnete Membrandichtung und ein benachbart zu der Membrandichtung angeordnetes Arbeitsfluidreservoir, wobei das Arbeitsfluidreservoir zum Bereithalten eines Arbeitsfluides in der Lage ist, welches kein Motoröl sein muss. Die Membrandichtung ist eine statische Dichtung, welche das Arbeitsfluidreservoir von dem Kraftstoffreservoir trennt. Der Kolben steht in Kontakt mit dem Arbeitsfluidreservoir und überträgt Arbeit auf das Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir. Das Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir überträgt wiederum Arbeit auf die Membrandichtung. Die Membrandichtung überträgt wiederum Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir.

Diese Erfindung verwendet statische Dichtungen, so dass die Kraftstoffpumpe vollständig in sich geschlossen ist und das Arbeitsfluid unabhängig von dem Motor ist. Die Dichtung wird während der Bewegung der hin- und herbewegenden Struktur, welche in der bevorzugten Ausführungsform der Kolben ist, aufrechterhalten. Dieses schafft Vorteile gegenüberkonventionellen Pumpenanordnungen. Die vorliegende Erfindung wird auf einfache Weise in eine bestehende Architektur integriert, benötigt kein Motoröl und kann ein ideales Arbeitsfluid verwenden.

Die vorstehenden Merkmale und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Art und Weisen zur Ausführung der Erfindung leicht ersichtlich, wenn sie mit den beiliegenden Zeichnungen in Verbindung gebracht werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer statisch abgedichteten Kolbenhochdruckkraftstoffpumpe, welche das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt; und
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer statisch abgedichteten Kolbenhochdruckkraftstoffpumpe, welche das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Erfindung betrifft das statische Abdichten einer Kraftstoffpumpe der hin- und herbewegenden Art. Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist eine direkt einspritzende Hochdruckkolbenkraftstoffpumpe beschrieben. Die Erfindung kann bei anderen geeigneten Arten von Kraftstoffpumpen angewandt werden.
Erste Ausführungsform
Mit Bezug auf 1 ist eine Querschnittsansicht einer statisch abgedichteten Kolbenhochdruckkraftstoffpumpe 10 dargestellt. Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die statisch abgedichtete Kraftstoffpumpe 10 einen Balg 12, ein Kraftstoffreservoir 16 und einen Pumpenkörper 18. Die statisch abgedichtete Kraftstoffpumpe 10 umfasst ferner eine Struktur der hin- und herbewegenden Art wie beispielsweise einen beweglichen Kolben 22. Der Kolben 22 ist benachbart zu dem Balg angeordnet und in dem Pumpenkörper 18 verschiebbar.
Der Balg 12 ist eine dehnbare Membran, welche als eine statische Dichtung wirkt. Statische Dichtungen weisen eine längere Lebensdauer auf und sind haltbarer als dynamische Dichtungen. Der Balg 12 ist physikalisch an dem Pumpenkörper 18 befestigt und umgibt und umspannt den Kolben 22. Er kann mittels einer statischen Dichtung an dem Pumpenkörper 18 befestigt sein oder im Falle eines Metallbalgs an dem Pumpenkörper 18 angeschweißt sein. Der Balg 12 kann aus einem Elastomer, rostfreiem Stahl, Gummi oder anderen geeigneten Materialien, welche eine ausreichende Elastizität aufweisen, um sich auszudehnen und zusammenzuziehen, aufgebaut sein. Der Balg 12 kann gewellt sein, um eine Nachgiebigkeit bei dem Material zu schaffen. Der Balg 12 ist zu dem Pumpenkörper 18 und zu dem Kolben 22 statisch abgedichtet.
Das Kraftstoffreservoir 16 ist in dem Pumpenkörper 18 aufgenommen und kann Benzin oder einen anderen geeigneten Kraftstoff aufnehmen. Das Kraftstoffreservoir 16 umfasst ein Volumen in dem Pumpenkörper 18. Das Kraftstoffreservoir 16 kann im Rahmen der Erfindung viele unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen. Der Kolben 22 ist in einer Bohrung 20 angeordnet, welcher eine hohle zylindrische Struktur ist. Eine Feder 24 umgibt den Kolben 22.
Der Kolben 22 ist infolge eines entweder direkten oder indirekten Kontakts mit einem Nockenbuckel 26 hin- und herbewegbar oder beweglich. Der Nockenbuckel 26 übt entweder direkt oder indirekt Kraft auf den Kolben 22 aus. Der Nockenbuckel 26 kann in direktem Kontakt mit einem Rollenhebelmitnehmer oder einem Stößelmitnehmer (nicht dargestellt) stehen, welcher wiederum Kraft auf den Kolben überträgt. Die Mitnehmer sind Vorrichtungen, welche es dem Nockenbuckel 26 ermöglichen, leichter mit dem Kolben zusammenzuwirken; sie reduzieren die Reibung, und sind in der Lage, der Belastung des Zusammenwirkens mit dem Nockenbuckel 26 standzuhalten. Die Feder 24 gewährleistet auf eine vorspannende Weise, dass zwischen dem Kolben 22 und dem Nockenbuckel 26 ein ausreichender Anpressdruck besteht, um den Kolben nach dem Hineindrücken durch den Nockenbuckel 26 zurückzuziehen.
Der Kolben 22 steht in Kontakt mit dem Kraftstoffreservoir 16, um dem Kolben 22 das Ausüben einer Kraft zu ermöglichen, welche Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16 überträgt. Das Kraftstoffreservoir 16 ist benachbart zu dem Kolben 22 angeordnet, so dass der Kolben 22 in dem Kraftstoffreservoir aufgenommen werden kann, um Arbeit an dem in dem Kraftstoffreservoir 16 aufgenommenen Kraftstoff zu verrichten. Diese Arbeit besteht in der Form einer Kompression und Verdrängung des Kraftstoffs.
Das Kraftstoffreservoir 16 weist einen Einlass I und einen Auslass O auf. In der Nähe des Kraftstoffreservoirs können Dosiervorrichtungen hinzugefügt sein, um den Kraftstoffvolumenstrom durch das Kraftstoffreservoir 16 zu steuern. Der Auslass O weist ein Hochdruckrückschlagventil 28 auf, so dass es dem Kraftstoff gestattet wird, durch den Auslass O zu fließen, wenn der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16 auf einen vorbestimmten Druck komprimiert ist. Der Einlass I wird durch ein elektromagnetisches Steuerventil 32 dosiert und führt zu einer Niederdruckquelle (nicht dargestellt). Das elektromagnetische Steuerventil 32 wird durch ein Solenoid 30 betätigt. Das elektromagnetische Steuerventil 32 sperrt den Einlass I von seiner Niederdruckquelle ab. Die beiden Ventile 28 und 32 wirken zusammen, um es zu ermöglichen, dass der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16 von der Niederdruckquelle an dem Einlass I isoliert ist. Der Kraftstoff kann durch die Verschiebung des Kolbens bis zu dem Freigabedruck des Rückschlagventils 28 an dem Auslass O komprimiert werden, wobei zu diesem Zeitpunkt dem Kraftstoff ein Ausströmen aus dem Auslass O ermöglicht wird.
Im Betrieb strömt der Kraftstoff infolge der Druckdifferenz zwischen der Niederdruckquelle am Einlass I und dem Kraftstoffreservoir 16 über den Einlass I in das Kraftstoffreservoir 16. Diese Niederdruckquelle wird typischerweise durch eine elektrische Niederdruckbenzinpumpe, wie beispielsweise jene, die aus einer Verwendung bei einer Kraftfahrzeugsaugrohreinspritzung bekannt sind, bereitgestellt.
Die Verschiebung und die Kraft, welche auf den Kolben 22 wirken, übertragen Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16. Der Kraftstoff wird verdrängt und bis zu einem Freigabedruck des Rückschlagventils 28 am Auslass O komprimiert, wobei an diesem Punkt dem Kraftstoff ein Ausströmen aus dem Auslass O ermöglicht wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform führt der Auslass O zu einer Kraftstoffverteilerleiste (nicht dargestellt), welche direkt einspritzende Einspritzdüsen mit Hochdruckkraftstoff versorgt.
Sobald der Kraftstoff das Kraftstoffreservoir 16 verlässt, drückt die Feder 24, welche um den Kolben 22 herum gelagert ist, den Kolben 22 in seine vollständig ausgefahrene Position. Gleichzeitig mit dem Zurückführen des Kolbens 22 in seine vollständig zurückgezogene Position durch die Feder 24 wird das elektromagnetische Steuerventil 32 geöffnet, wodurch es ermöglicht wird, dass das Kraftstoffreservoir 16 durch den Einlass I noch einmal mit Kraftstoff von der Niederdruckquelle gefüllt wird. Es wird dem Kraftstoff ermöglicht, mit einer relativ geringen Rate, welche auf dem Abstand des Kolbens 22 und der Bohrung 20 beruht, auf natürliche Weise an dem Kolben 22 vorbei zu strömen oder zu wandern. Der wandernde Kraftstoff wird sich dann in dem Balg aufgenommen befinden, welcher sich ausdehnen kann, um den wandernden Kraftstoff zu beherbergen.
In dem Pumpenkörper 18 ist ein Rückschlagventil 33 aufgenommen, welches mit dem Kraftstoffreservoir 16 und dem Balg 12 verbunden ist. Das Rückschlagventil 33 ermöglicht jeglichem, in dem Kraftstoffreservoir 16 aufgenommenen Kraftstoff, welcher aufgrund der großen Druckdifferenz an dem Kolben 22 vorbei wandert, auf eine unidirektionale Weise von dem Balg 12 zurück in das Kraftstoffreservoir 16 auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 22 zu strömen, wenn sich der Balg zusammenzieht.
Der Balg 12 ist eine dehnbare Membran und weist einen gewissen Nachgiebigkeitsgrad auf, um sich auszudehnen oder aufzuweiten und zusammenzuziehen; wenn daher der wandernde Kraftstoff in den Balg eingebracht wird, erhöht er den Druck in dem Balg 12, und der Balg kann sich aufweiten. Dieser Druck ermöglicht ein Öffnen des Rückschlagventils 33, welches einen Bypass zwischen dem Kraftstoffreservoir 16 in dem Pumpenkörper 18 und dem Balg 12 darstellt, wobei an diesem Punkt der Kraftstoff durch den Bypass in das Kraftstoffreservoir 16 zurückgeführt wird.
Zweite Ausführungsform
Mit Bezug auf 2 ist eine statisch abgedichtete Kraftstoffpumpe 10' gezeigt, welche die zweite Ausführungsform der Erfindung darstellt. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine Membrandichtung 34' zusätzlich zu dem Balg 12' und den anderen Komponenten der oben beschriebenen ersten Ausführungsform innerhalb des Pumpenkörpers 18' angeordnet. Ein Arbeitsfluidreservoir 36' ist zu der Membrandichtung 34' benachbart hinzugefügt. Die Membrandichtung 34' ist eine statische Dichtung, welche das Arbeitsfluidreservoir 36' und ein Kraftstoffreservoir 16' voneinander trennt. Die Membrandichtung 34' definiert zumindest teilweise das Kraftstoffreservoir 16', und das Arbeitsfluidreservoir 36' ist zumindest teilweise durch die Membrandichtung 34' definiert.
Das Arbeitsfluidreservoir 36' ist zum Bereithalten eines Arbeitsfluids in der Lage. Das Arbeitsfluid kann ein silikonbasiertes Öl oder ein anderes für diese Anwendung geeignetes Material sein. Das Arbeitsfluid kann ein Motoröl sein. Idealerweise weist das Arbeitsfluid ein hohes Kompressionsmodul auf, um nicht kompressibel zu sein, und ist stabil, d.h. es weist eine minimale Viskositätsänderung zwischen der maximalen und minimalen Betriebstemperatur der Kraftstoffpumpe 10' auf.
Die Kraftstoffpumpe 10' umfasst ferner eine Struktur der hin- und hergehenden Art wie beispielsweise einen beweglichen Kolben 22'. Der Kolben 22' ist benachbart zu dem Balg 12' und in dem Pumpenkörper 18' verschiebbar. Der Kolben 22' läuft in einer Bohrung 20', einer hohlen Struktur, deren eines Ende in Kontakt mit dem Arbeitsfluidreservoir 36' steht, um dem Kolben 22' zu ermöglichen, eine Kraft auf das Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir 36' auszuüben und dadurch Arbeit über die Membrandichtung 34' auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16' zu übertragen.
Auf der anderen Seite der Bohrung 20', welche dem Arbeitsfluidreservoir 36' gegenüber liegt, befindet sich der Balg 12', welcher sowohl gegen den Pumpenkörper 18' als auch gegen den Kolben 22' abgedichtet ist. Dieses schafft einen statisch abgedichteten Bereich zwischen dem Pumpenkörper 18', der Membrandichtung 34' und dem Balg 12', in welchem dem Kolben 22' ermöglicht wird, sich translational zu bewegen. Der Kolben 22' ist infolge eines entweder direkten oder indirekten Kontakts mit einem Nockenbuckel 26' translational beweglich. Der Nockenbuckel 26' übt entweder direkt oder indirekt eine Kraft auf den Kolben 22' aus, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel oben beschrieben wurde.
Durch eine Reihe von Vorgängen überträgt der Kolben 22' Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16'. Der Kolben 22' steht in Kontakt mit dem Arbeitsfluidreservoir 36' und überträgt Arbeit auf das Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir 36', indem er das Arbeitsfluid komprimiert und verdrängt. Das Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir 36' überträgt wiederum Arbeit auf die Membrandichtung 34'. Die Membrandichtung 34' überträgt wiederum Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16'.
Die Membrandichtung 34' ist für Fremdkörper undurchlässig und verhindert, dass Fremdkörper in den Kolben 22' und die Bohrung 20' eindringen. Eine konventionelle dynamische Dichtung kann über mehrere Zyklen zu einem Entweichen von Kraftstoff führen. Das Hinzufügen von statischen Dichtungen, wie beispielsweise die Membrandichtung 34' und der Balg 12,' ermöglichen die Verwendung eines separaten Arbeitsfluids, während ein Entweichen des Arbeitsfluids in den Kraftstoff und andere Teile des Motors (nicht dargestellt) minimiert wird. Die Membrandichtung 34' kann aus einem Elastomer, rostfreiem Stahl, Gummi oder anderen geeigneten Materialien, welche eine ausreichende Elastizität aufweisen, aufgebaut sein und kann gewellt sein, um bei dem Material eine Nachgiebigkeit schaffen.
Der Betrieb der Kraftstoffpumpe 10' bei der zweiten Ausführungsform ist ähnlich zu der ersten Ausführungsform. Das Kraftstoffreservoir 16' weist einen Einlass I' und einen Auslass O' auf. Der Auslass O' weist ein Hochdruckrückschlagventil 28' auf, so dass es dem Kraftstoff gestattet wird, durch den Auslass O' zu fließen, wenn der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16' auf einen vorbestimmten Druck komprimiert wird. Der Einlass I' wird durch ein elektromagnetisches Steuerventil 32' dosiert und führt zu einer Niederdruckquelle (nicht dargestellt). Das elektromagnetische Steuerventil 32' wird durch ein Solenoid 30' betätigt. Das elektromagnetische Steuerventil 32' sperrt den Einlass I' von seiner Niederdruckquelle ab. Die beiden Ventile 38' und 32' wirken zusammen, um es zu ermöglichen, dass der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir 16' von der Niederdruckquelle an dem Einlass I' isoliert wird. Der Kraftstoff kann bis zu dem Freigabedruck des Rückschlagventils 28' an dem Auslass O' komprimiert werden, wobei zu diesem Zeitpunkt dem Kraftstoff das Ausströmen aus dem Auslass O' ermöglicht wird.
Im Betrieb strömt der Kraftstoff infolge des Druckes der Niederdruckquelle an dem Einlass I' über den Einlass I' in das Kraftstoffreservoir 16'. Diese Niederdruckquelle wird typischerweise durch eine elektrische Niederdruckbenzinpumpe (nicht dargestellt), wie beispielsweise jene, die aus einer Verwendung bei einer Kraftfahrzeugsaugrohreinspritzung bekannt sind, bereitgestellt.
Die Verschiebung und die Kraft, welche auf den Kolben 22' wirken, übertragen Arbeit über das Arbeitsfluid auf die Membrandichtung 34', welche daraufhin ein Komprimieren des Kraftstoffs in dem Kraftstoffreservoir 16' bewirkt. Der Kraftstoff wird bis zu dem Freigabedruck des Rückschlagventils 28' an dem Auslass O' komprimiert, wobei zu diesem Punkt dem Kraftstoff ein Ausströmen aus dem Auslass O' ermöglicht wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform führt der Auslass O' zu einer Kraftstoffverteilerleiste (nicht dargestellt), welche direkt einspritzende Einspritzdüsen mit Hochdruckkraftstoff versorgt.
Sobald der Kraftstoff das Kraftstoffreservoir 16' verlässt, drückt eine Feder 24', welche auf eine vorspannende Weise um den Kolben 22' herum gelagert ist, den Kolben 22' in seine vollständig zurückgezogene Position. Gleichzeitig mit dem Zurückführen des Kolbens 22' in seine vollständig zurückgezogene Position durch die Feder 24' wird das elektromagnetische Steuerventil 32' geöffnet, wodurch es ermöglicht wird, dass das Kraftstoffreservoir 16' noch einmal durch den Einlass I' mit Kraftstoff von der Niederdruckquelle gefüllt wird. Dem Arbeitsfluid wird es ermöglicht, mit einer relativ geringen Rate, welche auf dem Abstand zwischen dem Kolben 22' und der Bohrung 20' basiert, auf natürliche Weise an dem Kolben 22' vorbei zu strömen oder zu wandern. Das wandernde Arbeitsfluid wird sich dann in dem Balg 12' aufgenommen befinden, welcher sich ausdehnen kann, um den wandernden Kraftstoff zu beherbergen.
In dem Pumpenkörper 18' ist ein Steuerventil 33' aufgenommen, welches mit dem Arbeitsfluidreservoir 36' und dem Balg 12' verbunden ist. Das Steuerventil 33' ermöglicht jeglichem, in dem Arbeitsfluidreservoir 36' aufgenommenen Arbeitsfluid, welches infolge der großen Druckdifferenz an dem Kolben 22 vorbei wandert, auf eine unidirektionale Weise von dem Balg 12' zurück in das Arbeitsfluidreservoir 36' auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 22' zu strömen, wenn sich der Balg zusammenzieht.
Der Balg 12' ist eine dehnbare Membran und weist einen gewissen Nachgiebigkeitsgrad auf; wenn daher das wandernde Arbeitsfluid eingebracht wird, erhöht es den Druck in dem Balg 12', der sich ausdehnen kann. Dieser Druck ermöglicht ein Öffnen des Rückschlagventils 33', welches sich zwischen dem Arbeitsfluidreservoir 36' in dem Pumpenkörper 18' und dem Balg 12' befindet, wobei zu diesem Punkt das Arbeitsfluid in das Arbeitsfluidreservoir 36' zurückgeführt wird, wenn sich der Balg 12' zusammenzieht. Die Rückführung des "gewanderten" Fluids in das Arbeitsfluidreservoir 36' kann nur während des Rückhubes der Pumpe stattfinden, wenn der Druck des Arbeitsfluids am geringsten ist. Der Balg 12' muss dann in der Lage sein, zumindest dem Druck der Niederdruckquelle standzuhalten.
Der Vorteil der zweiten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die statisch abgedichtete Kraftstoffpumpe 10' zwei statische Dichtungen aufweist, den Balg 12' und die Membrandichtung 34'. Diese Ausgestaltung ermöglicht es nicht nur, dass ein Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir 36' aufgenommen wird, sie ermöglicht die Verwendung eines besser geeigneten Arbeitsfluids als Benzin oder Motoröl für die Schmierung, Effizienz und Fluidwanderung. Die Verwendung eines besser geeigneten Arbeitsfluids ermöglicht eine weniger teure Pumpe, da die Toleranz der Oberfläche zwischen dem Kolben 22' und der Bohrung 20' nicht so genau sein muss. Darüber hinaus vereinfacht die vollständige Abdichtung der Kraftstoffpumpe 10' die Integration in einer Anwendung, da die Pumpe 10' keine Schnittstelle mit einem alternativen Arbeitsfluid, wie beispielsweise Motoröl, aufweisen muss.
Beide Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen keine Ausrichtungsbeschränkungen auf, da die Durchlüftung des Motoröls kein Problem mehr ist. In konventionellen Pumpen wird Motoröl bereitgestellt, um die untere Pumpenkammer auszufüllen. Da während des Startvorgangs ein Motoröldruck nicht immer verfügbar ist, und da das Motoröl typischerweise durchlüftet ist, muss es ein Verfahren zum Entlüften der unteren oder Arbeitsfluidpumpenkammer geben. Dies ist durch eine Montage der Pumpe unterhalb der Nockenwellenmittelachse bewerkstelligt worden, wodurch die Luft mit geringerer Dichte gezwungen wird, auf den nicht abgedichteten Kolben zuzufließen und in das Kurbelgehäuse zurück zu entlüften. Im Fall der statisch abgedichteten Pumpe besteht keine Gelegenheit für ein Entweichen aber auch keine Gelegenheit für eine Durchlüftung, wenn die Pumpe in der Herstellungseinrichtung gefüllt und vorbereitet wird. Deshalb ist die Ausrichtung der statisch abgedichteten Kraftstoffpumpe für eine Entlüftung nicht kritisch.
Während die besten Art und Weisen zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, werden diejenigen, die mit dem Fachgebiet vertraut sind, auf welches sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auszunutzen.

Claims

Statisch abgedichtete Kraftstoffpumpe, welche umfasst: einen Pumpenkörper; ein Kraftstoffreservoir in dem Pumpenkörper, wobei das Kraftstoffreservoir zum Bereithalten von Kraftstoff in der Lage ist; und ein an dem Pumpenkörper befestigter Balg, wobei der Balg eine dehnbare Membran ist, welche sich ausreichend in einer abdichtenden Beziehung mit dem Pumpenkörper befindet, um als statische Dichtung zu wirken.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffpumpe eine direkt einspritzende Hochdruckkraftstoffpumpe ist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, welche ferner umfasst: einen benachbart zu dem Balg angeordneten und in dem Pumpenkörper verschiebbaren beweglichen Kolben, wobei der Kolben in Kontakt mit dem Kraftstoffreservoir steht und Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir überträgt; und wobei sich der Balg ausreichend in einer abdichtenden Beziehung mit dem Kolben befindet, um als statische Dichtung zu wirken.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, wobei das Kraftstoffreservoir einen Einlass und einen Auslass aufweist; wobei der Einlass zu einer Kraftstoffniederdruckquelle führt, wobei Kraftstoff von der Niederdruckquelle in das Kraftstoffreservoir an dem Einlass strömt; ferner umfassend: eine Dosiervorrichtung in der Nähe des Kraftstoffreservoirs, um den Volumenstrom des Kraftstoffs durch das Kraftstoffreservoir zu steuern.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, wobei das Kraftstoffreservoir einen Einlass und einen Auslass aufweist; wobei der Einlass zu einer Kraftstoffniederdruckquelle führt, wobei Kraftstoff von der Niederdruckquelle in das Kraftstoffreservoir an dem Einlass strömt; ferner umfassend: ein Auslassrückschlagventil an dem Auslass, wobei es das Auslassrückschlagventil ermöglicht, dass Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir durch den Auslass strömt, wenn der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir in eine vorbestimmte Kolbenposition komprimiert wird.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, wobei das Kraftstoffreservoir einen Einlass und einen Auslass aufweist; wobei der Einlass zu einer Kraftstoffniederdruckquelle führt, wobei der Kraftstoff von der Niederdruckquelle in das Kraftstoffreservoir an dem Einlass strömt; ferner umfassend: ein elektromagnetisches Steuerventil an dem Einlass, wobei das elektromagnetische Steuerventil den Einlass von der Nie derdruckquelle absperrt, wenn der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir zu einer vorbestimmten Kolbenposition komprimiert wird.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, welche ferner umfasst: ein Rückschlagventil, welches in dem Pumpenkörper aufgenommen ist und mit dem Kraftstoffreservoir und dem Balg verbunden ist; wobei es das Rückschlagventil ermöglicht, dass jeglicher Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir, welcher an dem Kolben vorbei wandert, auf eine unidirektionale Weise von dem Balg zurück in das Kraftstoffreservoir strömt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, welche ferner umfasst: eine Bohrung, durch welche sich der Kolben verschiebt; und eine Feder, welche den Kolben vorspannt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, welche ferner umfasst: eine Membrandichtung, welche zumindest teilweise das Kraftstoffreservoir definiert; ein Arbeitsfluidreservoir, welches zumindest teilweise durch die Membrandichtung definiert ist, wobei das Arbeitsfluidreservoir zum Bereithalten eines Arbeitsfluids in der Lage ist; und wobei die Membrandichtung eine statische Dichtung ist, welche das Arbeitsfluidreservoir und das Kraftstoffreservoir voneinander trennt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 9, wobei die Kraftstoffpumpe eine direkt einspritzende Hochdruckkraftstoffpumpe ist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 9, welche ferner umfasst: einen benachbart zu dem Balg angeordneten und in dem Pumpenkörper verschiebbaren beweglichen Kolben; wobei der Kolben in Kontakt mit dem Arbeitsfluidreservoir steht und Arbeit auf das Fluid in dem Arbeitsfluidreservoir überträgt; wobei das Fluid in dem Arbeitsfluidreservoir ferner Arbeit auf die Membrandichtung überträgt; wobei die Membrandichtung ferner Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir überträgt; und wobei der Balg zu dem Pumpenkörper und dem Kolben statisch abgedichtet ist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 11, wobei das Kraftstoffreservoir einen Einlass und einen Auslass aufweist; wobei der Einlass zu einer Kraftstoffniederdruckquelle führt, wobei Kraftstoff von der Niederdruckquelle in das Kraftstoffreservoir an dem Einlass strömt; ferner umfassend: eine Dosiervorrichtung in der Nähe des Kraftstoffreservoirs, um den Volumenstrom des Kraftstoffs durch das Kraftstoffreservoir zu steuern.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 11, wobei das Kraftstoffreservoir einen Einlass und einen Auslass aufweist; wobei der Einlass zu einer Kraftstoffniederdruckquelle führt, wobei Kraftstoff von der Niederdruckquelle in das Kraftstoffreservoir an dem Einlass strömt; ferner umfassend: ein Auslassrückschlagventil an dem Auslass, wobei es das Auslassrückschlagventil ermöglicht, dass Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir durch den Auslass strömt, wenn der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir in eine vorbestimmte Kolbenposition komprimiert wird.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 11, wobei das Kraftstoffreservoir einen Einlass und einen Auslass aufweist; wobei der Einlass zu einer Kraftstoffniederdruckquelle führt, wobei der Kraftstoff von der Niederdruckquelle in das Kraftstoffreservoir an dem Einlass strömt, ferner umfassend: ein elektromagnetisches Steuerventil an dem Einlass, wobei das elektromagnetische Steuerventil den Einlass von der Niederdruckquelle absperrt, wenn der Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir zu einer vorbestimmten Kolbenposition komprimiert wird.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 11, welche ferner umfasst: ein Rückschlagventil, welches in dem Pumpenkörper aufgenommen ist und mit dem Arbeitsfluidreservoir und dem Balg verbunden ist; und wobei es das Rückschlagventil ermöglicht, dass jegliches Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir, welches an dem Kolben vorbei wandert, auf eine unidirektionale Weise von dem Balg zurück in das Arbeitsfluidreservoir strömt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 11, welche ferner umfasst: eine Bohrung, durch welche sich der Kolben verschiebt; und eine Feder, welche den Kolben vorspannt.
Verfahren zum statischen Abdichten einer Kraftstoffpumpe, welches die Schritte umfasst: Bereitstellen einer Kraftstoffpumpe, wobei die Kraftstoffpumpe einen Pumpenkörper aufweist; Ausbilden eines Kraftstoffreservoirs in dem Pumpenkörper, wobei das Kraftstoffreservoir zum Bereithalten von Kraftstoff in der Lage ist und eine Öffnung zum Wandern von Kraftstoff aufweist; und Befestigen eines Balgs an dem Pumpenkörper, welcher in Kommunikation mit der Öffnung steht, wobei der Balg eine als statische Dichtung wirkende dehnbare Membran ist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner umfasst: Hinzufügen eines beweglichen Kolbens in der Öffnung des Pumpenkörpers; wobei der Kolben in ausreichendem Kontakt mit dem Kraftstoffreservoir steht, um Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir zu übertragen; und Verwenden des Balgs zum statischen Abdichten des Pumpenkörpers und des Kolbens; wobei der Balg den wandernden Kraftstoff enthält.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner umfasst: ein Befestigen einer Membrandichtung innerhalb des Pumpenkörpers auf eine Weise, um das Kraftstoffreservoir zumindest teilweise auszubilden; ein Hinzufügen eines zu der Membrandichtung benachbarten Arbeitsfluidreservoirs, wobei das Arbeitsfluidreservoir zum Bereithalten eines Arbeitsfluids in der Lage ist; wobei der Kolben in Kontakt mit dem Arbeitsfluidreservoir steht und Arbeit auf das Fluid in dem Arbeitsfluidreservoir überträgt; wobei das Fluid in dem Arbeitsfluidreservoir ferner Arbeit auf die Membrandichtung überträgt; wobei die Membrandichtung ferner Arbeit auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffreservoir überträgt; und wobei die Membrandichtung eine statische Dichtung ist, welche das Arbeitsfluid und den Kraftstoff in ihren entsprechenden Reservoiren voneinander trennt.
In sich geschlossene, direkt einspritzende Hochdruckkraftstoffpumpe für eine von Motoröl unabhängige Verwendung, welche umfasst: einen Pumpenkörper, welcher einen Hohlraum, eine Bohrung und einen Einwegbypass definiert; eine statische Membrandichtung, welche den Hohlraum in ein Benzinreservoir, welches zum Aufnehmen von Benzin angepasst ist, und ein Arbeitsfluidreservoir teilt, welches zum Aufnehmen von Arbeitsfluid unabhängig von dem Motoröl angepasst ist; einen mit Bezug auf den Pumpenkörper in der Bohrung verschiebbaren Kolben, um eine ausreichende Kraft auf ein Arbeitsfluid in dem Arbeitsfluidreservoir auszuüben, um Arbeit über die statische Membran auf das Benzin in dem Benzinreservoir zu übertragen; einen Balg, welcher sich an einem Ende des Balges in einer abdichtenden Beziehung zu dem Pumpenkörper für eine Arbeitsfluidstromkommunikation mit der Bohrung und dem Bypass befindet und sich an dem anderen Ende des Balges ausreichend in einer abdichtenden Beziehung zu dem Kolben befindet, um einen statisch abgedichteten Bereich zwischen dem Körper, der Membran und dem Balg zu schaffen; wobei eine Verschiebung eines Kolbens in eine erste Richtung Arbeit über die Membran auf das Benzin überträgt, während derer das Arbeitsfluid durch die Bohrung in den Balg wandert, wobei es den Balg ausdehnt; und wobei die Verschiebung des Kolbens in die entgegengesetzte Richtung die Zusammenziehung des Balges ausreichend unterstützt, um das gewanderte Arbeitsfluid durch den Einwegbypass in das Arbeitsfluidreservoir zurückzuführen.